Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Jan Punsmann

 

Einfluss von exogen supplementiertem Progesteron auf das bovine Corpus luteum während der Frühträchtigkeit

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-103395

title (engl.)

Effect of exogenously supplied progesterone on the bovine corpus luteum during early pregnancy

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/punsmannj_ss13.pdf

abstract (deutsch)

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss einer exogenen Progesteron (P4)-Supplementation über den Einsatz einer CIDR®-Vaginalspange von Tag 4 bis 10 p.i. auf das bovine Corpus luteum (CL) während der Frühträchtigkeit zu untersuchen.

Sechzig Kühe der Rasse Holstein-Friesian auf elf Betrieben standen im Gebiet des Vereins Ostfriesischer Stammviehzüchter für den Versuch zur Verfügung. Die Tiere wurden randomisiert drei verschiedenen Guppen zugeteilt: (1) CIDR: Einsatz einer CIDR®-Vaginalspange von Tag 4-10 p.i.; (2) CIDR Placebo: Einsatz eines CIDR® Placebos von Tag 4-10 p.i. (3) Null: Unbehandelte Kontrollgruppe. Nach Feststellen der klinischen Allgemeingesundheit wurden die Sexualzyklen aller Tiere in Kleingruppen von drei bis neun Tieren zeitversetzt mit Hilfe des Ov-Synch-Verfahrens synchronisiert und besamt (Tag 0). Zur Bestimmung der Serum-P4-Konzentrationen erfolgten an den Tagen -10, 0, 4, 6, 9, 12, 16, 20 und 42 jeweils morgens und an Tag 4 zusätzlich abends Blutprobenentnahmen. Mit Hilfe transvaginaler Ultraschalldiagnostik wurden an den Tagen 4, 6, 9, 12, 16 und 42 jeweils morgens, sowie an Tag 4 zusätzlich abends sonographische Aufnahmen der CL angefertigt, um ihre Größe und Durchblutung zu bestimmen. An den Tagen 6, 9, 12, 16 und 42 erfolgte eine Entnahme von lutealem Gewebe mit Hilfe der transvaginalen Biopsiegewinnung unter Ultraschallkontrolle. Die so gewonnenen Proben wurden auf ihren lutealen P4-Gehalt untersucht. Proben der Tage 6, 12 und 42 dienten zusätzlich der Bestimmung der relativen lutealen RNA-Häufigkeiten für Schlüsselenzyme und -rezeptoren des Progesteron- und Prostaglandinstoffwechsels, sowie der Angiogenese (STAR, CYP11A1, HSD3B1, VEGF, PGR, LHCGR, PTGS2, PTGFR). Nach Trächtigkeitsuntersuchungen per Sonographie an den Tagen 30 und 42 konnten die Tiere in tragende und nicht tragende Tiere unterteilt werden. Nur Untersuchungsergebisse von Tieren mit einer Serum-P4-Konzentration von weniger als 1 ng/ml an Tag 0 und Werte der Tiere mit einer physiologischen Zykluslänge wurden bei der Auswertung der Studie berücksichtigt. Es ergab sich folgende Aufteilung der Versuchstiere auf die sechs Gruppen: CIDR tragend: n=6, CIDR nicht tragend: n=7, CIDR Placebo tragend: n=8; CIDR Placebo nicht tragend: n=6, Null tragend: n=6; Null nicht tragend: n=8.

Es konnten folgende Ergebnisse erarbeitet werden:

1) Die Trächtigkeitsraten der unterschiedlichen Behandlungsgruppen unterschieden sich nicht (CIDR: 46,2%, CIDR Placebo: 57,1%, Null: 42,9%)

2) Die Serum-P4-Konzentrationen der CIDR Tiere waren an Tag 4 abends und an Tag 6 signifikant erhöht. Beim Vergleich ausschließlich der tragenden Tiere ergaben sich auch an Tag 9, 16, 20 und 42 teilweise tendenziell und teilweise signifikant höhere P4-Werte bei den CIDR-Tieren.

3) Die Größe und Durchblutung der CL unterschieden sich nicht innerhalb der unterschiedlichen Versuchsgruppen.

4) Nur bei Betrachtung der Versuchsgruppen ohne Berücksichtigung des Trächtigkeitsstatus konnten an den Tagen 9 und 12 tendenziell niedrigere luteale P4-Konzentrationen bei den Tieren der CIDR-Gruppe festgestellt werden.

5) Die relativen lutealen RNA-Häufigkeiten für STAR waren an Tag 6 bei den CIDR-Tieren tendenziell niedriger als bei den Null-Tieren, an Tag 12 niedriger als bei Tieren der CIDR Placebo-Gruppe. Bei den Tieren der CIDR Placebo-Gruppe konnten an Tag 42 höhere relative Transkripthäufigkeiten für CYP11A1 im Gelbkörpergewebe festgestellt werden. Auch bei den relativen RNA-Häufigkeiten für HSD3B1 waren die Werte für die Biopsien der CIDR Placebo-Tiere an Tag 12 und 42 höher als die der Biopsien der Tiere der beiden anderen Gruppen.

6) Bei der Beurteilung der relativen RNA-Häufigkeiten für VEGF konnten nur bei Betrachtung ausschließlich der Biopsien der tragenden Tiere an Tag 6 höhere Werte bei den lutealen Geweben der CIDR-Tiere gemessen werden.

7) Die relativen lutealen RNA-Häufigkeiten für PGR und LHCGR unterschieden sich an Tag 42. Die Werte für PGR waren bei den lutealen Biopsien der CIDR Placebo-Tieren höher als bei denen der Null-Tiere. Für LHCGR konnten an Tag 42 höhere relative luteale Transkripthäufigkeiten bei den Tieren der CIDR-Gruppe nachgewiesen werden.

8) Die relativen lutealen RNA-Häufigkeiten für PTGS2 unterschieden sich zwischen Tieren innerhalb der unterschiedlichen Behandlungsgruppen nicht. Die Werte der Transkripthäufigkeiten für PTGFR waren an Tag 42 tendenziell höher in den CL-Biopsien der CIDR Placebo-Tiere.

9) Mäßige bis gute positive Korrelationen konnten zwischen der Größe der CL und den Serum-P4-Konzentrationen und zwischen der Größe und der Durchblutung des CL festgestellt werden.

10) Gute bis sehr gute positive Korrelationen konnten zwischen den relativen RNA-Häufigkeiten für LHCGR und denen für die Schlüsselenzyme der Progesteronsynthese festgestellt werden.

11) Der Vergleich der lutealen P4-Konzentration bezogen auf die DNA-Gehalte im lutealen Gewebe und der gleichen Werte bezogen auf das Gewicht der lutealen Biopsie zeigten eine deutliche positive Korrelation. Eine Analyse mit diesen Werten liefert die gleichen Ergebnisse.

Schlussfolgernd lassen sich folgende Aussagen treffen. Die P4-Supplementation nach dem Vorbild dieser Arbeit führt zu keiner Beeinflussung der Trächtigkeitsraten. Die Serum-P4-Konzentrationen werden über den Einsatz exogenen P4 gesteigert. Weder die Größe noch die Durchblutung der CL werden durch den Einsatz einer CIDR-Spange verändert. Die luteale P4-Konzentration wird nicht durch exogen supplementiertes P4 beeinflusst. Die luteale P4-Konzentration auf den DNA-Gehalt des lutealen Gewebes zu beziehen ist nicht notwendig, da der Bezug zum Gewicht der Probe ausreichend ist. Eine kurzfristige direkte Beeinflussung des lutealen P4- und Prostaglandinstoffwechsels, sowie der Angiogenese auf der Ebene der Transkription ist durch die Supplementation aufgrund fehlender Unterschiede der relativen Transkripthäufigkeiten für die Schlüsselenzyme und -rezeptoren dieser Vorgänge nicht zu erwarten. Exogen supplementiertes P4 scheint die Expression der RNA für LHCGR zu beeinflussen und auf diese Weise die P4-Produktion an Tag 42 zu steigern. Ein Versuchsaufbau wie in der hier vorliegenden Arbeit erscheint geeignet, eine Verlaufsanalyse der Einflüsse einer exogenen P4-Supplementation durchzuführen.

 

abstract (englisch)

It was the aim of the present study to assess the effects of exogenously supplied progesterone (P4) on the bovine corpus luteum (CL). P4 was supplied by a CIDR® intravaginal device from day 4 through day 10 post insemination (p.i.).

Sixty multiparous Holstein-Frisian cows from eleven farms were included in the study. The animals were randomly allocated to one of three groups: (1) CIDR: Insertion of a CIDR® intravaginal device between day 4 and 10 p.i.; (2) CIDR Placebo: Insertion of a CIDR® placebo between day 4 and 10 p.i.; (3) Zero: Untreated control animals.

All animals were clinically healthy. The cycles of the animals were synchronized in small groups consisting of three to nine animals using an Ov.-Synch. program followed by artificial insemination (d0). In order to determine the concentration of P4 in the serum of these animals, blood samples were taken in the mornings of days -10, 0, 4, 6, 9, 12, 16, 20 and 42 as well as on the evening of day 4. Luteal size and blood flow were analyzed via transvaginal ultrasonography on the mornings of days 4, 6, 9, 12, 16 and 42 as well as on the evening of day 4.

Transvaginal ultrasound-guided biopsies of the CL were taken on days 6, 9, 12, 16 and 42. The tissue P4 concentration of these samples was assessed. Furthermore, those biopsies obtained on days 6, 12 and 42 were analyzed regarding the relative abundance of gene transcripts associated with progesterone and prostanglandin  metabolism as well as angiogenesis (STAR, CYP11A1, HSD3B1, VEGF, PGR, LHCGR, PTGS2, PTGFR). Following ultrasonographic pregnancy diagnosis on days 30 and 42 pregnant and non-pregnant animals were retrospectively determined. Only those animals that showed a serum P4 concentration of <1 ng/ml on day 0 and showing a physiological cycle length were included in the study. Thus, a further subdivision of the experimental groups was undertaken: CIDR pregnant: n=6, CIDR non pregnant: n=7, CIDR Placebo pregnant: n=8; CIDR Placebo non pregnant: n=6, Zero pregnant: n=6; Zero non pregnant: n=8.

The following results could be obtained:

1) Pregnancy rates among groups did not differ (CIDR: 46.2%, CIDR Placebo: 57.1%, Zero: 42.9%).

2) Serum P4 concentrations of animals belonging to the CIDR group were significantly increased on the evening of day 4 and on day 6. The pregnant animals treated with CIDR had increased P4 concentrations on days 9, 16, 20 and 42 (p≤0.07) in comparison to pregnant animals of both other groups.

3) Luteal size and luteal bloodflow did not differ among groups.

4) Omitting the pregnancy status, CL tissue of animals from the CIDR group showed decreased luteal P4 concentrations on days 9 and 12 in tendency.

5) The relative abundance of STAR mRNA was in tendency decreased luteal tissue of animals from the CIDR group on day 6 in comparison to those of the Zero group as well as on day 12 in comparison to the cows allocated to the CIDR Placebo group. The relative amount of CYP11A1 (on day 42) and HSD3B1 (on days 12 and 42) mRNA was increased in CL samples from animals allocated to the CIDR Placebo group.

6) The relative abundance of VEGF was significantly higher in luteal biopsies from pregnant animals of the CIDR group on day 6 in comparison to those of pregnant animals from both other groups.

7) On day 42 the relative abundance of PGR was higher in CL samples from the animals of the CIDR control group in comparison to those of the animals without treatment. The relative amount of LHCGR was increased in luteal tissue collected from the animals of the CIDR group on day 42.

8) The relative abundance of PTGS2 did not differ among CL biopsies from animals of the different groups. The abundance of PTGFR was increased in tendency in luteal tissue from animals of the CIDR placebo group on day 42.

9) Positive correlations could be detected between the size of the CL and the serum P4 concentration as well as between the luteal size and bloodflow.

10) Furthermore, a positive correlation between the relative abundance of LHCGR and the relative abundance of transcripts associated with progesteronesynthesis was determined.

11) The ratio of the luteal P4 concentration and the luteal DNA content is positively correlated to the ratio of the luteal P4 concentration and the weight of the luteal biopsy.

In conclusion, it can be postulated that exogenously supplied P4 does not affect pregnancy rates, whereas serum P4 concentrations can be increased by the application of exogenous P4. Neither luteal size nor luteal bloodflow nor luteal P4 concentrations are affected by the CIDR® device. In luteal tissue, it is not necessary to correlate luteal P4 concentration with the luteal DNA content, as it relates to the size of the sample. The lack of distinctions in the relative abundance of analyzed gene transcripts leads to the assumption that a direct short-term effect on prostaglandin and progesterone metabolism as well as on angiogenisis cannot be expected. The exogenous supplementation with P4 seems to influence the expression of LHCGR mRNA and thus increases the secretion of P4 on day 42. The experimental design employed in the present study is clearly adequate to assess the effects of exogenous progesterone supplementation.

 

keywords

Exogene Progesteronsupplementation, Frühträchtigkeit, Corpus luteum / exogenously supplied progesterone, early pregnancy, corpus luteum

kb

3.178