Einfluss von Androgenen auf testikuläre Makrophagen unter normalen und inflammatorischen Bedingungen

Abstract

Der Hoden ist ein immunprivilegiertes Organ, d. h., dass die Neo-Autoantigene meiotischer und haploider Keimzellen vom Immunsystem toleriert werden. Dazu sind aller Voraussicht nach nicht ein, sondern eine Vielzahl an Mechanismen verantwortlich. Paradoxerweise ist der Hoden trotzdem zu Abwehrreaktionen gegen Mikroben sowie zu (auto)-inflammatorischen Prozessen fähig, die jeweils zu temporären oder dauerhaften Beeinträchtigungen der Fertilität führen können. Akkumulierte Daten weisen deutlich auf eine systemische, antiinflammatorische Rolle von Testosteron hin. Auch lokal konnte nachgewiesen werden, dass Testosteron den Lipopolysaccharid(LPS)- induzierten Anstieg der TNF-alpha Expression in Sertoli (SC) und peritubulären Zellen (PTC) supprimiert.Durch ihre überwiegend antiinflammatorischen Eigenschaften (M2-Phänotyp) sind testikuläre Makrophagen (TM) wichtige Mediatoren des testikulären Immunprivilegs. Unklar ist, ob Testosteron eine direkte Wirkung auf TM entfalten kann. Basierend auf den vorher beschriebenen immunsuppressiven Effekten von Testosteron auf SC und PTC, war es deshalb das Ziel dieser Arbeit, einen möglichen direkten Einfluss von Testosteron auf TM zu untersuchen.Für die Wirkungsvermittlung von Testosteron sind drei Signalwege bekannt: (i) der klassische Signalweg über den Androgen Rezeptor (AR) durch die Bindung an Androgen Response Elemente (ARE) im Nukleus, (ii) der nicht-klassische Kinasen-Signalweg durch die AR-vermittelte Phosphorylierung spezifischer Kinasen (ERK, CREB) und (iii) der nicht-klassische Ca2+-Influx-Signalweg durch den AR unabhängigen, intrazellulären Calciumanstieg. In dieser Arbeit wurde mittels Immunfluoreszenz (IF), Immunoblot (IB) und Polymerase Kettenreaktion (PCR) demonstriert, dass TM keinen AR exprimieren. Nach Stimulation mit Testosteron konnte in isolierten TM der Ratte keine Phosphorylierung von ERK 1/2 und CREB nachgewiesen werden. Auch der nicht-klassische Ca2+-Influx-Signalweg konnte in isolierten TM nach Stimulation mit Testosteron nicht dokumentiert werden. Abschließend wurde der Effekt einer Vorbehandlung mit 10, 100 und 1000 nM Testosteron auf die mRNA Produktion kostimulatorischer Moleküle (CD80, CD86) und inflammatorischer Mediatoren (MCP-1, IL-6 und IL-10) nach Induktion einer akuten Inflammation mittels LPS untersucht. Diese zeigte allerdings keinen Einfluss auf die LPS-induzierte mRNA-Expression von CD80, CD86, MCP-1, IL-6 und IL-10 in TM.Zusammenfassend zeigen die in der vorliegenden Arbeit präsentierten Daten, dass Testosteron unter den verwendeten experimentellen Bedingungen keinen direkten Einfluss über die bekannten Signalwege auf TM ausübt. Somit kann man TM weitgehend als direkte Zielzellen einer Testosteron-Wirkung ausschließen. Offensichtlich entfaltet Testosteron seine antiinflammatorische Wirkung über direkte Wirkung auf SC und PTC. Ob TM ggf. indirekt über androgen-abhängige antiinflammatorische Mediatoren aus diesen Zellen beeinflusst werden, ist Gegenstand zukünftiger Untersuchungen. The testis is an immune privileged organ, i.e. neo-auto-antigens of meiotic and haploid germ cells are tolerated. Most likely not only one but a multitude of mechanisms is responsible for the establishment and maintenance of testicular immune privilege. Paradoxically the testis is capable of mounting adequate immune responses towards invading pathogens and to elicit (auto)-inflammatory processes, that can lead to temporary or permanent fertility disturbances. Increasing evidence has accumulated that strongly proposes systemic anti-inflammatory properties for testosterone. On the local level it was demonstrated that testosterone was able to suppress the LPS induced increase of the TNF-alpha mRNA expression in Sertoli (SC) and peritubular cells (PTC).Due to their primarily anti-inflammatory characteristics testicular macrophages (TM) (M2-phenotype) are considered important regulators of the testicular immune privilege. However, it remains unclear whether testosterone is able to directly influence TM. Based on the previously described immunosuppressive function of testosterone on SC and PTC, the aim of the present work was to investigate a possible influence of testosterone on TM. Currently three signalling pathways of testosterone are known: (i) the classical pathway via the androgen receptor (AR) through the binding to androgen response elements (ARE) in the nucleus, (ii) the non-classical kinase activation pathway through the AR mediated phosphorylation of specific kinases (ERK, CREB) and (iii) the non-classical Ca2+ influx pathway through the AR independent, intracellular calcium influx. In this work, the absence of the AR in TM was demonstrated at the protein and mRNA level by immunofluorescence, immunoblot and polymerase chain reaction, respectively. In further steps, a possible activation of the molecules of the non-classical kinase activation pathway was analysed. After stimulation of isolated rat TM with testosterone a phosphorylation of ERK 1/2 or CREB was not detected. Moreover, a Ca2+ influx could not be demonstrated in isolated TM after stimulation with 10, 100 or 1000 nM testosterone. Finally, the effect of a pretreatment with 10, 100 and 1000 nM testosterone on the mRNA expression of costimulatory molecules (CD80, CD86) and inflammatory mediators (MCP-1, IL-6, IL-10) after challenge with LPS to mimic an acute inflammation was investigated. In this regard, testosterone pretreatment showed no influence on the LPS induced mRNA expression of CD80, CD86, MCP-1, IL-6 and IL-10 in TM.In summary, the presented data in this thesis show that under the tested experimental conditions testosterone does not exert a direct influence on TM via the known signalling pathways.Hence TM can be excluded as a direct target of testosterone action. Apparently, testosterone exerts its anti-inflammatory effect directly on SC and PTC. If TM are influenced indirectly via androgen-dependent, anti-inflammatory mediators from these cells is part of future research.