Die Expression von Steroid- und Gonadotropinrezeptor mRNA im Hoden vom Schwein unter besonderer Berücksichtigung der Östrogenrezeptoren (ER-alpha, ER-beta)

Abstract

In den Leydig-Zellen einiger Spezies, insbesondere des Ebers, werden bedeutende Östrogenmengen synthetisiert (Claus & Hoffmann, 1980), die in peripherem Blutplasma, Tubulusflüssigkeit und Ejakulat nachgewiesen werden können (Velle, 1958; Setchell & Cox, 1982; Claus et al., 1992). So weisen Eber im peripheren Blutplasma Östrogenkonzentrationen von bis zu 280-400 pg/ml auf (Claus & Hoffmann, 1980), im Vergleich: Bulle bis zu 10-25 pg/ml (Hartl, 1990), Mann 68 pg/ml (Behre & Nieschlag, 1998). Daraus ergibt sich die Frage, ob die Östrogene eine funktionelle Bedeutung für die Hodenfunktion bzw. Spermatogenese haben. Um diese Fragestellungen zu klären, wird als erste Aufgabe der Nachweis des Östrogenrezeptors im Hoden angesehen. Im Rahmen einer anderen Studie (Wagner, 2005) wurde beim Eber durch GnRH-Immunisierung (immunologische Kastration) die gesamte Hodenfunktion auf ein Minimum reduziert, danach folgte eine 17beta-Estradiol-Substitution. So ergab sich die Möglichkeit, mit Hilfe der Real Time PCR zu erfassen, inwieweit 17beta-Estradiol-Substitution Auswirkungen auf die Expression von Steroid- und Gonadotropinrezeptoren nach einer GnRH-Immunisierung bei Ebern haben.Zur Verfügung standen jeweils Hoden von drei Tiergruppen: intakte Eber (n=9), immunisierte Eber (n=9) und die über sieben Wochen lang mit 17beta-Estradiol-infundierten, immunisierten Eber (n=5). Die Untersuchungen zum Nachweis der mRNA Expression erfolgten mittels RT-PCR und der zellulären Lokalisation des ER-alpha und des ER-beta mittels ISH, in situ RT-PCR und UV-LACP. Die erhaltenen Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen sich wie folgt zusammenfassen: Mittels RT-PCR konnte die Expression der ER-alpha und ER-beta mRNA bei allen drei Gruppen nachgewiesen werden. Die zelluläre Lokalisation der ER-alpha mRNA wurde in Spermatogonien und primären Spermatozyten bis zum mid-pachyten, und ER-beta mRNA in den Sertoli-Zellen detektiert. Mittels Real Time PCR wurde gezeigt, dass die Expression des FSHRs und ARs in den Eberhoden durch 17beta-Estradiol statistisch signifikant hochreguliert wird. Auf die Expression von ER-alpha, ER-beta und LHR hat die Infusion keinen signifikanten Einfluss gezeigt. Damit konnte gezeigt werden, dass Östrogene beim Schwein eine essentielle Rolle in der Spermatogenese spielen. Die zelluläre Lokalisation der ER-alpha mRNA weist darauf hin, dass Östrogene in der Proliferation und Differenzierung von Spermatogonien (in dem sie insbesondere auf das Mitose-Apoptose-Gleichgewicht in den Tubuli Einfluss nehmen) und primären Spermatozyten beteiligt sind. Die zelluläre Lokalisation der ER-beta mRNA deuten darauf hin, dass ER-beta in die Funktion der Sertoli-Zellen involviert ist und vermutlich die stimulatorische Wirkung bzw. Hochregulation auf FSHR und AR vermittelt. Leydig cells in mammals are known to synthesize different amounts of estrogens, as these hormones can be detected, i.e: in peripheral blood plasma, tubular fluid and ejaculate (Velle, 1958; Setchell & Cox, 1982; Claus et al, 1992). The estrogen concentrations in the peripheral blood plasma in the boar is about 280-400 pg/ml (Claus & Hoffmann, 1980), in bull 10-25 pg/ml (Hartl, 1990), and in man 68 pg/ml (Behre & Nieschlag, 1998). The question now is whether there exists a functional implication or role of estrogen for normal testicular function and/or spermatogenesis in the boar. A possible involvement of estrogens in spermatogenesis, however, has not been investigated so far. In an earlier study (Wagner, 2005) the entire testicular function in boars was first reduced to a minimum by GnRH-immunization, which was followed by a 17beta-estradiol treatment. This unique study design allowed the elucidation of effects of steroid hormones on the expression and distribution pattern of testicular steroid- and gonadotropin receptors using real time PCR. Investigations were performed with testes from three groups: intact boars (n=9), immunized boars (n=9), and immunized boars that were infused with 17beta-estradiol for a time period of 7 weeks (n=5). The results of the present study revealed that ER-alpha, and ER-beta mRNA expression was detectable in all three groups using RT-PCR. Using ISH, in situ RT-PCR, and RT-PCR after LACP ER-alpha mRNA was localized in spermatogonia and in primary spermatocytes up to mid-pachytene, and ER-beta mRNA in Sertoli cells. Real time PCR with testis homogenates showed that FSHR and AR were found to be significantly increased after 17beta-estradiol infusion, whereas levels of ER-alpha, ER-beta, and LHR were unaltered. Thus it may be concluded that estrogen plays an essential/important role in the spermatogenesis of the boar. The cellular localization of ER-alpha mRNA indicates/implies a possible effect of estrogen on germ cell proliferation and differentiation, by influencing the ratio of mitosis-apoptosis in spermatogonia, and the differentiation potential of spermatocytes. The cellular localization of ER-beta mRNA suggests a direct impact of estrogen on Sertoli cell function. ER-beta may exert stimulatory effects and/or upregulation of FSHR and AR.