Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Kurzzeiteffekte einer intrauterinen Seminalplasmaapplikation auf die Genexpression immun- und follikelreifungsassoziierter Transkripte im weiblichen Genitaltrakt des Schweins

Bölling, Alexandra

The aim of this study was to investigate the short-term effects of uterine seminal plasma infusion on the expression of genes associated with an immune reaction in the uterus and follicle maturation in the ovary of estrous gilts. In an in vivo animal model, seminal plasma was applied unicornually whilst the contralateral horn received a PBS infusion and served as a control. This was done to determine the effects of seminal plasma treatment while keeping individual animal influences to a minimum. At the same time, the experimental model allowed the differentiation of animal-specific reactions to treatment. Special attention was given to the potential regulation of gene expression at the uterotubal junction (UTJ). At the detection of estrus, nine spontaneously cycling gilts were operated on using inhalation anaesthesia. 100 ml of seminal plasma were applied unilaterally and 100 ml of phosphate buffered saline (PBS) contralaterally in the lumen of the ligated uterine horns. An ovariectomy and partial hysterectomy were performed 2 hours later. Using laser microdissection, epithelial cells were isolated from the infused uterine horns and from the uterine parts of the uterotubal junctions. In the epithelial cells, as well as in isolated granulosa and cumulus cells, the mRNA expression of the pro-inflammatory cytokines Tumor Necrosis Factor Alpha (TNFA) and Interleukin 6 (IL6), as well as that of genes influencing cumulus expansion and matrix formation (Prostaglandin-Endoperoxide Synthase 2 (PTGS2), Pentraxin 3 (PTX3), Tumor Necrosis Factor Alpha-Induced Protein 6 (TNFAIP6)), Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-Gamma 1 (PPARG1) and the potential reference gene Ubiquitin B (UBB) were measured using RT-qPCR. In the corresponding oocytes, the mRNA expression of the maturation relevant genes c-Mos, Cyclin B1, Mitogen-Activated Protein Kinase 1 (MAPK1), Cyclin-Dependent Kinase (CDK1), Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA), Growth/Differentiation Factor 9 (GDF9), Bone Morphogenetic Protein 15 (BMP15) and Zygote Arrest 1 (ZAR1) were also measured using RT-qPCR. The expression of all genes was higher in the uterus than in the UTJ, irrespective of treatment. Uterine treatment with seminal plasma did not lead to differences in the mRNA Expression of the transcripts when compared to the control sides. However, after treatment with seminal plasma, significant correlations could be demonstrated between the transcripts. These correlations were not found on the control side: Positive correlations on the treated side were present between different transcripts in the uterine epithelium (PTGS2 with TNFA (r = 0.72, p < 0.05) and PTGS2 with TNFAIP6 (r = 0.82, p < 0.01)), and between same transcripts at different localizations. The PTGS2 expression in uterine epithelium correlated positively with that of TNFAIP6 in the epithelium of the UTJ (r= 0.7, p< 0.05). The TNFA gene expression in the UTJ epithelium correlated with that of PTGS2 (r = 0.7, p < 0.05) as well as that of PTX3 (r = 0.7, p < 0.05) in granulosa cells. Furthermore a positive correlation between PTX3 expression in granulosa cells and PTGS2 expression in cumulus cells was demonstrated (r = 0.82, p < 0.05). A highly significant ipsilateral correlation between PTGS2 and three of eight oocyte transcripts as well as between PTX3 and six of eight oocyte transcripts (r values between 0.78 and 0.89, p < 0.05) in the seminal plasma treated horn was found. These correlations were lacking in the contralateral control side. The grouping of gilts with respect to the gene expression levels in cumulus and granulosa cells showed a trend (p = 0.07) towards differences in the ratio of estrogen/progesterone concentration in peripheral blood plasma. It is concluded that an intrauterine infusion of seminal plasma in gilts modifies the communication between uterus and ovary within two hours after application. Seminal plasma can also influence the communication between cumulus cells and oocytes. Unilateral seminal plasma application does not influence the level of expression of the genes studied compared with the contralateral control side in the different localizations in the genital tract. Individual differences in the response to the treatment were found, which are most probably due to the gilts’ hormonal status.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Kurzzeiteffekte einer uterinen Seminalplasma-Infusion auf die Genexpression immun- und follikelreifungsassoziierter Transkripte des Uterus und des Ovars bei östrischen Jungsauen zu untersuchen. Dabei kam ein In-vivo-Tiermodell zur Anwendung, mit dem durch unicornuale Applikation von Seminalplasma und kontralaterale Kontrolle (PBS) Behandlungseffekte unter Minimierung tierindividueller Einflüsse erfasst werden konnten. Gleichzeitig erlaubte das Tiermodell tierspezifische Reaktionen auf die Behandlung zu differenzieren. Besondere Aufmerksamkeit wurde auf eine potentielle spezifische Regulation der Genexpression an der uterotubalen Verbindung (UTV) gelegt. Neun spontan zyklierende Jungsauen wurden nach Brunstfeststellung unter Inhalationsnarkose operiert. Unilateral wurden 100 ml Seminalplasma und kontralateral 100 ml phosphatgepufferte Salzlösung (PBS) in das Lumen der ligierten Uterushörner appliziert. Zwei Stunden später erfolgten eine Ovarektomie und eine Teilhysterektomie. Mittels Laser-Mikrodissektion wurden Epithelzellen der infundierten Uterushornabschnitte und des uterinen Teils der UTV isoliert. In den Epithelzellen wurde durch eine RT-qPCR die mRNA-Expression der proinflammatorischen Zytokine Tumor Necrosis Factor Alpha (TNFA) und Interleukin 6 (IL6), von Genen, die die Cumulusexpansion und Matrixformation beeinflussen (Prostaglandin-Endoperoxide Synthase 2 (PTGS2), Pentraxin 3 (PTX3), Tumor Necrosis Factor Alpha-Induced Protein 6 (TNFAIP6)) sowie des Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-Gamma 1 (PPARG1) und des potentiellen Referenzgens Ubiquitin B (UBB) bestimmt. Die Genexpression derselben Transkripte wurde zudem in isolierten Granulosa- und Cumuluszellen untersucht. In den dazugehörigen Oozyten wurde die mRNA-Expression der entwicklungsrelevanten Transkripte c-Mos, Cyclin B1, Mitogen-Activated Protein Kinase 1 (MAPK1), Cyclin-Dependent Kinase 1 (CDK1), Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA), Growth/Differentiation Factor 9 (GDF9), Bone Morphogenetic Protein 15 (BMP15) und Zygote Arrest 1 (ZAR1) ebenfalls mittels RT-qPCR gemessen. Unabhängig von der Behandlung wiesen alle Transkripte eine höhere Expressionsstärke im Uterus als in der UTV auf. Die Behandlung des Uterus mit Seminalplasma zeigte im Vergleich zu den Kontrolluterushörnern keinen Unterschied in der mRNA-Expression der Transkripte. Nach Seminalplasmaapplikation konnten allerdings signifikante, hohe korrelative Zusammenhänge zwischen den Transkripten festgestellt werden, die auf der Kontrollseite nicht bestanden: So waren neben den positiven Zusammenhängen der Expression verschiedener Transkripte im Uterusepithel selbst (PTGS2 mit TNFA (r = 0,72, p < 0,05) und PTGS2 mit TNFAIP6 (r = 0,82, p < 0,01)) auch Korrelationen der gleichen Transkripte lokalisationsübergreifend vorhanden. Zusätzlich korrelierte die PTGS2-Expression im Uterusepithel positiv mit der TNFAIP6-Expression im UTV-Epithel (r = 0,7, p < 0,05), die Expression von TNFA im UTV-Epithel stand in einem statistischen Zusammenhang sowohl zur PTGS2-Expression (r = 0,7, p < 0,05) als auch zur PTX3-Expression (r = 0,7, p < 0,05) in den Granulosazellen. Desweiteren bestand eine positive Korrelation zwischen der Expression des Transkripts PTX3 in den Granulosazellen und der PTGS2-Expression in den Cumuluszellen (r = 0,82, p < 0,05). Für die Transkripte PTGS2 und PTX3 ließen sich ipsilateral im mit Seminalplasma infundierten Uterushorn hohe signifikante Korrelationen (zwischen r = 0,78 und r = 0,89, p < 0,05) zu drei bzw. sechs von acht untersuchten Eizelltranskripten nachweisen, während dies kontralateral nicht der Fall war. Eine Gruppierung der Tiere hinsichtlich der Expressionsstärke in Cumulus- und Granulosazellen zeigte einen tendenziellen Zusammenhang (p = 0,07) zum Verhältnis der Gesamtöstrogen-/Progesteron-Konzentrationen im peripheren Blutplasma. Schlussfolgernd ist festzustellen, dass intrauterin infundiertes Seminalplasma die Kommunikation zwischen Uterus und Ovar innerhalb von zwei Stunden nach Applikation bei Jungsauen reguliert. Dabei beeinflusst Seminalplasma auch die Kommunikation zwischen Cumuluszellen und Oozyten. Dagegen zeigte sich kein Einfluss der unilateralen Seminalplasmaapplikation auf die Genexpressionsstärke der untersuchten Transkripte im Vergleich zur kontralateralen Kontrollseite in den verschiedenen Lokalisationen des Genitales. Tierindividuell sind ausgeprägte Unterschiede in der Reaktivität auf die Behandlung zu verzeichnen, die vermutlich vom hormonellen Status der Sauen beeinflusst wird.

Zitieren

Zitierform:

Bölling, Alexandra: Kurzzeiteffekte einer intrauterinen Seminalplasmaapplikation auf die Genexpression immun- und follikelreifungsassoziierter Transkripte im weiblichen Genitaltrakt des Schweins. Hannover 2012. Tierärztliche Hochschule.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export