Dissertation

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

Nicole Reusche

Vorkommen und Bedeutung proliferativer und apoptotischer Prozesse sowie Apoptose-regulierender Proteine

im gesunden und glandulär-zystisch veränderten Endometrium der Hündin

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-107544

title (engl.)

Incidence and role of apoptotic and proliferative processes and apoptosis-regulatory proteins in healthy and cystically altered canine endometrium

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2015

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/reuschen_ws15.pdf

abstract (deutsch)

Ziel der vorliegenden Studie war es, das Vorkommen und die Bedeutung von proliferativen und apoptotischen Prozessen sowie der Apoptose-regulierenden Proteine Bcl-2 und Bax im physiologischen Endometrium zu untersuchen und mit den Verhältnissen im glandulär-zystisch veränderten Endometrium zu vergleichen. Dafür standen Uterus und Ovarien von insgesamt 38 Hündinnen zur Verfügung, welche vorsorglich zur Verhinderung der Fortpflanzung oder aufgrund einer Uteropathie oder anderen gynäkologischen Erkrankung operiert wurden. Die Ermittlung des Zyklusstandes bzw. des ovarialen Funktionsstatus erfolgte mithilfe einer klinisch-gynäkologischen Untersuchung mit Vaginoskopie und Vaginalzytologie und der Serumprogesteronkonzentration. Der uterine Status (gesund, GZEH) wurde anhand makroskopischer und histopathologischer Organbefunde charakterisiert. An Uterushornquerschnitten wurde anschließend in den verschiedenen Endometrium-schichten die Proliferationsrate [Marker Ki-67 (Immunhistochemie, IHC)], die Apoptoserate [aktivierte Caspase-3 (IHC) sowie TUNEL-Methode] und die Expression der Apoptose-regulierenden Proteine Bcl-2 (anti-apoptotisch) und Bax (pro-apoptotisch) (IHC) bestimmt. Zusätzlich wurden Korrelationen der einzelnen Parameter untereinander und mit der Progesteron- und Östradiol-17β-Konzentration im Blutserum bzw. -plasma untersucht. Im Hinblick auf zyklische Einflüsse wurde der Hauptfokus auf diejenigen Zyklusstadien gelegt, in welchen die GZEH hauptsächlich diagnostiziert wird (Lutealphase bzw. Sekretionsphase des Uterus, Endometriumreparation und Anöstrus bzw. intaktes Endometrium). Am erkrankten Endometrium wurden neben dem Ovarfunktionsstatus drei weitere Einflussfaktoren berücksichtigt: GZEH-Stadium (initial, spät), GZEH-Grad (gering-, mittel-, hochgradig) und begleitende Diagnosen. Im gesunden Endometrium war ein zyklisches Verlaufsmuster der Proliferation hauptsächlich in den superfiziellen Drüsen und im Stroma bei geringerer Ausprägung in den Progesteron-dominierten Zyklusstadien zu verzeichnen. Für die superfiziellen Drüsen ergab sich eine signifikant negative Korrelation mit der Progesteron- konzentration. Erstmalig wurde in dieser Gewebeschicht Proliferation im Zusammenhang mit den endometrialen Umbauprozessen der Endometriumreparationsphase nachgewiesen. Die basalen Drüsen zeigten dagegen lediglich eine sehr geringe bis völlig fehlende Proliferation. Die Untersuchung apoptotischer Prozesse resultierte mit beiden Nachweisverfahren in vergleichbaren Ergebnissen. In der Lamina epithelialis und in den basalen Drüsen waren sie signifikant positiv korreliert. Die Apoptose zeigte hauptsächlich in den basalen Drüsen ein zyklisches Verlaufsmuster mit höchsten Raten in den Progesteron-dominierten Zyklusstadien und signifikant positiver Korrelation mit der Progesteronkonzentration. In der Endometriumreparation kam es bei basalen Progesteronwerten zu einem erneuten, im Vergleich zur späten Lutealphase und zum Anöstrus signifikanten Anstieg. Damit gelang es erstmals, die Beteiligung apoptotischer Prozesse an den während der Endometriumreparation stattfindenden Umbauprozessen in den basalen Drüsen nachzuweisen. Die Apoptose-regulierenden Proteine Bcl-2 und Bax zeigten im gesunden caninen Endometrium in allen Schichten zyklusabhängige Verlaufsmuster mit signifikant inversem Verhältnis. Bcl-2 wurde sehr geringgradig in den Progesteron-dominierten Zyklusstadien exprimiert und mit der Progesteronkonzentration signifikant negativ korreliert. Für Bax bestanden umgekehrte Gegebenheiten. Das in der mittleren Lutealphase beobachtete niedrigste Bcl-2/Bax-Verhältnis wurde von der höchsten Apoptoserate in den basalen Drüsen begleitet. Diese Koinzidenz verdeutlicht die Relevanz von Bcl-2 und Bax im Rahmen der physiologischen zyklischen Umbauprozesse im caninen Endometrium. Allerdings ist während der nach abgeschlossener Gelbkörperregression stattfindenden Endometriumreparation die Beteiligung weiterer Apoptose-regulierender Faktoren zu vermuten. Diese Ergebnisse lassen zudem die Notwendigkeit der Differenzierung zweier endometrialer Funktionsstadien in der Phase der Ovarruhe in „Endometriumreparation“ und „intaktes Endometrium“ (Anöstrus) im caninen Zyklus erkennen. Die glandulär-zystische Endometriumhyperplasie (GZEH) war von einem Verlust oder einer Reduktion der zyklischen Verlaufsmuster von Proliferation, Apoptose sowie der Expression von Bcl-2 und Bax gekennzeichnet. Neben der GZEH trugen der Ovarfunktionsstatus und die begleitenden Krankheitszustände (eitrige Endometritis/Pyometra sowie Granulosazelltumor/-zysten) zur Dysregulation der endometrialen Umbauprozesse bei. Hinsichtlich des Initial- und Spätstadiums sowie des GZEH-Grades war dagegen kein Einfluss nachweisbar. Im Vergleich zum gesunden Endometrium zeigte das zystisch veränderte in einigen Schichten und Zyklusstadien signifikant höhere Proliferationsraten in Kombination mit einer Dysregulation der Apoptose, insbesondere im mitochondrialen Pathway mit Bcl-2 und Bax. Dies lässt darauf schließen, dass, in Analogie zum Menschen, eine exzessive Proliferation bei gleichzeitiger Dysregulation der Apoptose und daraus folgender unzureichender Endometriumregeneration entscheidend in die Pathogenese der GZEH involviert sind. Dagegen waren Hinweise auf ein präkanzerogenes Geschehen nicht zu erkennen.

abstract (englisch)

Aim of the present study was to evaluate the incidence and role of apoptotic and proliferative processes and of the apoptosis-regulatory proteins Bcl-2 and Bax in the healthy canine endometrium and to compare it with the conditions in cystic endometrial hyperplasia. For this, uteri and ovaries of 38 bitches were available. The surgery was done for prevention of reproduction or in cases of uterine diseases or other gynaecologic illness. The stage of the oestrous cycle or ovarian functional status was determined by a clinical-gynaecological examination including vaginoscopy and vaginal cytology and by measuring the concentration of progesterone in blood serum. The uterine status (healthy, CEH) was characterized by macroscopic and histo-pathologic criteria. In cross-sections of the uterine horns, the rates of proliferation [marker Ki-67 (immunohistochemistry, IHC)], apoptosis [cleaved Caspase-3 (IHC) and TUNEL-Methode] and the expression of the apoptosis-regulatory proteins Bcl-2 (anti-apoptotic) and Bax (pro-apoptotic) (IHC) were determined in the different endometrial layers. Additionally, the parameters were correlated with each other and with the progesterone- and estradiol-17β-concentrations in blood serum or plasma. Regarding cyclic changes, the main focus was put on those stages, in which CEH is mainly diagnosed (luteal phase = secretory phase of the uterine glands, endometrial reparation and anestrus with intact endometrium). In the cystic endometrium, the ovarian functional status and three further factors were additionally included: stage of CEH (initial/late), degree of CEH (low, moderate, high) and further conditions. In the healthy endometrium, a cyclic pattern of proliferation was detected mainly in the superficial glands and stroma with lower rates the in progesterone-dominated cycle stages. A significant negative correlation with progesterone was determined for the superficial glands. For the first time, proliferation could be linked to the remodeling processes during endometrial reparation in this layer. In contrast, the basal glands showed only scarce or even no proliferation. Regarding apoptotic processes, both markers showed similar results that were significantly positively correlated with each other in the Lamina epithelialis and basal glands. A cyclic pattern of apoptosis was mainly found in the basal glands with highest rates in the progesterone-dominated stages, resulting in a significant positive correlation with progesterone. In endometrial reparation at basal progesterone-concentrations a second increase was detected, which differed significantly from the one in late luteal phase and anestrus. For the first time, apoptosis could be linked to the remodeling processes during endometrial reparation in basal glands. The apoptosis-regulatory proteins Bcl-2 and Bax showed a cyclic pattern in all endometrial layers with a significant inverse ratio. Bcl-2 was very low in the progesterone-dominated cycle stages, resulting in a significant negative correlation with the progesterone-concentration. Bax behaved contrary. In the basal glands the lowest Bcl-2/Bax-ratio found in mid-luteal phase was accompanied by the highest apoptotic rate. This coincidence demonstrates the relevance of Bcl-2 and Bax during the physiologic cyclic remodeling processes in the canine endometrium. However, during endometrial reparation after complete regression of the corpora lutea, other apoptosis-regulatory factors may be involved. Furthermore, the results indicate the necessity to differ the functional status of the canine endometrium during the phase of ovarian rest into „endometrial reparation“ and „intact endometrium“ (anestrous). The cystic endometrial hyperplasia was characterised by the loss or reduction of the cyclic patterns of proliferation, apoptosis, Bcl-2 and Bax. Apart from CEH, the ovarian functional status and further conditions (endometritis/pyometra and granulosa cell tumor/cyst) contributed to the deregulation of the endometrial remodeling processes. For all parameters the comparison of the stages and degrees of CEH did not reveal differences. Compared with the healthy endometrium the cystically altered endometrium showed in some layers und cycle stages significantly higher proliferation rates combined with deregulated apoptosis, especially in the mitochondrial pathway with Bcl-2 and Bax. Thus, in analogy to the findings in humans, an exaggerated proliferation together with a deregulation of apoptosis and subsequent insufficient endometrial regeneration seem to be essentially involved in the pathogenesis of canine CEH. On the other hand, no indications were detected regarding a pre-cancerous condition.

keywords

Proliferation, Apoptose, canines Endometrium / proliferation, apoptosis, canine Endometrium

kb

4.341