Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Einfluss eines niedrigen Progesteronspiegels auf das Ovar und den Uterus beim Rind

Lüttgenau, Johannes

The objective of the thesis was to determine the effects of low plasma progesterone (P4) concentrations on luteal and follicular development, as well as endometrial gene expression in the concomitant and subsequent estrous cycle. Furthermore, it was investigated if plasma P4 concentrations at diestrus are dependent on luteal size (LS), luteal blood flow (LBF), or gene expression of luteal tissue. To induce cycles with high and low P4 concentrations, respectively, 20 lactating dairy (Holstein Friesian and Brown Swiss x Holstein Friesian) cows received either a single treatment with 25 mg prostaglandin F2a (PGF2a) on Day 4 Hour 12 (PG1; n=8), or two treatments (25 mg PGF2a each) on Day 4 Hours 0 and 12 (PG2; n=12) of the estrous cycle (Day 1, Hour 0 = ovulation). In four cows, ovulation occurred between 4 and 6 d after the second PGF2a treatment; these cows and one lame cow were excluded from the study. All examinations were performed in the 15 remaining cows with physiological interovulatory intervals (18 to 24 d). In the first study, P4, LS and LBF, as well as follicular size (FS) and blood flow (FBF), were determined daily until Day 4, immediately prior to (0 h) and 12 h after each PGF2a treatment, and then every 2 d from Day 5 to 8 d after the subsequent ovulation. Endometrial mRNA expressions of selective receptors were quantified at the respective estrus. Because P4 did not differ (P > 0.05) between PG1 and PG2, cows were regrouped according to their mean P4 concentration from Days 7 to 15, either P4 <2 ng/mL (P4L; n=7) or P4 >2 ng/mL (P4H; n=8). In the treatment cycle, LS was smaller in Group P4L than P4H on Days 13 (P = 0.01) and 15 (P = 0.03), and LBF was lower in Group P4L than P4H on Day 15 (P = 0.02). The dominant follicle of the first follicular wave was larger in Group P4L than P4H on Days 13 (P = 0.03), 15 (P = 0.03), and 17 (P = 0.01). In the subsequent cycle, there were no significant differences between Groups P4L and P4H for P4, FS, LS, and LBF; however, FBF was lower (P = 0.01) in Group P4L than P4H on Day 7. Endometrial expression of estrogen receptor a and oxytocin receptor was higher (P = 0.05 and P = 0.03, respectively) at second compared to first estrus in Group P4L. In the second study, P4, LS, absolute LBF, and relative LBF (rLBF) were determined on Day 9, and luteal mRNA expressions of important receptors as well as angiogenic and vasoactive factors were quantified on Day 11 (± 1) during two successive estrous cycles. Because P4 did not differ (P > 0.05) between PG1 and PG2, cows were regrouped according to their plasma P4 concentrations (threshold level: 2.25 ng/mL), either high (P4H; n=7; mean ± SD, 2.59 ± 0.36 ng/mL; range, 2.28 to 3.36 ng/mL) or low (P4L; n=8; mean, 1.48 ± 0.66 ng/mL; range, 0.60 to 2.24 ng/mL). Luteal size was smaller (P = 0.03) in Group P4L and there was a tendency (P = 0.06) of lower LBF in Group P4L compared with Group P4H. In contrast, rLBF and luteal gene expression did not differ (P > 0.10) between groups. After ovulation, cows were examined during a second cycle, where no significant differences could be observed between the two groups for plasma P4, LS, LBF, rLBF, or luteal gene expression. Plasma P4 concentrations correlated with LS (r = 0.65, P = 0.0001), but not with LBF, rLBF, or the characteristics of luteal gene expression. Results of both studies indicate that low plasma P4 concentrations during diestrus are accompanied by smaller luteal size, reduced luteal blood flow, and larger follicular size in the concomitant, but not in the subsequent cycle. However, endometrial expression of estrogen receptor a and oxytocin receptor is increased at subsequent estrus. Furthermore, plasma P4 concentrations at diestrus are mainly dependent on luteal size, but independent of luteal blood flow and luteal gene expression per tissue unit. Therefore, cows with lower plasma P4 concentrations have less luteal tissue, but functionality of luteal tissue does not seem to be reduced.

Ziel der Dissertation war es, die Auswirkungen niedriger Progesteron (P4)-Konzentrationen im Plasma auf die luteale und follikuläre Entwicklung sowie die endometriale Genexpression im gleichzeitig ablaufenden und nachfolgenden Brunstzyklus zu bestimmen. Außerdem wurde untersucht, ob die systemischen P4-Konzentrationen im Diöstrus von der lutealen Größe (LS), dem lutealen Blutfluss (LBF) oder der Genexpression des lutealen Gewebes abhängig sind. Um sowohl Zyklen mit hohen als auch niedrigen P4-Konzentrationen zu erhalten, wurden 20 laktierende Milchkühe (Holstein Friesian und Brown Swiss x Holstein Friesian) entweder mit einer einmaligen Applikation von 25 mg Prostaglandin F2a (PGF2a) am Tag 4 Stunde 12 (PG1; n=8) oder zwei Applikationen (je 25 mg PGF2a) am Tag 4 Stunde 0 und 12 (PG2; n=12) des Brunstzyklus (Tag 1, Stunde 0 = Ovulation) behandelt. Bei vier Kühen erfolgte die Ovulation zwischen 4 und 6 d nach der zweiten PGF2a-Applikation; diese Kühe, sowie eine lahme Kuh, wurden von der Studie ausgeschlossen. Alle Untersuchungen wurden an den 15 verbliebenen Kühen mit physiologischen interovulatorischen Abständen (18 bis 24 d) durchgeführt. In der ersten Studie wurden P4, LS und LBF, sowie die follikuläre Größe (FS) und der follikuläre Blutfluss (FBF), täglich bis zum Tag 4, direkt vor (0 h) und 12 h nach jeder PGF2a-Applikation, und vom Tag 5 an alle 2 d bis 8 d nach der folgenden Ovulation bestimmt. Die endometriale mRNA-Expression ausgewählter Rezeptoren wurde im jeweiligen Östrus ermittelt. Da sich die P4-Konzentrationen zwischen den Gruppen PG1 und PG2 nicht unterschieden (P > 0,05), wurden die Kühe entsprechend ihrer mittleren P4-Konzentration an den Tagen 7 bis 15 neugruppiert, je nachdem ob P4-Werte <2 ng/mL (P4L; n=7) oder >2 ng/mL (P4H; n=8) vorlagen. Im ersten Zyklus waren LS in Gruppe P4L an den Tagen 13 (P = 0,01) und 15 (P = 0,03) kleiner und LBF am Tag 15 (P = 0,02) niedriger als in Gruppe P4H. Der dominante Follikel der ersten Welle war in Gruppe P4L an den Tagen 13 (P = 0,03), 15 (P = 0,03) und 17 (P = 0,01) größer als in Gruppe P4H. Im Folgezyklus konnten zwischen den Gruppen P4L und P4H keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich P4, FS, LS und LBF festgestellt werden, während FBF am Tag 7 in Gruppe P4L niedriger (P = 0,01) war als in Gruppe P4H. Innerhalb der Gruppe P4L war die endometriale Expression des Östrogen- und Oxytocinrezeptors im zweiten Östrus höher (P = 0,05 und P = 0,03) als im ersten Östrus. In der zweiten Studie wurden P4, LS, der absolute LBF sowie der relative LBF (rLBF) am Tag 9, und die luteale mRNA-Expression wichtiger Rezeptoren sowie angiogenetischer und vasoaktiver Faktoren am Tag 11 (± 1) während zwei aufeinanderfolgender Zyklen bestimmt. Da sich die P4-Konzentrationen im Plasma zwischen den Gruppen PG1 und PG2 nicht unterschieden (P > 0,05), wurde eine Neugruppierung der Kühe in Tiere mit hoher (P4H; n=7; mean ± SD, 2,59 ± 0,36 ng/mL; range, 2,28 to 3,36 ng/mL) und niedriger (P4L; n=8; mean, 1,48 ± 0,66 ng/mL; range, 0,60 to 2,24 ng/mL) P4-Konzentration (Schwellenwert: 2,25 ng/mL) vorgenommen. In Gruppe P4L waren LS kleiner (P = 0,03) und LBF tendenziell geringer (P = 0,06) als in Gruppe P4H. Dagegen unterschieden sich rLBF und die luteale Genexpression nicht (P > 0,10) zwischen den Gruppen. Nach der Ovulation wurden die Kühe während eines zweiten Zyklus untersucht; hier konnten weder für P4, LS, LBF, rLBF noch die luteale Genexpression signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gruppen beobachtet werden. Die P4-Konzentration im Plasma korrelierte mit LS (r = 0,65; P = 0,0001), aber nicht mit LBF, rLBF oder den Merkmalen der lutealen Genexpression. Die Ergebnisse beider Studien zeigen, dass niedrige systemische P4-Konzentrationen während des Diöstrus mit einer geringeren lutealen Größe, einem reduzierten lutealen Blutfluss und einer gesteigerten Follikelgröße im gleichzeitig ablaufenden, aber nicht im nachfolgenden Zyklus einhergehen. Die endometriale Expression des Östrogen- und Oxytocinrezeptors ist allerdings im nachfolgenden Östrus erhöht. Die systemischen P4-Konzentrationen im Diöstrus beruhen hauptsächlich auf der lutealen Größe, sind aber unabhängig vom lutealen Blutfluss und der lutealen Genexpression pro Gewebeeinheit. Kühe mit niedrigen P4-Konzentrationen im Plasma besitzen also weniger luteales Gewebe, dessen Funktionalität jedoch nicht herabgesetzt zu sein scheint.

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Lüttgenau, Johannes: Einfluss eines niedrigen Progesteronspiegels auf das Ovar und den Uterus beim Rind. Hannover 2010. Tierärztliche Hochschule.

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