Vergleichende Untersuchung zur Rolle von Connexin43 für die Proliferation von Sertoli-Zellen in transgenen SCCx43KO-/- - und Wildtypmäusen

Forschungen der letzten Jahre messen den Gap Junctions (GJ) im Feld der nicht-obstruktiven Ätiologien bei einer Unfruchtbarkeit des Mannes eine große Rolle zu. Insbesondere das GJ-Protein Connexin43 (Cx43) scheint von großer Bedeutung zu sein. Cx43 ist das am häufigsten vorkommende GJ-Protein im Hoden und verbindet sowohl benachbarte Sertoli-Zellen als auch Sertoli-Zellen und Keimzellen innerhalb des Keimepithels. Sertoli-Zellen haben zeitlebens zwei Hauptaufgaben: Erstens sind sie elementar für die sexuelle Differenzierung und die Entwicklung der Hoden und zweitens sind sie essenziell für die Spermatogenese. Sie bilden unter anderem die Blut-Hoden-Schranke (BHS), stützen und ernähren die Keimzellen während ihrer Entwicklung zu reifen Spermien und entlassen diese dann in das Lumen der Tubuli seminiferi (Spermiation). Notwendig zur Erlangung dieser Fähigkeiten ist die sogenannte „funktionelle Reifung“ der Sertoli-Zellen, die mit dem Ende ihrer Proliferationsperiode einhergeht. Cx43 spielt eine wichtige Rolle in der Regulation der Sertoli-Zell-Proliferation und Differenzierung und ist daher in den Fokus der Forschung gerückt. Da der generelle Knockout (KO) des Cx43-Gens zum frühen Tod der Tiere führt, wurde für die postnatale Untersuchung eine konditionale, Sertoli-Zell-spezifische Cx43 KO-Maus (SCCx43KO) entwickelt. Ziel dieser Arbeit war die nähere Untersuchung des Einflusses von Cx43 beziehungsweise dessen Fehlen auf die Differenzierung und Proliferation der Sertoli-Zelle. Hierfür wurde die Proliferationsperiode und die Proliferationsrate der Sertoli-Zellen im SCCx43KO-/- (KO) mit der des Wildtyps (WT) verglichen. Im Rahmen dieser Arbeit sollten die Ursachen für die höheren Sertoli-Zell-Zahlen pro Tubulus im adulten männlichen KO-Tier gefunden werden, welche bereits mehrfach in diesem transgenen Mausmodell beschrieben wurden.
Es wurde von Tag 2 bis 23 post partum (p. p.) (1) das Vorkommen von Mitosefiguren der Sertoli-Zellen zwischen KO-Mäusen und ihren WT-Wurfgeschwistern verglichen,
ZUSAMMENFASSUNG
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(2) die Anzahl der Sertoli-Zellen pro Tubulusquerschnitt gezählt und (3) an Tag 3 und 8 p. p. die Proliferationsraten mittels Doppel-Immunfluoreszenz (Doppel-IF) unter Verwendung von Bromodesoxyuridin (BrdU) und Sox9 verglichen. Darüber hinaus wurde von Tag 2 bis 23 p. p. die Proliferationsfähigkeit der Sertoli-Zellen durch den immunhistochemischen Nachweis (IHC) (4) des Cyclin-abhängigem Kinase-Inhibitors 1B (p27Kip1), (5) des an Serin 807/811 phosphorylierten Retinoblastom-Proteins (phosphoryliertes pRb) und (6) des Antigens MKi67 (Ki67) näher charakterisiert. Adulte KO und WT-Mäuse wurden als Kontrollen verwendet. (7) Exemplarisch wurden 17 Tage alte Mäuse mittels Doppel-IF auf eine Proliferation der Sertoli-Zellen untersucht.
(1) Im Vergleich zu WT-Mäusen wiesen KO-Mäuse in jungem Alter (Tag 3 bis 10 p. p.) etwas mehr Mitosefiguren der Sertoli-Zellen auf. Darüber hinaus waren bei KO-Mäusen bis zum Tag 21 p. p. einzelne Mitosefiguren der Sertoli-Zellen (im Vergleich zum WT) zu finden. (2) Die Zeitkurven der Sertoli-Zell-Zahlen pro Tubulusquerschnitt bei WT und KO-Mäusen waren signifikant unterschiedlich (p<0,0001). (3) Außerdem waren die Proliferationsraten der Sertoli-Zellen in 8 Tage alten KO-Mäusen deutlich höher als bei ihren WT-Wurfgeschwistern. (4) Sertoli-Zellen in den histologischen Schnitten der KO-Mäuse zeigten eine verzögerte und unvollständige Synthese des Zellzyklusinhibitors p27Kip1. Des Weiteren zeigten sie (5) eine verlängerte Synthese von phosphoryliertem pRb und (6) eine verlängerte Synthese des Proliferationsmarkers Ki67. In 17 Tage alten KO-Mäusen konnten einzelne proliferierende Sertoli-Zellen nachgewiesen werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Deletion dieses wichtigen GJ-Proteins große Auswirkungen auf das Proliferationspotenzial und die Differenzierung der Sertoli-Zellen hat. Die höhere Anzahl an Sertoli-Zellen pro Tubulusquerschnitt in den Hoden adulter SCCx43KO-Mäuse ist auf zwei verschiedene Aspekte zurückzuführen: Erstens ist die Proliferationsrate von Sertoli-Zellen in juvenilen KO-Mäusen höher und zweitens erscheint die Proliferationsperiode verlängert. Während Sertoli-Zellen in der Literatur bisher als postmitotische und „terminal“ differenzierte Zellen charakterisiert werden, untermauern die Ergebnisse dieser wissenschaftlichen Arbeit die Ansicht eines fortlaufend supprimierten Proliferationspotenzials in den Sertoli-Zellen nach der Pubertät.