Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

In vitro-Kontraktilität von Uterus und Eileiter bei Kühen und Färsen

Yücesoy Akbaş, Nilay

Hauptziel der vorliegenden Studie war es zu untersuchen, ob Unterschiede in der Kontraktilität und im Gehalt von Hormonrezeptoren zwischen den Uteri und Eileitern von Färsen und Kühen zum Zeitpunkt des Östrus bestehen. Dazu wurden von Färsen und Kühen die ipsilateral zum präovulatorischen Follikel gelegenen Eileiter (n=6) und Uterushörner (n=8) entnommen und an diesen die in vitro-Kontraktilität von Myometrium und Eileiter während der Follikelphase im Organbad (Krebslösung, 37°C, 95 % O2 and 5% CO2) untersucht. Es wurden die spontanen sowie hormonell mittels Prostaglandin F2α (PGF2α) und Oxytocin (OT) induzierten Kontraktionen gemessen. Zudem wurde Follikelflüssigkeit vom präovulatorischen Follikel entnommen, um in dieser die Konzentrationen an Gesamtöstrogenen (E) und Progesteron (P4) zu bestimmen. Außerdem wurden Gewebeproben von den Uteri und den Eileitern gewonnen, um die Genexpressionen des Östrogenrezeptors α (ERα), des Östrogenrezeptors ß (ERß), des Progesteronrezeptors (PR), des PGF2α-Rezeptors (PTGFR) und des OT-Rezeptors (OXTR) mittels PCR im Endo- und Myometrium sowie im Eileitergewebe zu über¬prüfen. Die Genexpression des Prostaglandin-E2-Rezeptors (PTGER) wurde nur im Eileiter bestimmt. Die spontane Kontraktilität (Mittlere Amplitude: Amean und Kontraktionsfrequenz: F) sowohl der zirkulären und longitudinalen Muskelschicht von Kühen war stärker (p<0,05) als diejenige bei Färsen. Bei Färsen war die F der longitudinalen Muskelschicht höher als die der zirkulären (p<0,05) und bei Kühen war die F zwischen den beiden Muskelschichten vergleichbar (p>0,05). PGF2α in einer Konzentration von 10-7 M führte im Vergleich zur Spontankontraktion zu einer signifikant stärkeren Kontraktilität (Amean) der longitudinale Muskelschicht von Färsen, während dies in der zirkulären Muskelschicht nicht der Fall war (p>0.05). Die Stimulation mit 10 7 M PGF2α führte im Vergleich zur Spontankontraktion zu einer tendenziellen Zunahme des Parameters Amean sowohl in der zirkulären (p=0,06) als auch longitudinalen Muskelschicht von Kühen (p=0,07). Dagegen hatte OT in einer Konzentration von 10-10 M weder bei Färsen noch bei Kühen einen Effekt auf die Kontraktilität der zirkulären und longitudinalen Schichten des Myometriums (p>0,05). Färsen und Kühe unterschieden sich in den E- und P4-Konzentrationen der Follikelflüssigkeit des Uterus- und Eileiterexperiments nicht. Die Genexpressionen von ERß, PR, OXTR und PTGFR im Endo- sowie im Myometrium differierten nicht zwischen Färsen und Kühen (p>0,05). Die mRNA-Expression des endometrialen ERα war jedoch bei Kühen tendenziell höher als bei Färsen (p=0,08). Bei Färsen konnte ein positiver Zusammenhang zwischen den mRNA-Expressionen der myometrialen OXTR und der spontanen Kontraktionsamplitude nachgewiesen werden (OXTR und Amean: r=0,64, p=0,09) sowie zwischen der myometrialen mRNA-Expression von ERβ und F (ERβ -F: r= 0,64; p= 0,09). Bei Kühen gab es dagegen negative Korrelationen zwischen der myometrialen mRNA-Expression von OXTR und der spontanen F (OXTR-F: r=-0,90; p= 0,002). Die Eileiter von Färsen zeigten in vitro eine signifikant höhere F der Spon¬tankontraktionen im Vergleich zu denen von Kühen. Die Parameter Amean und Amax waren bei Färsen und Kühen gleich (p>0,05). Im ersten Teil des sich kranial der uterotubalen Verbindung befindlichen Eileitersabschnitts (1,0-1,5 cm) waren Amean und Amax bei Kühen signifikant höher als bei Färsen. Im zweiten Teil des Eileitersabschnitts (1,5-3,0 cm) war die F bei Färsen signifikant höher als bei Kühen. Weder die Zugabe von PGF2α (10-7 M) noch von OT (10-10 M) führte zu einem signifikanten Anstieg von Amax und Amean bei beiden Tiergruppen. Die Stimulation mit OT induzierte einen Anstieg der F der Kontraktionen der Eileiter bei Kühen (p<0,05), nicht aber bei Färsen (p > 0.05). Die Stimulation mit PGF2α wirkte sich jedoch nicht (p>0,05) auf die F der Eileiterkontraktionen bei beiden Tiergruppen aus. Im Eileitergewebe war die Genexpression für den PGF2α-Rezeptor (PTGFR) und für den OT-Rezeptor (OXTR) bei Färsen höher als bei Kühen (p<0,05), während die Genexpressionen von ERα, ERß, PR, OXTR und PTGER nicht differierten (p>0,05). Ferner korrelierte die mRNA-Expression von OXTR im Eileiter bei Kühen mit den Kontraktionsparametern Amean (r=0,94, p=0,01), aber nicht bei Färsen (p>0,05). Genauso war die mRNA von PR (r=0,83, p=0,04) bei Kühen mit Amean korreliert, während bei Färsen kein signifikanter Zusammenhang zwischen PR und Amean bestand. Die Ergebnisse der Studien zeigen, dass während des Östrus die Kontraktionsfrequenz des Eileiters bei Kühen im Vergleich zu demjenigen von Färsen verringert ist. Demgegenüber ist aber die Kontraktilität des Uterus erhöht. Inwieweit diese Unterschiede zwischen Färsen und Kühen einen Einfluss auf den Spermientransport und somit auf die Fertilität haben, muss in weiteren Studien überprüft werden.

The main objective of the present study was to compare oviductal and myometrial contractility as well as the hormone receptor content during estrus in heifers and cows. Abattoir-derived oviducts (n=6) and cornua uteri (n=8) ipsilateral to the follicles in the follicular phase were used to assess differences in vitro myometrial and oviductal contractility in an organ bath (Krebs’ solution, 37°C, 95 % O2 and 5% CO2) between heifers versus cows. Oviductal and myometrial contractility was recorded before and after stimulation with Oxytocin (OT) and Prostaglandin F2α (PGF2α). In addition, follicular fluid was collected from pre-ovulatory follicles, and tissue samples of the uterus and oviducts were gathered, in order to measure estrogen (E) and progesterone (P4) hormone concentrations in ovarian follicular fluid and the gene expression for estrogen (ERα, ERß), progesterone (PR), Prostaglandin-F2α (PTGFR), and Oxytocin (OXTR) receptors. The gene expression of Prostaglandin-E2 (PTGFR) was only detected in oviductal tissue. In the experiment of isolated myometrium, contractility (regarding the mean amplitude: Amean and contractile frequency: F) was recorded to be higher (p<0,05) in cows than in heifers, both in the longitudinal and circular muscle layer. The F of the longitudinal muscle layer proved to be higher than those of the circular (p<0.05) in heifers and in cows the difference between those muscle layers was comparable (p>0.05). PGF2α stimulation (10-7 M) in comparison to the spontaneous contractions resulted in a significant increase of contractility (Amean) in the longitudinal muscle layer of heifers but not in the circular muscle layer (p>0.05). PGF2α stimulation (10-7 M) in comparison to the spontaneous contractions tended to increase of Amean both in the circular (p=0.06) and longitudinal muscle layer of cows (p=0.07). In contrast, the stimulation with OT (10-10 M) resulted in no difference neither in the muscle strips derived from the longitudinal nor circular muscle layer neither in heifers or cows (p>0.05). In addition, the hormone concentrations of E and P4 in ovarian follicular fluid for the uterus and oviduct assay did not show a difference between heifers and cows. No differences could also be observed between both groups of animals in quantifying the uterine gene expression for ERß, PR, OXTR and PTGFR in endometrium and myometrium (p>0.05). However, the mRNA abundance for ERα in the endometrium in cows tended to be higher than in heifers (p=0.08). A positive correlation was detected between the mRNA expression of myometrial OXTR and spontaneous contractions in amplitude [OXTR and Amean (r=0.64, p=0.09)] as well as between the mRNA expression of myometrial ERβ and F (ERβ-F: r= 0.64; p= 0.09) in heifers. In cows, a negative tendency of the correlation between the myometrial OXTR-mRNA-Expression and spontaneous contractile F was observed (OXTR-F: r= -0.90; p= 0.002). In vitro contractile F was significantly higher in oviducts of heifers than in cows. The Amax and Amean was comparable between heifers and cows (p>0.05). With regard to the first 6 cm after the uterotubal junction towards the ovary, the oviduct of cows showed in the first part (1-1.5 cm) greater contractile force in comparison to heifers (Amean and Amax; p<0.05), whereas in the second part (1.5-3.0 cm) of the oviduct from heifers contracted with higher F in comparison to the same part of the oviduct from cows (p<0.05). The addition of PGF2α (10-7 M) and OT (10-10 M) resulted in no significant difference in the evaluation of Amean between both groups of animals. Stimulation with OT led to an increase of the F of the oviducts in cows (p<0.05), but not in heifers (p>0.05). Stimulation with PGF2α led to no difference in F of the oviduct contractions in both groups of animals (p>0.05). The relative mRNA-abundance for PTGFR and OXTR in oviduct were higher in heifers than in cows (p<0.05 for each). However, there were no significant differences between heifers and cows for the mRNA abundance of receptors for ERα, ERβ, OXTR, PR, and prostaglandin E2 (PTGER) in oviductal tissues (p>0.05). Furthermore, the oviductal mRNA expression of OXTR in cows was correlated with the contraction parameter of Amean (r=0.94, p=0.01), but not in heifers (p>0.05). Similarly, the oviductal mRNA of PR in cows correlated with Amean (r=0.83, p=0.04) whereas in heifers, no significant correlation between PR and Amean could be detected. The results of both experiments showed greater spontaneous oviductal contractions during estrus in heifers than cows. In contrast, the myometrial contractility was higher in cows than heifers. More studies are needed to clarify to what extent the contractile discrepancy between heifers and cows may have an impact on sperm transport and thus to fertility.

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Yücesoy Akbaş, Nilay: In vitro-Kontraktilität von Uterus und Eileiter bei Kühen und Färsen. Hannover 2019. Tierärztliche Hochschule Hannover.

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