Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen über den embryonalen Einfluss auf die uterine Durchblutung und die endometriale Genexpression während der Frühgravidität anhand eines Superovulationsmodells beim Rind

Steufmehl, Michael

The objective of this study was to determine the effect of the embryo on uterine blood flow as well as endometrial gene expression in the first week after conception. In order to enhance the signals between the conceptus and the maternal environment, pregnancies with a multiple number of embryos after a superovulatory regime were investigated. The study was arranged in a modified latin-square model that included three different study models. All eight Holstein Friesian cows passed the three different study models: 1. in the unstimulated model (U‑Model) cows were inseminated with frozen/thawed sperm 12 and 24 h after the onset of estrus; 2. in the superovulatory model (S‑Model) and 3. in the control superovulatory model (CS-Model) cows were inseminated 36, 48 and 60 h after the last hormone application with frozen/thawed semen (S-Model) or sham-inseminated (CS-Model) with seminalplasma and extender. On day 7, the number of corpora lutea was counted and embryos/ovas were recovered. In the U-Model only 5 and in the S-Model only 7 cows matched the criteria of at least one and four embryos respectively. In all models, first Doppler sonographic examinations of uterine blood flow volume (uBFV) and uterine pulsatility index (uPI) started 12 h (Day ‑0.5) before the first insemination/sham-insemination. Further examinations were carried out 1, 3, 5 and 7 days after the first insemin­ation/sham-insemination. Simultaneously with the Doppler sonographic examinations plasma concentrations of total estrogen (Etot) and progesterone (P4) were investi­gated. Additionally, endometrial mRNA-expression of selective vasoactive substances and their receptors were quantified on day 7. There were no differences (P > 0.05) in the uBFV on days ‑0,5 and 1 between the S- and CS-Model. However, there were higher (P < 0.05) uBFV values in the S‑Model than in the CS-Model, beginning from day 3 by 24 %, on day 5 by 18 % and on day 7 by 36 % (P < 0.05). From day 3 on the uBFV values in both superovulatory models were higher (P < 0.05) than in the U‑Model; on day 7 uBFV values were higher (P < 0.05) by 147 % and by 84 %, respectively, in the S‑ and the CS‑Model than in the U-Model. Unlike to the uBFV values, the uPI values did not differ (P > 0.05) between the three models at any time. Neither the plasma concentrations of Etot and P4 nor the number of corpora lutea varied between the S- and KS‑Model (P > 0.05). In contrast steroid hormone levels differed (P < 0.05) partially between the superovulatory models and the U‑Model: on day ‑0.5 both in the S‑Model and in the KS‑Model Etot levels varied from the levels in the U‑Model; P4 levels were in both superovulatory models higher (P < 0.05) than in the U‑Model from day 3 onwards. The mRNA of the endothelial nitric oxide (NO) synthase (eNOS) and the prostaglandin E receptor (PTGER2) in the biopsy samples of the S‑Model were 8- (eNOS) and 1.5-fold (PTGER2), respectively, higher (P < 0.05) expressed than in the CS-Model. The mRNA-expression of estrogen and progesterone receptors, the vascular endothelial growth factor (VEGF121) and its receptor (VEGFR2) did not differ (P > 0.05) between the S‑ and CS-Model, whereas eNOS-mRNA was even 8.6‑fold higher (P < 0.05) expressed in the S‑Model than in the U‑Model (P < 0.05). The abundance of VEGF121-mRNA was higher (2.1‑fold; P < 0.05) in the biopsy samples of the U‑Model than in the CS‑Model and VEGFR2-mRNA was slightly higher (1.3-fold; P < 0.05) expressed in the U‑Model than in the S‑Model. The results of this study indicate that bovine embryos affect uterine blood flow already in the first week of pregnancy. The vasoactive substances PGE2 and NO play an important role in regulation of uterine blood flow during this early time of gestation. In conclusion uterine perfusion is involved in embryo-maternal communication already during a very early stage of pregnancy in cows.

Ziel dieser Dissertation war es, zu überprüfen, ob der Embryo beim Rind bereits in den ersten sieben Tagen nach der Konzeption einen Einfluss auf die uterine Durchblutung und die endometriale Genexpression besitzt. Dabei wurde das Modell einer Mehrlingsgravidität nach vorausgegangener Superovulationsbehandlung gewählt, um die Signale zwischen dem Konzeptus und der maternalen Umgebung zu verstärken. Die Untersuchungen wurden an acht nichtlaktierenden Kühen der Rasse Holstein Friesian durchgeführt. Nach einem modifizierten Latin Square Modell durchliefen alle Kühe jeweils drei verschiedene Versuchsmodelle: 1. das unstimulierte Modell (U‑Modell), in dem die Kühe 12 und 24 h nach Beginn der natürlichen Brunst mit Tiefgefriersperma künstlich besamt (KB) wurden; 2. das Superovulationsmodell (S‑Modell) und 3. das Kontrollsuperovulationsmodell (KS‑Modell), in denen die Kühe einer Superovulationsbehandlung unterzogen und dann 36, 48 und 60 h nach der letzten Hormongabe mit Tiefgefriersperma besamt (S‑Modell) bzw. mit einer Mischung aus Seminalplasma und Spermaverdünner scheinbesamt (KS‑Modell) wurden. Sieben Tage nach der ersten KB/Scheinbesamung wurde in allen drei Modellen eine Uterusspülung zur Gewinnung der Eizellen/Embryonen durchgeführt und die Anzahl der Corpora lutea bestimmt. Im U‑Modell erfüllten fünf und im S‑Modell erfüllten sieben Tiere das Kriterium von mindestens einem bzw. vier transfertauglichen Embryonen. Das uterine Blutflussvolumen (uBFV) und der uterine Pulsatility Index (uPI) beider Aa. uterinae wurde in allen drei Versuchsmodellen das erste Mal 12 h vor (Tag ‑0,5) der ersten KB/Scheinbesamung dopplersonographisch erfasst. Die weiteren Blutflussuntersuchungen fanden 1, 3, 5, und 7 Tage nach der ersten KB/Scheinbesamung statt. Zu den entsprechenden Untersuchungszeitpunkten wurden ebenfalls die peripheren Konzentrationen an Gesamtöstrogen (Etot) und Progesteron (P4) bestimmt. Am Tag 7 erfolgte zudem die Gewinnung endometrialer Biopsien zur Bestimmung der mRNA‑Expression ausgewählter vasoaktiver Substan­zen und deren Rezeptoren im Endometrium. Die uBFV-Werte unterschieden sich an den Tagen ‑0,5 und 1 nicht (p > 0,05) zwischen dem S‑ und dem KS‑Modell, waren jedoch im S‑Modell an Tag 3 um 24 %, an Tag 5 um 18 % und an Tag 7 um 36 % höher (p < 0,05) als im KS‑Modell. In beiden Superovulationsmodellen wiesen die Kühe zudem von Tag 3 an deutlich höhere (p < 0,05) uBFV-Werte als im U-Modell auf: an Tag 7 war das uBFV im KS‑Modell 84 % und im S-Modell 147 % höher (p < 0,05) als im U‑Modell. Im Gegensatz zum uterinen Blutflussvolumen waren die uPI-Werte zwischen den drei Modellen zu keinem Zeitpunkt verschieden (p > 0,05). Die peripheren Konzentrationen an Etot und P4 sowie die Anzahl der Corpora lutea unterschieden sich nicht (p > 0,05) zwischen dem S‑ und KS‑Modell. Im Gegensatz dazu unterschieden (p < 0,05) sich die Steroidhormonkonzentrationen des U‑Modells zum Teil von denjenigen in den Superovulationsmodellen: sowohl im KS‑ als auch im S‑Modell war an Tag ‑0,5 eine höhere Konzentration an Etot zu messen als im U‑Modell; die P4 Konzentrationen in den beiden Superovulationsmodellen waren ab Tag 3 signifikant höher (p < 0,05) als im U‑Modell. Die mRNA-Konzentrationen der endothelialen NO-Synthase (eNOS) und des Prostaglandin E-Rezeptors (PTGER2) waren im S‑Modell 8,0-fach (eNOS) bzw. 1,5-fach (PTGER2) höher (p < 0,05) exprimiert als im KS‑Modell. Die mRNA-Expression der übrigen untersuchten Faktoren (Progesteron- und Östrogenrezeptoren, Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF121) und dessen Rezeptor (VEGFR2)) unterschieden sich nicht (p > 0,05) zwischen den beiden Superovulationsmodellen. Verglichen mit dem U-Modell wiesen die Kühe im S-Modell eine noch höhere (8,6-fach; p < 0,05) eNOS mRNA-Konzentration auf. Die Menge an VEGF121‑mRNA war im U‑Modell höher (2,1‑fach; p < 0,05) exprimiert als im KS‑Modell und die Konzentration der exprimierten VEGFR2‑mRNA war im U‑Modell 1,3-fach höher (p < 0,05) als im S‑Modell. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass der Konzeptus den uterinen Blutfluss bei superovulierten Kühen bereits in der ersten Trächtigkeitswoche beeinflusst, wobei die beiden vasoaktiven Substanzen PGE2 und NO eine wichtige Rolle spielen. Der uterine Blutfluss ist somit bei Kühen schon in einer sehr frühen Phase der Frühgravidität an der embryo-maternalen Kommunikation beteiligt.

Zitieren

Zitierform:

Steufmehl, Michael: Untersuchungen über den embryonalen Einfluss auf die uterine Durchblutung und die endometriale Genexpression während der Frühgravidität anhand eines Superovulationsmodells beim Rind. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export