Ultrastrukturelle Charakterisierung der Zell-Zell Interaktionen am Modell der beschränkten Trophoblastinvasion in der Rinderplazenta

Abstract

Die Expression von zytoskeletalen Filamenten und ihren assoziierten Proteinen wurde an Rindern in der zweiten Trächtigkeitshälfte mittels immunhistochemischer Nachweisverfahren unter Verwendung monoklonaler Antikörper ermittelt und an Kryoschnitten und Ultradünnschnittenlicht- wie elektronenmikroskopisch untersucht. Die Befunde wurden im Zusammenhang mit der 'eingeschränkten 'Trophoblastinvasion'in der Rinderplazenta diskutiert.Globuläres Actin konnte licht- und transmissionselektronenmikroskopisch (TEM) apikal und lateral in den Epithelzellen des Endometriums und in denEndothelzellen des maternalen Stromas nachgewiesen werden. Auf fetaler Seite wurde globuläres Actin apikal in den mononukleären Trophoblast-zellen sowei unipolar membranassoziiert mit zusätzlichen Akkumulationen im Bereich der Pseudopodien in den Trophblastriesenzellen (TGC) nachgewiesen. Auch fetale Endothelzellen wiesen Actin auf. alpha-Actinin zeigte sich lichtmikroskopisch und auf TEM-Ebene kolokalisiert mit ACtin, das heißt apikal in Uterusepithel und in mononukleärenTrophoblastzellen. Auch die membranständige unpolare Akkumulation in den TGC trat hier auf. Im Gegensatz zu Actin konnte jedoch keine Färbungmaternaler wie fetaler Endothelzellen festgestellt werden.Vinculin konnte lichtmikroskopisch im Unterschied zu den vorangegangenen Detektionen nur vereinzelt apikal im maternalen Epithel nachgewiesen werden und erschien ansonsten wiederum deutlich membranassoziiert in den TGC und apikal sowie lateral an mononukleären Trophblastzellen. Ferner war der Nachweis sowohl in maternalen als auch fetalen Endothelzellen zu erkennen. Auf TEM-Ebene konnte Vinculin mittels ds Peroxidase/DAB-Verfahrens als eine deutlich positive Reaktion im Zytoplasma des mononukleären Trophoblasten membranassoziiert nachgewiesen werden.Die phosphorylierte Mitogen-aktivierte Proteinkinase (pMAPK) konnte lichtmikroskopisch und auf TEM-Ebene deutlich als braun-schwarze, dichte Anhäufungen über den Kernen vor allem im Trophoblasten detektiert werden. Hier waren sowohl mono- als auch die binukleären Zellen markiert. Des-weiteren trat auch ganz vereinzelt eine Markierung in den Kernen der uterinen Epithelzellen auf. Eine Detektion im maternalen Stroma erfolgte nicht.Auf TEM-Ebene zeigten sich im gesamten Trophoblasten sowohl in den Kernen als auch im Zytoplasma, hier zum Teil auch membranassoziiert, eindeutigeReaktionsprodukte.Die spezifische Lokalisation von Actin, alpha-Actinin, Vinculin und pMAPK an der fetomaternalen Kontaktzone und in den TGC der Rinderplazentalässt darauf schließen, dass die vermuteten integrinvermittelten Signaltransduktionswege stattfinden. Deshalb ist weiterhin anzunehmen, dass zyto-skelettale Bestandteile und Proteinkinasen bei der Regulation der Migration von TGC in der Rinderplazenta interagieren und daher auch als Modellfür andere invasive Prozesse dienen können. Cytoskeletal filaments and their associated proteins were localized in bovine placentomes from day 90 until near term by indirect immunohistochemicalmethods. Monoclonal antibodies against globular actin, alpha-actinin, vinculin and phosphorylated mitogen activated protein kinase (pMAPK) were appliedto cryosections and ultra thin sections and investigated by light- and transmission electron microscopy (TEM). The results were discussed in regard to the phenomenon of 'restricted' trophoblast invasion in bovine placenta.Globular actin was detected in apical and lateral location in uterine epithelial cells and in endothelial cells of the maternal stroma. In the fetal compartmentglobular actin occured apically in mononuclear trophoblast cells and membrane associated in trophoblast giant cells (TGC). Fetal endothelial cells werealso positive. alpha-actinin was colocalized to actin in both maternal and fetal epithelial cells. In contrast to actin, alpha-actinin was not found in maternal and fetal endo-thelial cells.Lighmicroscopically, vinculin was detected apically in single uterine epithelial- and endothelia cells and furthermore occured distinctly membrane associatedin TGC. It appeard also apically and lateral in mononuclear trophoblast cells and in fetal endothelial cells. On TEM level vinculin showed a membrane associatedpositive reaction in the cytoplasm of mononuclear trophoblast cells. pMAPK was observed lighmicroscopically as dense nuclear clusters in both kinds of trophoblast cells and to much lesser extent in some uterineepithelial cells. On TEM level the majority of immunopositive material was detected in the nuclei of both kinds of trophoblast cells, whereas only fewaccumulations were found in the cytoplasm.The specific localisation of actin, alpha-actinin, vinculin and pMAPK at the feto-maternal interface and in TGC in the bovine placentome suggest,that the assumed integrin-mediated signal transduction pathways may take place. Therefore it is very likely, that cytoskeletal filaments with their associated proteins and protein kinases cooperate in the regulation of TGC migration. This fact supports our hypothesis taht the restricted tropho-blast invasion of the cow may serve as a modell for other invasive processes.