Der Einfluss der in vitro Kultur boviner Embryonen auf die Struktur der extraembryonalen Matrix (Zona pellucida)

Die signifikant niedrigeren Trächtigkeitsraten nach Embryonentransfer in vitro produzierter Embryonen lassen neben einem Einfluss der in vitro Kultur auf den Embryo selbst auch eine Beeinflussung der die Eizelle und den Embryo umgebenden Hülle, der Zona pellucida (ZP) bzw. der extraembryonalen Matrix (EEM), vermuten. Die ZP/EEM hat neben ihrer fundamentalen Bedeutung für eine erfolgreiche Fertilisation auch wichtige Funktionen bei der frühen Embryonalentwicklung. Zur Untersuchung des Einfluss der in vitro Kultur auf die Struktur der ZP/EEM wurde eine vergleichende Untersuchung der ZP/EEM von un-reifen, in vivo und in vitro gereiften Eizellen und ebenso produzierten Embryonen (Zygote, 2- / 4-, 8- / 16- Zeller, Morula, Blastozyste) durchgeführt. Durch eine lichtmikroskopische Untersuchung der Proben wurde der retikuläre, lockere Anteil an der ZP/EEM und die Breite der ZP/EEM bestimmt. Rasterelektronenmikroskopisch konnte die Oberflächen-struktur, die Anzahl und die Fläche der Poren bei den Proben verglichen werden. Die Oberfläche der unreifen und der in vivo gereiften Eizellen zeigte gut ausgebildete, kugelige Granula und eine sehr große Anzahl an Poren, wohingegen bei den in vitro gereiften Eizellen der überwiegende Teil der Proben (68,8%) kugelige und flache Granula und eine porenlose Struktur zeigte. Die restlichen in vitro gereiften Eizellen zeigten die gleiche Oberflächenstruktur wie die unreifen und in vivo gereiften Eizellen. Bei den Embryonal-stadien war der retikuläre Anteil der EEM bei allen in vivo Stadien größer als bei den entsprechenden in vitro Stadien, was eine Verdichtung der EEM der in vitro Embryonen anzeigt. Die Oberfläche der EEM zeigte bei den in vivo Stadien zu 100% kugelige Granula. 100 % der in vivo Zygoten und 2- / 4- Zeller hatten eine sehr große Anzahl an Poren, wohingegen ein großer Anteil der in vivo Morulae (61,5%) und Blastozysten (33,3%) eine porenlose Struktur und der übrige Anteil eine geringe Anzahl an Poren zeigte. Die Oberfläche der in vitro Embryonalstadien zeigte zu 100% nur flache Granula, dies kann Folge einer retardierten Entwicklung oder einer Degeneration der Oberfläche unter in vitro Bedingungen sein. Eine Ausnahme bildeten die Zygoten, wo der überwiegen-de Anteil der Proben flache und kugelige Granula hatte. 100% der in vitro Embryonen hatten eine poröse Oberfläche mit einer sehr großen Anzahl an Poren, wobei der über-wiegende Anteil (55,8%) der in vitro Morulae und Blastozysten eine große Anzahl an Poren hatte. Eine degradiert erscheinende Oberfläche kam nur bei in vitro Embryonen vor. Die Breite der EEM war bei den in vitro Morulae und Blastozysten signifikant niedriger als bei den entsprechenden in vivo Embryonalstadien. Die Breite der EEM nahm bei den in vivo Morulae im Vergleich zu den in vivo 8- / 16- Zellern um cirka 30% zu. Diese Breitenzunahme muss durch maternale Fak-toren bedingt sein und findet ohne eine Ver-legung der retikulären Struktur statt. Die Fläche der Poren variierte erheblich (zwischen 6,37 und 2508,19 nm2) auf den Probenoberflächen, wobei keine Korrelation zum Entwicklungsstadium oder in vivo/vitro Produktion vorlag. Generell gesehen findet eine er-hebliche Beeinflussung der Struktur der ZP/EEM durch die in vitro Reifung und Kultur statt. Diese Strukturveränderungen können entweder Anzeichen einer retardierten Entwicklung oder einer Degeneration unter in vitro Bedingungen sein, und können hinsichtlich der oben genannten Funktionen der ZP/EEM eine negative Auswirkung auf eine erfolgreiche Befruchtung der Eizelle und die frühembryonale Entwicklung haben. Es konnte keine Strukturveränderung der ZP/EEM durch erfolgte Befruchtung beobachtet werden. Die Feststellung von VANROOSE et al. (2000), dass BHV-1 und BVDV beim Embryonen-transfer in vitro produzierter Embryonen nicht übertragbar ist, lässt sich auf Grund der erheblichen Unterschiede in der Struktur der ZP/EEM von in vivo und in vitro produzierten Embryonen nicht unbedingt auf den Transfer von in vivo Embryonen übertragen und sollte hinsichtlich der erheblichen Praxisrelevanz an in vivo Embryonen überprüft werden. Weiterhin konnte durch diese Arbeit festgestellt werden, dass beim Rind, wie schon bei vielen anderen Tierarten beschrieben, auch eine Strukturveränderung der EEM während der frühen Embryonalentwicklung in vivo stattfindet. Diese strukturellen Entwicklungen müssen durch maternale Faktoren beeinflusst oder hervorgerufen werden, da sie bei den in vitro produzierten Embryonen nicht darzustellen waren. Ob es sich bei diesen Struktur-veränderungen um Sekrete aus Ovidukt und Uterus handelt, oder ob auch maternale Botenstoffe, den Embryo zu dieser Veränderung der EEM veranlassen, ist in weiter-gehenden Studien zu untersuchen.