Die Expression von MUC 1 in Keimzellen der normalen und gestörten Spermatogenese

Abstract

In dieser Arbeit haben wir die Expression von MUC 1 in menschlichem Hodengewebe mit speziellem Augenmerk auf die Keimzellen der normalen und gestörten Spermatogenese untersucht. Untersucht wurden 65 Hodengewebeproben von 63 Patienten (durchschnittliches Alter 34 J., Altersspanne 20-72 J.), die in den Jahren zwischen 1996 - 1999 archiviert worden waren. Das Material bestand aus 27 Fällen einer mehr oder weniger normalen Spermatogenese sowie 36 Fällen unterschiedlicher Spermatogenesestörungen. Zur immunhistologischen Erfassung von MUC 1 in Keimzellen kamen drei mAK, HMFG 1, HMFG 2 und SM 3 zum Einsatz, die jeweils unterschiedliche Glykosylierungsformen detektieren. Die Expression von MUC 1 wurde durch RT-PCR und Western blot Analysen an menschlichem Hodengewebe bestätigt. Die Untersuchungen zeigten, dass HMFG 1 und HMFG 2, die in Abhängigkeit von der Glykosylierung sehr ähnliche Epitope von MUC 1 erkennen, mit unterschiedlichen Entwicklungsstufen der Keimzellen reagieren. Die stark glykosylierte HMFG 1-Variante von MUC 1 wurde in pachytänen Spermatozyten und elongierten Spermatiden gefunden. Hierbei zeigte sich im Gegensatz zu der schwachen Expression in der normalen Spermatogenese eine deutliche Akkumulation in atypischen oder reifungsarretierten Spermatozyten. Die HMFG 2-Variante trat dagegen lediglich in Spermatiden auf. Niedrig glykosylierte Formen von MUC 1, detektiert durch SM 3 wurden nicht gesehen. Die Ergebnisse zeigen, dass MUC 1 eine Rolle in der Keimzelldifferenzierung spielt und sich die HMFG 1-Glykosylierungsvariante von MUC 1 als hervorragender Marker für Spermatogenesearreste eignet. Welche Aufgaben MUC 1 allerdings im Rahmen der Spermatogenese zukommen, ist noch nicht geklärt. Es ist jedoch zu vermuten, dass die Akkumulation von anti-adhäsiv wirkenden MUC 1-Varianten in atypischen und reifungsarretierten Keimzellen zu ihrer erleichterten Ausstoßung aus dem Sertoli-Zellverband führt. Diese programmierte Freisetzung könnte somit einem Schutzmechanismus sowohl im Falle der normalen als auch gestörten Spermatogenese dienen. MUC 1 könnte so einen exakten zeitlichen Ablauf der Keimzellreifung garantieren und das Keimepithel vor Meiosedefekten und dem Verbleib abnorm differenzierter Keimzellen schützen. In this study we have investigated the expression of MUC 1 in the human testis with major regard to germ cells of normal and impaired spermatogenesis. We investigated 65 testicular tissue samples of 63 patients (average age 34 years, range 20-72 years), archived during the period of 1996 - 1999. 27 cases consisted of more or less normal germ cell maturation and 36 cases showed different patterns of abnormal or arrested maturation. In order to identify MUC 1 immunohistochemically we used three mAb, HMFG 1, HMFG 2 and SM 3 to detect different variants of glycosylation. The expression was confirmed by RT-PCR and western blot analysis on tissue extracts of human testis. We came to the conclusion, that HMFG 1 and HMFG 2, which are able to detect similar epitopes of MUC 1 depending on glycosylation, labelled different stages of germ cell differentiation. The high glycosylated HMFG 1-variant of MUC 1 labelled only pachytene spermatocytes and elongated spermatides. Here, in contrast to its weak expression in normal spermatgenesis, the HMFG 1-variant accumulates significantly in spermatocytes showing abnormal or arrested maturation. HMFG 2 labelled only spermatides. The low glycosylated form of MUC 1 detected by SM 3 didnt show any immunhistochemical reaction. It follows, that MUC 1 is involved in germ cell differentiation and that the HMFG 1-glycosylation variant of MUC 1 is suitable as excellent histological marker for arrested spermatocytes. However, the function of MUC 1 during the spermatogenesis is still unclear. Probably the accumulation of anti-adhesive MUC 1-variants in abnormal and arrested germ cells could help to reject these cells out of the sertoli cell agglomeration. The described mechanism could work as protection for maturation in case of the normal and impaired spermatogenesis. So MUC 1 could guarantee an exact run of germ cell maturation and protect the germ cell epithelium from defects of meiosis and the remain of abnormal differentiated germ cells.