Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur Bedeutung von Wachstumshormon für die Regulation der Hodenfunktion beim Ponyhengst

Kranski, Stefanie

An involvement of the somatotrophic system in the regulation of reproductive function has been shown recently and it could be demonstrated that disturbances of growth homone (GH) release are associated with sub- or infertility in different species. However, while an involvement of GH in the regulation of ovarian function could be demonstrated in the female horse, little is known about GH release in stallions. It was the aim of the present study to determine details on the secretion of growth hormone in the male horse and to investigate an effect of an experimental decrease of growth hormone release on testicular function.   Investigations were performed in 6 healthy fertile Shetland stallions (age: 5-7 years, weight: 150-180kg).For the determination of possible seasonal effects on GH secretion, blood was sampled at 2-week-intervals for 12 months. Semen was collected and volume, density, total sperm count, semen motility, morphology and pH were determined. In june and january, a possible opioidergic influence on GH release was investigated. Blood samples were taken over 180 min at 15 min-intervals. Stallions were given the opiat-antagonist naloxone (0.5 mg/kg) and saline 2 days apart at random order and thus served as their own controls. Effects of a 10-day-treatment with the somatostatin analogue octreotid on secretion of GH, testicular responsiveness to hCG and semen quality were investigated. Blood was taken twice daily for a 10-day period, allways followed by administration of octreotid (0,1 mg; Sandostatin; Novartis, Basel, Switzerland) or saline. Both treatments were given to every stallion at 12-week intervals (June and September) with half of the stallions receiving saline and the other half receiving octreotid first. On the last day of treatment, blood was sampled over 240 min at 15 min-intervals. After 120 min, hCG (3000 I.E., Chorulon, Intervet, Vienna, Austria) was given i.v.. Testosterone was determined by ELISA. One day before the 10-day-treatment and on 5 consecutive days following treatment, semen was collected. Volume, densitiy, total sperm count, semen motility, spermatozoal morphology and pH were determined.   Testosterone concentrations were lowest in january (0.2±0.06 ng/ml) and highest in april (1.4±0.3 ng/ml, p<0.05). In july (0.7±0.2 ng/ml) and october (0.7±0.3 ng/ml), intermediate concentrations of  testosterone were found. GH concentration in plasma did not show any significant differences over a 12-month period (january: 1.0±0.1; april: 0.9±0.3;  july: 0.9±0.2; october: 1.2±0.3 ng/ml; n.s.). Volume of ejaculates and total sperm count tended to be higher in july while semen densitiy was reduced. No correlations between GH concentration and any semen parameter could be demonstrated.   Injection of the opiat antagonist naloxone significantly increased GH release in june (from 1.1±0.3 ng/ml before to 3.7±2.2 ng/ml 60 min after naloxone) while a minor and not significant increase occurred in january. The area under the curve (0 to 120 min after injection) was 6.6±5.9 ng/ml 15 min for naloxone-treated and -3.3±1.3 for saline-treated stallions in june (p<0.05), corresponding values in january were 10.4±2.5 and 2.7±2.4 ng/ml 15 min (n.s.).   Over the 10-day treatment period, GH concentrations varied between 0.8±0.2 and 1.4±0.5 ng/ml in saline-treated and between 0.8±0.2 and 1.6±0.7 ng/ml in octreotid-treated animals (n.s.). On the last day of treatment, hCG increased testosterone release to a significantly higher extend in saline-treated than in octreotid treated animals (saline: from 0.4±0.2 ng/ml before to 4.0±1.0 ng/ml 45 min after hCG; octreotid: from 0.3±0.04 ng/ml before to 2.8±1.1 ng/ml 45 min after hCG; p<0.05). Total sperm count, volume and density of ejaculates, semen morphology and pH did not differ before and on the first day after treatment in saline- and octreotid-treated animals. While volume and density of ejaculates as well as semen morphology did not change on five consecutive days, a significant decrease in total sperm count was determined, but did not differ between the two treatments. In the octreotid-treated stallions, semen motility on the first day after treatment (28.7±6.5 %) was significantly lower (p<0.05) than before treatment (38.7±8.4 %) and further decreased to 18.3±5.4 % on the third day. Corresponding values for saline-treated animals were 38.3±6.5, 45.0±9.2 and 37.7±5.6 % (n.s.). In the octreotid-treated animals, values returned to 35.0±8.5% on the fifth day after treatment.   Results of the study confirm a seasonal variation in testosterone release and semen quality in the stallion, while they could not show any seasonal changes in GH release. In contrast, a seasonal variation of an opioidergic inhibition on GH secretion exists in the stallion. Results seem to suggest a continuous steroid-dependent secretion of GH with a fine-modulation by season-dependent opioidergic mechanisms in the male horse. A transient decrease in semen motility and hCG-induced testosterone release following ocreotid treatment demonstrate a role of GH in the regulation of testicular function in the male horse and suggest that disturbances in GH release might contribute to subfertility in stallions.  

Das somatotrophe System ist an der Regulation von Fortpflanzungsfunktionen beteiligt, und es konnte nachgewiesen werden, daß Störungen in der Sekretion von Wachstumshormon (GH) bei verschiedenen Spezies mit Sub- oder Infertilität einhergehen. Während beim weiblichen Pferd eine Bedeutung von GH für die Regulation der Ovarfunktion gezeigt wurde, ist nur wenig über Wachstumshormon beim Hengst bekannt. Es war daher das Ziel der vorliegenden Arbeit, Einzelheiten über die GH-Sekretion beim männlichen Pferd zu beschreiben. Darüber hinaus sollte die Wirkung einer experimentellen Absenkung der Wachstumshormonsekretion auf die Hodenfunktion untersucht werden.   Die Untersuchungen wurden an sechs gesunden, fertilen Shetlandponyhengsten (Alter 5 bis 7 Jahre, Gewicht 150 bis 180 kg) durchgeführt. Für die Bestimmung möglicher saisonaler Einflüsse auf die GH-Freisetzung wurden über 12 Monate Blutproben in zweiwöchigen Abständen entnommen. Hier erfolgte außerdem die Bestimmung der Testosteronkonzentration und es wurde eine Samenentnahme zur Feststellung der Ejakulatparameter Volumen, Dichte, Spermiengesamtzahl, Spermienmotilität, -morphologie und pH-Wert durchgeführt. Im Juni und Januar wurde untersucht, ob endogene opioiderge Systeme an der Regulation der GH-Freisetzung beteiligt sind. Dazu wurden an zwei Tagen Blutproben über 180 Minuten in 15-Minuten-Intervallen entnommen. Nach 60 Minuten erhielten alle Hengste  den Opiatantagonisten Naloxon (0,5 mg/kg) oder 0,9% NaCl-Lösung injiziert, wobei die Hälfte der Hengste Naloxon am ersten und 0,9% NaCl-Lösung am zweiten Versuchstag erhielt, während die andere Hälfte der Versuchsgruppe in umgekehrter Reihenfolge behandelt wurde, so daß die Hengste als eigene Kontrolle dienten. Außerdem wurde der Einfluß einer 10-tägigen Behandlung mit dem Somatostatinanalogon Octreotid auf GH-Sekretion, die testikuläre Stimulierbarkeit mit hCG (humanes Choriongonadotropin) und die Samenqualität untersucht. Dazu wurden über 10 Tage in 12-Stunden-Intervallen Blutproben entnommen, die unmittelbar vor einer Verabreichung von Octreotid (0,1 mg; Sandostatin; Novartis, Basel, Schweiz) oder 0,9% NaCl gefolgt wurden. Alle Hengste erhielten beide Behandlungen im Abstand von 12 Wochen (Juni und September) jeweils in wechselnder Reihenfolge, so dass sie wiederum als eigene Kontrolle dienten. Am letzten Tag der Behandlung erfolgte eine Blutprobenentnahme über 240 Minuten in 15-Minuten-Intervallen, wobei nach 120 Minuten 3000 IE hCG (Chorulon, Intervet, Vienna, Austria) intravenös injiziert wurden. In den Blutproben erfolgte die Bestimmung von Testosteron. Einen Tag vor der 10-tägigen Behandlung sowie an den 5 an die Behandlung anschließenden Tagen wurde bei allen Tieren eine Samenentnahme mittels künstlicher Scheide durchgeführt und die Samenqualität (Volumen, Dichte, Spermiengesamtzahl, Motilität, Spermienmorphologie, pH-Wert) bestimmt.   Bei den Hengsten wurden niedrigste Plasmatestosteronkonzentrationen im Januar (0,2±0,06 ng/ml) und höchste im April (1,4±0,3 ng/ml, p<0.05) festgestellt. Im Juli (0,7±0,2 ng/ml) und Oktober (0,7±0,3 ng/ml) lagen intermediäre Testosteronkonzentrationen im Plasma vor. Die GH-Plasmakonzentration zeigte dagegen über die 12-monatige Untersuchungsdauer keine signifikanten Schwankungen (Januar: 1,0±0,1; April: 0,9±0,3;  Juli: 0,9±0,2; Oktober: 1,2±0,3 ng/ml; n.s.). Ejakulatvolumen und Spermiengesamtzahl waren im Juli tendenziell höher, während die Ejakulatdichte niedriger war als zu den anderen Untersuchungszeitpunkten. Es konnten keine Korrelationen zwischen der Plasma-GH-Konzentration und Samenparametern festgestellt werden.   Die Injektion des Opiatantagonisten Naloxon führte im Juni zu einem signifikanten Anstieg der GH-Konzentration (1,1±0,3 ng/ml vor, 3,7±2,2 ng/ml 60 Minuten nach Naloxon-Injektion), im Januar konnte dagegen nur ein kleinerer und nicht signifikanter Anstieg festgestellt werden.   Während der 10-tägigen Behandlungsperiode mit Octreotid variierte die GH-Konzentration zwischen 0,8±0,2 und 1,6±0,7 ng/ml, während der Kontrollperiode (10-tägige Behandlung mit 0,9% NaCl) zwischen 0,8±0,2 und 1,4±0,5 ng/ml (n.s.). Am letzten Tag führte die hCG-Injektion bei den mit 0,9% NaCl behandelten Tieren zu einer signifikant höheren Testosteronsekretion als wenn die Tiere mit Octreotid behandelt wurden (0,9% NaCl: 0,4±0,2 ng/ml vor, 4,0±1,0 ng/ml 45 min nach hCG; Octreotid: 0,3±0,04 ng/ml vor, 2,8±1,1 ng/ml 45 min nach hCG; p<0,05). Spermiengesamtzahl, Ejakulatvolumen und -dichte sowie Samenmorphologie und pH-Wert unterschieden sich nicht zwischen am Tag vor und am ersten Tag nach der Octreotid-Behandlung gewonnenen Ejakulaten. Während sich hinsichtlich Ejakulatvolumen und -dichte keine Änderungen in den an 5 aufeinanderfolgenden Tagen gewonnenen Ejakulaten zeigten, wurde eine signifikante Abnahme der Spermiengesamtzahl nachgewiesen. Es bestanden jedoch keine Unterschiede zwischen den mit Octreotid und 0,9% NaCl-Vorbehandlungen. Bei den mit Octreotid behandelten Tieren war die Spermienmotilität am ersten Tag nach der Behandlung (28,7±6,5 %) signifikant niedriger (p<0,05) als vor der Behandlung (38,7±8,4 %), und es wurde eine weitere Abnahme der Spermienmotiltät bis zum dritten Tag (18,3±5,4%) registriert. Vergleichswerte für die 10tägige Behandlung mit 0,9% NaCl waren 45,0±9,2% vor, 38,3±6,5 % am ersten Tag und 37,7±5,6 % am dritten Tag nach Behandlung (n.s.). Nach Octreotid-Behandlung wurde am fünften Tag nach Behandlungsende eine Spermienmotilität von 35,0±8,5% festgestellt.   Die Ergebnisse der Studie bestätigen erneut eine saisonale Abhängigkeit der Testosteronfreisetzung und Samenqualität beim Hengst, dagegen konnte keine saisonale Schwankung der GH-Sekretion nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu existiert aber offensichtlich eine saisonale Abhängigkeit einer opioidergen Hemmung der GH-Sekretion beim Hengst. Die Ergebnisse lassen eine steroid-gesteuerte Freisetzung von GH vermuten, die durch saisonal-abhängige opioiderge Mechanismen eine Feinregulation erfährt. Eine vorübergehende Abnahme von Spermienmotilität und hCG-induzierter Testosteronsekretion nach Behandlung mit dem Somatostatin-Analogon Octreotid zeigt die Bedeutung von GH für die Regulation der Hodenfunktion beim Hengst. Es kann vermutet werden, daß Störungen der GH-Sekretion auch bei dieser Spezies zu Störungen der Fertilität beitragen.  

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Kranski, Stefanie: Untersuchungen zur Bedeutung von Wachstumshormon für die Regulation der Hodenfunktion beim Ponyhengst. Hannover 2002. Tierärztliche Hochschule.

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