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Untersuchungen zur Expression des Prostaglandin-Systems im Uterus von Hündinnen im peripartalen Zeitraum

Obwohl die primäre Wehenschwäche die häufigste Ursache für Dystokie bei der Hündin darstellt, ist über die zugrunde liegende Ätiologie bis heute wenig bekannt. Prostaglandine sind entscheidend an der präpartalen Luteolyse, der Zervixrelaxation sowie der Entstehung myometrialer Kontraktionen beteiligt. Wir stellten die Hypothese auf, dass die Expression des Prostaglandin-Systems bei Hündinnen mit primärer Wehenschwäche (PUI) verändert ist. Folglich untersuchten wir die mRNA-Expression der Prostaglandin H2-Synthase (PTGS2), der Prostaglandin F2α-Synthase (PGFS), des Prostaglandin F2α-Rezeptors (PTGFR), der Prostaglandin E-Synthase (PTGES), der Prostaglandin E-Rezeptoren 2 und 4 (PTGER2/4), des Prostaglandin-Transporters (PGT) und der 15-Hydroxyprostaglandin-Dehydrogenase (HPGD) mittels RT-qPCR sowie die PTGS2, PGFS, PTGES, PTGER2/4 und HPGD Proteinexpression mittels Immunhistochemie in interplazentaren (IP) und uteroplazentaren (UP) Gewebeproben von Hündinnen mit PUI und verglichen diese mit der Expression von Hündinnen, bei denen eine Sectio caesarea aufgrund von obstruktiver Dystokie (OD) durchgeführt wurde. Die PTGS2, PGFS und PTGFR Expression der PUI-Hündinnen wurde zusätzlich mit der Expression von Hündinnen verglichen, bei denen eine geplante Sectio caesarea vor der Geburt (PC) durchgeführt wurde. Da die PUI-Hündinnen, die im Falle von PTGES, PTGER2/4, HPGD und PGT Verwendung fanden, eine sehr unterschiedliche Wurfgröße aufwiesen, wurde diese zusätzlich mit in die statistische Auswertung einbezogen (kleine/normale/große Wurfgröße – PUI-S/N/L). Die PTGS2, PGFS, PTGFR, PTGES, PTGER2/4, HPGD und PGT mRNA-Expression unterschied sich nicht signifikant zwischen PUI und OD (weder in IP, noch in UP), ebenso wenig wie die mRNA-Expression von PTGS2 und PGFS zwischen OD und PC (IP/UP). Die PTGFR-mRNA-ratio unterschied sich jedoch signifikant zwischen OD und PC (p = 0,014) in UP, jedoch nicht in den IP-Proben. Die PTGES mRNA-Expression in PUI-N war signifikant höher im Vergleich zu PUI-S/L (p = 0,0203/ p = 0,0186) und OD (p = 0,0314). Ein signifikanter Unterschied wurde für PTGES (p = 0,0112) und eine Tendenz für PTGER2 (p = 0,059) bezüglich IP versus UP nachgewiesen.

Fetale Trophoblasten, luminale uterine Epithelzellen und die glatten Muskelzellen beider myometrialer Muskelschichten färbten sich ebenso immunpositiv für PTGS2 wie einige tiefe Uterindrüsen. Die Färbeintensität der luminalen Epithelzellen, der Uterindrüsen und des Myometriums unterschied sich nicht zwischen den Gruppen oder den Lokalisationen. Bei Auswertung der Färbeintensität der einzelnen myometrialen Muskelschichten zeigte sich in der longitudinalen Muskelschicht im Vergleich zur zirkulären Schicht eine signifikant stärkere Färbung für PTGS2 in den IP-Proben, unabhängig von den Gruppen (PUI/OD) (p = 0,0001). PGFS war in den luminalen Epithelzellen und dem Epithel der oberflächlichen und tiefen Uterindrüsen lokalisiert, während das Plazenta-Labyrinth und das Myometrium kein Signal aufwiesen. Die mittlere endometriale Färbeintensität unterschied sich nicht zwischen PUI und OD, während zwischen PC und OD ein signifikanter Unterschied in IP gefunden wurde (p = 0,0215). PTGES zeigte ein starkes zytoplasmatisches Signal in den tiefen Uterindrüsen sowie den Myozyten beider Muskelschichten. Die Färbung war ebenfalls in den luminalen Epithelzellen (adluminal), den Stromazellen des Endometriums (perinukleär) und im Epithel der oberflächlichen Uterindrüsen deutlich nachweisbar. In der Plazenta war das Signal gegen PTGES hauptsächlich in fetalen Trophoblastenzellen sichtbar, zusammen mit einem schwachen Signal in vaskulären Endothelzellen. PTGER2 und PTGER4 waren mit PTGES kolokalisiert, mit einem zusätzlichen immunhistochemischen Signal in den maternalen Dezidualzellen. HPGD zeigte ein zytoplasmatisches und nukleäres Signal in den uterinen luminalen Epithelzellen und im Epithel der oberflächlichen und tiefen Uterindrüsen.

Unsere aktuellen Ergebnisse bestätigen nicht die initiale Hypothese, dass das Prostaglandin-System bei der Entstehung der caninen primären Wehenschwäche beteiligt ist. Die vorliegende Studie trägt jedoch entscheidend zu dem Wissen über die Veränderungen des caninen Uterus sub partu sowie zum Verständnis der primären Wehenschwäche bei. Die Beobachtung einer insgesamt stärkeren PTGS2-Proteinexpression in der longitudinalen Muskelschicht im Vergleich zur zirkulären Schicht ist neu und rechtfertigt eine weitere Untersuchung ihrer physiologischen Bedeutung. Der Befund einer reduzierten PGFS-Expression während der Geburt in IP im Vergleich zu PC und das allgemeine Fehlen einer plazentaren PGFS-Expression bestätigen frühere Befunde, dass PGFS nicht die Hauptquelle des präpartalen PGF2α-Anstiegs ist. Die reduzierte PTGFR-Expression in den UP-Proben von OD im Vergleich zu PC könnte eine Folge des zuvor berichteten starken Anstiegs der peripheren PGFM-Konzentrationen kurz vor und während der Geburt sein, was zu einer Desensibilisierung der UP gegenüber der Wirkung von PGF2α führt. Die höhere PTGES-Expression bei PUI-N im Vergleich zu PUI-S/L bzw. OD deutet auf einen Einfluss der Wurfgröße auf die Entstehung der Wehenschwäche hin, die zugrunde liegende Ursache und die biologische Relevanz gilt es in nachfolgenden Studien zu klären.

Although primary uterine inertia (PUI) is the most common cause of dystocia in the bitch, little is known about the underlying etiology. Prostaglandins are critically involved in prepartum luteolysis, cervical ripening, and the coordination of functional myometrial contractions. We hypothesized that the expression of the prostaglandin system is altered in bitches with PUI. Consequently, we investigated the mRNA expression of prostaglandin endoperoxidase synthase-2 (PTGS2), prostaglandin F2α synthase (PGFS), prostaglandin F2α receptor (PTGFR), prostaglandin E synthase (PTGES), prostaglandin E receptors 2 and 4 (PTGER2/4), prostaglandin transporter (PGT), and 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (HPGD) by RT-qPCR, and PTGS2, PGFS, PTGES, PTGER2/4, and HPGD protein expression by immunohistochemistry in interplacental (IP) and uteroplacental (UP) tissues of bitches suffering from PUI or obstructive dystocia (OD). To identify changes in the periparturient period (before and after luteolysis), PTGS2, PGFS, and PTGFR expression in samples from bitches undergoing a planned c-section before birth (PC) were compared to OD. As litter size varied in PUI bitches used for investigations of PTGES, PTGER2/4, HPGD, and PGT expression, litter size was additionally included in the statistical analysis (small/normal/large litter size - PUI-S/N/L). PTGS2, PGFS, PTGFR, PTGES, PTGER2/4, HPGD, and PGT mRNA expression did not differ significantly between PUI and OD (neither in IP, nor in UP), nor did PTGS2 and PGFS mRNA expression between OD and PC (IP/UP). However, PTGFR mRNA ratio was significantly different between OD and PC (p = 0.014) in UP, but not in IP samples. PTGES mRNA expression in PUI-N was significantly higher compared to PUI-S/L (p = 0.0203/ p = 0.0186) and OD (p = 0.0314). A significant difference was found for PTGES (p = 0.0112) and a trend for PTGER2 mRNA expression (p = 0.059) regarding IP versus UP.

Fetal trophoblasts, luminal uterine epithelial cells, some deep uterine glands, and the smooth muscle cells of both myometrial muscle layers stained immunopositive for PTGS2. The staining intensity of luminal epithelial cells, uterine glands, and myometrium did not differ between groups or locations. However, evaluation of the staining intensity of the two myometrial muscle layers individually revealed a significantly stronger PTGS2 staining in the longitudinal muscle layer compared with the circular layer (PUI and OD summarized) (p = 0.0001).

PGFS was localized in the luminal epithelial cells and epithelium of the superficial and deep uterine glands, whereas the placental labyrinth and myometrium showed no signal. Mean endometrial staining intensity did not differ between PUI and OD, while a significant difference in IP was found between PC and OD (p = 0.0215).

PTGES showed a strong cytoplasmic signal in the deep uterine glands as well as the myocytes of both muscle layers. The staining was also clearly detectable in the luminal epithelial cells (adluminal), the stromal cells of the endometrium (perinuclear) and in the epithelium of the superficial uterine glands. In the placenta, an immunopositive signal against PTGES was mainly visible in fetal trophoblast cells, and a weak signal in vascular endothelial cells. PTGER2 and PTGER4 were colocalized with PTGES, with an additional immunohistochemical signal in the maternal decidual cells. HPGD showed a cytoplasmic and nuclear signal in the uterine luminal epithelial cells and the epithelium of the superficial and deep uterine glands.

Our current results do not support the initial hypothesis that the prostaglandin system is involved in the etiology of canine primary uterine inertia - at least not in our study collective. However, our study provides new insights into the understanding of parturition-associated changes in the canine uterus undergoing from quiescence to active labour (PC to OD) and helps to identify possible differences between PUI and OD. The observation of an overall stronger PTGS2 protein expression in the longitudinal muscle layer compared to the circular layer is new and warrants further investigation of its physiological relevance. Our observation of undetectable PGFS protein expression in the placental compartment of PC and OD and reduced expression in IP tissue further supports the hypothesis that PGFS is not the source of the (peri-) parturient PGFM increase. Decreased PTGFR expression in UP samples of OD compared with PC bitches may be a consequence of previously reported large increases in peripheral PGFM concentrations just before and during parturition, resulting in desensitization of the UP to the actions of PGF2α. The higher PTGES expression in PUI-N compared with PUI-S/L or OD suggests an influence of litter size on the development of labor or even uterine inertia; the underlying cause and biological relevance remain to be elucidated in subsequent studies.

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