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Fruchtbarkeitsstörungen durch maternalen Stress: Nutzung eines neuen 3D in vitro Systems zur Untersuchung des Einflusses von Kortisol auf die Eileiterphysiologie, auf extrazelluläre Vesikel aus dem Eileiter und die frühe Embryonalentwicklung

Antragstellerinnen / Antragsteller Shuai Chen, Ph.D.; Dr. Nares Trakooljul
Fachliche Zuordnung Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
Reproduktionsmedizin, Urologie
Förderung Förderung von 2018 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417759456
 
Erstellungsjahr 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Der Eileiter ist ein wichtiges Fortpflanzungsorgan, in dem die sehr sensiblen frühen Fortpflanzungsprozesse wie die Reifung der Keimzellen, die Befruchtung und die frühe Embryonalentwicklung stattfinden. Mütterlicher Stress während dieser kritischen Phase ist bei Säugetieren mit eingeschränkter Fertilität und negativen Reproduktionsergebnissen assoziiert. Stress aktiviert die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HPA- Achse), was zu einer erhöhten Ausschüttung von Glukokortikoiden (GCs) führt. Die lokalen Effekte von GCs auf den Eileiter sind jedoch weitgehend unklar und bisher nur in wenigen Studien an Nagetiermodellen untersucht worden. Ziel dieses Projekts war es, die durch Cortisol vermittelte Regulation der Eileiterphysiologie zu untersuchen. Hierzu wurden hochdifferenzierte Air-Liquid-Interface-Kultursysteme (ALI) mit Eileiterepithelzellen (OEC) aus zwei komplementären Tierarten – Schwein und Rind – verwendet. Wir stellten fest, dass das porzine Eileiterepithel über eine ausgeprägte Fähigkeit zur Cortisolmetabolisierung verfügt, was dessen apikale Diffusion einschränkt und einen Schutzmechanismus für das frühe embryonale Milieu darstellt. Der erhöhte Cortisolspiegel verändert jedoch die Struktur des Epithels sowie dessen bioelektrische Eigenschaften, wobei akute und chronische Cortisolexposition zu zeitlich spezifischen Transkriptionsantworten führen. Darüber hinaus beeinflusst mütterliches Cortisol die Funktion des Eileiters indirekt, indem es in die Signalwege der ovariellen Hormone eingreift. Während Östrogen (E2) und Progesteron (P4) eine dominante Rolle bei der Regulation der Eileiterphysiologie spielen, moduliert Cortisol diese Effekte, insbesondere durch die Veränderung der E2-gesteuerten Transkriptionsregulation. Im Rahmen unserer Studie führten wir auch die erste Untersuchung zu den lokalen Auswirkungen chronischen mütterlichen Stresses auf das Eileiterepithel von monoovulatorischen Rindern durch. Vergleichende Analysen der Ergebnisse aus dem Rinderund Schweinemodell zeigten potenziell artspezifische Reaktionen auf mütterlichen Stress, die vermutlich auf eine unterschiedliche Regulation der cortisolmetabolisierenden Enzyme zurückzuführen sind. Die Untersuchung der extrazellulären Vesikel (EVs) aus dem ALI-System zeigte, dass polarisierte Eileiterepithelzellen bevorzugt EVs über den apikalen Zellpol freisetzen. Das ALI- System erzeugte EVs effizienter als herkömmliche 2D-Kulturen und wies miRNA-Signaturen auf, die denen aus dem Eileiterlumen isolierten EVs sehr ähnlich waren. Insgesamt schaffen die Projektergebnisse eine Grundlage zum Verständnis der Regulationsmechanismen, durch die Cortisol (als Proxy für mütterlichen Stress) das Eileitermilieu beeinflusst, und bilden eine Basis für künftige Studien zur reproduktiven Resilienz verschiedener Tierarten. Bisher wurden sechs peer-reviewte Fachartikel und ein Buchkapitel veröffentlicht; vier weitere Publikationen sind in Vorbereitung.

Link zum Abschlussbericht

https://doi.org/10.4126/FRL01-006526382

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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