Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Regulation of bovine corpus luteum expressed galectins and their immunoregulatory potential

Dziallas, Deniz

The decline of successful pregnancy rates in holstein-friesian dairy cattle could be the result of ovarian dysfunctions, which are caused by an imbalanced production of chemokines, cytokines and galectins (gal). The effect of the galectins on the corpus luteum (CL) formation, development and regression is only partially known. Therefore the aim of the present study was to analyze gene expression of gal-1, gal-3 and gal-15 in the CL and in immune cells, which contribute to CL function. Additionally, one aim was to demonstrate immunomodulatory effects of galectins on immune cell functions. In the first part of this study, galectin expression was determined in cyclic or pregnant animals and after PGF2a-induced luteolysis in vivo. In vitro, galectin expression was also studied after LPS stimulation of CL fragments. Since the luteolysis process involves the immigration of immune cells, it was analyzed which bovine leukocyte cell types are expressing these galectins and whether this expression can be modulated by activating stimuli. In the last part of the study it was analyzed how recombinant human galectins (rhGal-1, rhGal-3) affect the function of immune cells. Evidence for a sugar-mediated binding to bovine cells came from MNC proliferation studies were both galectins resulted in a significant blastogenesis of bovine MNC which could be selectively inhibited by lactose, the competing sugar for the gal-1 and gal-3 binding motif. Compared to the Con A- and superantigen (SEA)- induced proliferation, the blastogenesis-inducing potential of gal-1 and gal-3 was significantly lower. The results of the present study described for the first time certain gene expression of distinct galectins in CL cyclicum, CL graviditatis and peripheral blood cells in cattle. Additionally, effects of galectins on bovine immune cells could be demonstrated. Hypothetically, galectins may influence the phases of CL development and regressions by activating and modulating recruited immune cells. Based on these investigations, future studies have to be conducted to explore the precise mechanisms by which galectins regulate the functions of luteal and immune cells in the bovine system.

Der Rückgang erfolgreicher Trächtigkeiten bei Holstein-Friesen-Hochleistungskühen könnte das Resultat ovarieller Dysfunktionen sein, welche auf einer Entgleisung der Produktion von Chemokinen, Zytokinen und vielleicht auch Galektinen (gal) zurückgeführt werden können. Die Einflüsse von Galektinen auf das Corpus luteum (CL), seine Anbildung, dessen Entwicklung und Regression sind bisher nur teilweise bekannt. Das Ziel dieser Studie war die Analyse  der Expression von gal-1, gal-3 und gal-15 im Gelbkörper und in Immunzellen, welche verschiedene Funktionen in der Gelbkörperphysiologie haben. Ein weiteres Ziel bestand darin mögliche immunmodulatorische Effekte von Galektinen auf Immunzellen zu prüfen. Für den ersten Teil dieser Arbeit, in vivo Corpus Luteum Galektin-Expression wurden von zyklischen oder trächtigen Kühen und nach PGF2α-induzierter Luteolyse bestimmt. In vitro wurde die Galektin-Expression nach Stimulation von CL-Fragmenten mit LPS analysiert. Da die Luteolyse von einer Immigration von Immunzellen begleitet ist wurde analysiert welche Leukozyten-Subpopulationen des Rindes Galektine exprimieren und ob diese Expression durch aktivierende Stimuli beeinflussbar ist. Im letzten Teil der Studie wurde geprüft wie rekombinantes humanes gal-1 und gal-3 (rhGal-1, rhGal-3) die Funktion boviner Immunzellen beeinflusst. Hinweise für eine zucker-vermittelte Bindung an bovine Zellen wurden in MNC Proliferationsassays gewonnen in denen beiden Galektine zu einer signifikant gesteigerten Blastogenese führten, die selektiv durch Laktose – den kompetitierenden Zucker für das gal-1/gal-3-Bindungsmotif -  blockiert worden konnten. Verglichen mit der Con A- und der Superantigen (SEA)-induzierten Blastogenese erwies sich die stimulatorische Kapazität von rhGal-1 und rhGal-3 als signifikant schwächer. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie beschreiben die Genexpression selektierter Galektine im CL cyclicum, CL graviditatis und in Leukozyten des Rindes. Galektine könnten Phasen der Gelbkörperentwicklung und –regression beeinflussen indem rekrutierte Immunzellen in ihrer Funktion moduliert werden. Basierend auf den Ergebnissen bieten sich weitere Untersuchungen an, welche sich den präzisen Mechanismen widmen durch die Galektine die Funktionen von lutealen und von Immunzellen beim Rind steuern.

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Dziallas, Deniz: Regulation of bovine corpus luteum expressed galectins and their immunoregulatory potential. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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