Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Molekularbiologische Untersuchungen der Genexpression der Nonapeptid-Hormone Mesotocin und Arginin-Vasotocin beim Huhn

Köhler, Almut

Die Nonapeptide Arginin-Vasotocin (AVT) und Mesotocin (MT) sind die neurohypophysären Hormone des Vogels. Während bei den analogen Hormonen des Säugetiers, Arginin-Vasopressin (AVP) und Oxytocin (OT), jedes einer physiologischen Funktion zugeordnet werden kann, ist beim Vogel bisher nur die antidiuretische Funktion des AVT und die Stimulation der Uteruskontraktion bei der Oviposition gesichert. Hingegen fehlen für MT bisher gesicherte Ergebnisse über eine physiologische Bedeutung. Die neurohypophysären Hormone werden in Neuronen des Hypothalamus gebildet und gelangen über axonalen Transport in die Neurohypophyse. Dort erfolgt die Freisetzung in das Blut. Neben dieser klassischen endokrinen Funktionsweise sind für die Nonapeptide auch neuromodulatorische Wirkungen innerhalb des ZNS beschrieben. In dieser Arbeit sollten mit Hilfe einer neu entwickelten Gensonde für Mesotocin verschiedene physiologische Parameter auf ihre Beeinflussung der MT-Genexpression untersucht und das hypophysäre MT mRNA-System mit dem von AVT verglichen werden. Periphere Gewebe wurden auf das Vorkommen von MT mRNA und MT-Rezeptor mRNA untersucht. Für letztere lag ein kloniertes Teilstück des MT-Rezeptorgens vor. Die verwendeten Sonden für AVT und MT mRNA binden beide im 3’-Bereich der mRNA. Die MT-Sonde ist in Northern Blot und ISH spezifisch für MT mRNA und zeigt keine Kreuzreaktion mit der AVT mRNA. Im Northern Blot ist ein ca. 600 bp großes Fragment darstellbar. Bei der ISH liegen die Signale eindeutig im Cytoplasma der Neurone und sind durch RNase A-Behandlung zu eliminieren. Die morphologische Untersuchung der MT mRNA-Expression zeigt genexprimierende Neurone in den hypothalamischen Kerngebieten des SON und PVN sowie den extrahypothalamischen Kerngebieten BnST, pars magnocellularis, und DLA, pars magnocellularis. Nur magnozelluläre Neuronen bilden MT mRNA. Bei adulten Tieren ist morphologisch, im Gegensatz zum AVT-System, kein Sexdimorphismus nachweisbar. Bereits an E14 sind alle MT exprimierenden Kerngebiete des Hypothalamus positiv für MT mRNA. Es ändern sich im Laufe der Ontogenese Zahl und Größe der exprimierenden Neuronen. Im Vergleich zum AVT-System ist die rostro-caudale und laterale Ausbreitung des MT-Systems kleiner. Im Northern Blot ist im Verlauf der Ontogenese eine kontinuierliche Zunahme der Genexpression festzustellen, ohne daß das Alter einen besonderen Einfluß auf die Transkriptionsrate zu haben scheint. Bei adulten Tieren zeigt sich quantitativ ein Sexdimorphismus bei der MT-Genexpression. Dieser beruht nach Analyse einer quantitativen ISH auf einer verstärkten Expressionsleistung der Zellen und nicht auf einer unterschiedlichen Zellzahl. Ein Vergleich der AVT- mit der MT- Genexpression zeigt im Verlauf der Ontogenese einen sehr ähnlichen Verlauf, allerdings ist in allen postnatalen Lebensstadien signifikant mehr AVT mRNA im Hypothalamus lokalisiert als MT mRNA. Ebenso wie bei AVT kann auch bei MT eine axonale und dendritische Lokalisation von mRNA gezeigt werden. Das ermöglicht die sehr schnelle Bereitstellung von mRNA für eine Translation am Ort der Sekretion. Eine zweitägige Dehydratation hat keinen Einfluß auf die hypothalamische MT mRNA-Konzentration von weiblichen Tieren. Bei Hähnen ist ein Anstieg unter Wasserentzug sichtbar, dieser ist jedoch nicht signifikant. Die Länge des Poly(A)-Schwanzes ist bei AVT und MT mRNA nur geringfügig vergrößert. Dagegen tritt mit zunehmendem Alter eine Verlängerung des Poly(A)-Schwanzes der AVT mRNA auf. Außerhalb des ZNS kann MT mRNA mit der RT-PCR in der Niere identifiziert werden. Die Zahl der exprimierenden Zellen ist durch Dehydratation aber scheinbar unverändert. Außer MT mRNA kann auch MT-Rezeptor mRNA in der Niere und in verschiedenen Bereichen des Reproduktionstraktes (Ovar, Infundibulum, Uterus, Vagina) nachgewiesen werden. Eine Beteiligung von MT an der Osmoregulation, sowohl über einen systemischen als auch einen lokalen Wirkmechanismus ist anzunehmen. Die Identifizierung von MT-Rezeptor im Reproduktionstrakt weist auf eine Beteiligung an der Oviposition hin. Ähnlich wie AVT kann also auch MT beim Vogel in zwei verschiedenen physiologischen Regelkreisen (Osmoregulation und Reproduktion) involviert sein. Mesotocin erfüllt somit beim Huhn die klassischen neurohypophysären Hormonwirkungen, unterstützt durch eine lokale Synthese in der Niere, ohne wie AVT über parvozelluläre Hormonsynthese an Verhaltensregulationen im BnST beteiligt zu sein.

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Köhler, Almut: Molekularbiologische Untersuchungen der Genexpression der Nonapeptid-Hormone Mesotocin und Arginin-Vasotocin beim Huhn. Hannover 2000. Tierärztliche Hochschule.

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