Giessener Elektronische Bibliothek

GEB - Giessener Elektronische Bibliothek

Morphologische Charakterisierung und ex vivo Funktionsuntersuchungen zum Einfluss des cholinergen Systems auf den ziliären Transport im Eileiter der Maus

Noreikat, Katharina


Originalveröffentlichung: (2009) Giessen : VVB Laufersweiler 2009
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (8.192 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-70460
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2009/7046/

Bookmark bei del.icio.us


Universität Justus-Liebig-Universit√§t Gie√üen
Institut: Institut f√ľr Veterin√§r-Anatomie, -Histologie und ‚ÄďEmbryologie
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5421-2
Sprache: Deutsch
Tag der m√ľndlichen Pr√ľfung: 23.06.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 06.07.2009
Kurzfassung auf Deutsch: Der Einfluss des cholinergen Systems auf die zili√§re Aktivit√§t ist bereits an zilientragenden Epithelien der Trachea bzw. der Lunge eingehend untersucht worden. Im Gegensatz dazu ist nichts √ľber eine regulatorische Funktion des cholinergen Systems auf die Zilien des Eileiterepithels bekannt. Ziel dieser Arbeit war es daher, einen Einfluss des cholinergen Systems auf die Zilienaktivit√§t des Eileiters, besonders im Hinblick auf m√∂gliche Auswirkungen auf den tubaren Transport, zu untersuchen. Da bis heute keine hoch selektiven Agonisten bzw. Antagonisten f√ľr die cholinergen Rezeptoren (mAChR und nAChR) bekannt sind, haben wir unsere funktionellen Studien an Muskarinrezeptor-Knockout-M√§usen der Untereinheiten M1, M3, M4 und M5 sowie an deren korrespondierenden C57Bl6 Wildtyp-M√§usen (verpaart und unverpaart) durchgef√ľhrt. Insgesamt wurden 107 Wildtyp- und 5 M1-/-, 4 M3-/-, 4 M4-/- sowie 5 M5-/- M√§use untersucht. Die Funktionalit√§t der Zilien wurde anhand eines neu etablierten digitalen videomikroskopischen Systems durch Messung der Partikeltransportgeschwindigkeit (PTG) sowie der Zilienschlagfrequenz (ZSF) unter Verwendung der Pharmaka ATP, Serotonin, Muskarinchlorid, Atropinsulfat und ACh untersucht. Der Vorteil des videomikroskopischen Analysesystems liegt in der Aufrechterhaltung des nat√ľrlichen Gewebeverbandes, so dass die Versuche unter Bedingungen durchgef√ľhrt werden konnten, die denen in vivo stark √§hneln. Vergleichend zu der zili√§ren Aktivit√§t im Eileiter wurden die PTG und die ZSF von Tracheaproben bestimmt. Korrelierend zu den funktionellen Untersuchungen wurden histomorphologische und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen in Abh√§ngigkeit vom Zyklusstand und einer fr√ľhen Tr√§chtigkeit durchgef√ľhrt. Der Eileiter der Maus weist segmentabh√§ngig deutliche morphologische Unterschiede auf. So kann die Ampulla anhand der dominanten Anzahl an zilientragende Zellen, Longitudinalfalten und einer weniger stark ausgepr√§gten glatten Muskulatur leicht vom Isthmus, der durch eine sehr geringe Anzahl an zilientragenden Zellen, Querfalten und eine stark ausgepr√§gte glatte Muskulatur gekennzeichnet ist, unterschieden werden. Ver√§nderungen der epithelialen Zusammensetzung und der sekretorischen Aktivit√§t sind in Abh√§ngigkeit des Zyklusstadiums bzw. einer fr√ľhen Tr√§chtigkeit sehr gering. Die Anzahl zilientragender Zellen in der Ampulla ist w√§hrend des Zyklus konstant und verringert sich signifikant an den ersten beiden Tr√§chtigkeitstagen. Im Isthmus ist diese zyklusabh√§ngig, mit einer erh√∂hten Anzahl im √Ėstrus, jedoch tr√§chtigkeitsunabh√§ngig. Der Eileiter befindet sich, im Gegensatz zu dem der Hauss√§ugetiere, zu keinem Zeitpunkt (Zyklus oder Tr√§chtigkeit) in einer Ruhephase. Neutrale und saure Mukopolysaccharide k√∂nnen in allen Zyklusstadien und Tr√§chtigkeitstagen nachgewiesen werden. Im Pro√∂strus wird nur eine geringe Menge an Mukopolysacchariden synthetisiert. Im √Ėstrus wird im Bereich des Isthmus die h√∂chste Menge an sauren Mukopolysacchariden nachgewiesen, im Met√∂strus die geringste. Met√∂strus, Di√∂strus, Tag 1 und Tag 2 einer Tr√§chtigkeit sind durch ein erh√∂htes Auftreten von Stiftchenzellen in der Ampulla und durch stets apikal sowie intrazytoplasmatisch PAS- und Alcianblau-positives Material gekennzeichnet. Entsprechend der geringgradigen Ver√§nderungen der Zellmorphologie w√§hrend des Zyklus und der fr√ľhen Tr√§chtigkeit kann in der Ampulla eine zyklus- und tr√§chtigkeitsunabh√§ngige sehr hohe basale PTG bestimmt werden, wohingegen im isoliertem Isthmus kein Partikeltransport stattfindet. Weiterhin besteht kein Unterschied zwischen den PTG von Wildtyp- und Muskarinrezeptor-Knockout-M√§usen. Dies deutet darauf hin, dass die basale zili√§re Aktivit√§t des Eileiters der Maus weder hormonell noch durch das cholinerge System reguliert wird. Eine Ver√§nderung der Zilienaktivit√§t wird sowohl bei den Wildtyp- als auch bei den Muskarinrezeptor-Knockout-M√§usen ausschlie√ülich durch die Zugabe von ATP erreicht. Dies spiegelt sich in einer geringen Senkung der PTG bzw. der ZSF wider. Da weder eine Ver√§nderung der Zilienaktivit√§t durch eine Gendefizienz bzw. durch die Zugabe von Agonisten bzw. Antagonisten des cholinergen Systems hervorgerufen werden kann, besitzt das cholinerge System keinen Einfluss auf die Zilienfunktion im Eileiter der Maus. Ein Vergleich der zili√§ren Aktivit√§t von Eileiter und Trachea zeigt, dass die Zilien im Eileiter im Gegensatz zu denen der Trachea kontinuierlich auf einem hohen Niveau schlagen und nicht weiter stimuliert werden k√∂nnen. Im Gegensatz dazu k√∂nnen Zilien der Trachea ihre Schlagfrequenz unter ATP-Einfluss so erh√∂hen, dass diese der basalen ZSF im Eileiter entspricht und dadurch die basale PTG des Eileiters erreichen.
Mit Hilfe der in dieser Arbeit vorgenommenen strukturellen und funktionellen Charakterisierung des Eileiters der Maus konnte gezeigt werden, dass die PTG und die ZSF auf zyklus- und tr√§chtigkeitsunabh√§ngig hohem Niveau verbleiben und somit eine effektive mukozili√§re Clearance des Eileiters gew√§hrleisten. Im Hinblick auf den Gameten- und Embryonentransport spielt die zili√§re Aktivit√§t gegen√ľber den Kontraktionen der glatten Muskulatur jedoch lediglich eine untergeordnete Rolle.

Kurzfassung auf Englisch: The influence of the cholinergic system on ciliary activity has extensively been studied in the ciliated cells of the trachea and the lung. Contrary the role of the cholinergic system on ciliary activity of the oviductal epithelium is unknown. Therefore, the aim of our study was to analyse the influence of the cholinergic system on ciliary activity and tubal transport. As highly selective cholinergic receptor (mAChR and nAChR) agonists and antagonists do not exist we utilized muscarinic receptor knockout mice (M1-/-, M3-/-, M4-/- and M5-/-) as well as the corresponding C57Bl6 wildtype mice (pregnant and non pregnant). In total, a number of 107 C57Bl6 mice and 5 M1-/-, 4 M3-/-, 4 M4-/- and 5 M5-/- mice were investigated. Functional analyses of ciliary activity were performed measuring PTS (particle transport speed) and CBF (ciliary beat frequency) using drugs such as ATP, 5-hydroxytryptamine, muscarine chloride, atropine sulphate and Ach. For these studies, a newly established digital videomicroscopic analysis system was used, which allows to investigate PTS and CBF near in vivo conditions. Furthermore, ciliary activity of the oviduct was compared to that of the trachea. Additionally, histomorphological and scanning electron microscopic studies at all cyclic stages and the early days of pregnancy were performed and the results were correlated to the results of the functional experiments. Our studies revealed that the mouse oviduct shows distinct morphological differences depending on the segment. The ampulla is characterized by a dominant number of ciliated cells, longitudinal folds and few layers of smooth muscle cells. Contrary the isthmus shows only a few ciliated cells, circular folds and a distinct thick smooth muscle layer. Merely small changes of the epithelial composition and secretory activity occur during the different cyclic stages and the first two days of pregnancy. While the number of ciliated cells in the ampulla is constant during all cyclic stages, there is a significant decrease in the number of ciliated cells in the course of the first 2 days of pregnancy. Contrary in the isthmus the number of ciliated cells depends on the cyclic stage with the highest number occurring at oestrus. However, during pregnancy the number of ciliated cells stays constant. Contrary to other domestic species the mouse oviduct is never in a state of rest. Neutral and acidic mucopolysaccharides are detected during all cyclic stages and during the first days of pregnancy. At prooestrus the lowest amount of mucopolysaccharides is synthesized. The highest abundance of acidic mucopolysaccharides is detected in the isthmus at oestrus, while the lowest one is at metoestrus. Metoestrus, dioestrus as well as day 1 and 2 of pregnancy are characterized by the incidence of slim and emptied secretory cells in the ampulla as well as by PAS- and alcianblue-positive material located in the intracytoplasmatic and apical region. According to the few morphological changes during the cycle and in the course of early pregnancy the basal PTS is maintained at a high level in the ampulla, independent of cyclic stage or early pregnancy. Contrary there nearly is no particle transport in the isolated isthmus. Furthermore, there is no difference of the basal PTS between the wildtype- and muscarinic receptor knockout mice pointing to the fact that the basal ciliary activity in the mouse oviduct is regulated neither hormonally nor by the non-neuronal cholinergic system. Ciliary activity of wildtype- and muscarinic receptor knockout-mice is only altered by ATP, which leads to a decrease of PTS and ZSF. These results show that neither a gene deficiency nor the addition of agonist and antagonists of the cholinergic system influences ciliary beating, which implies that the cholinergic system does not regulate ciliary activity in the mouse oviduct. The comparison of the ciliary activity of the oviduct (ampulla) and the trachea demonstrates that the beating of oviductal cilia is maintained at a high level and can not be further stimulated by addition of ATP. Contrary tracheal cilia beat at a low level but can be stimulated by ATP up to the basal beating level of the oviductal cilia.
The structural and functional characterization of the mouse oviduct demonstrate that the PTS and the CBF are maintained on a high level independent on cyclic stage or an early pregnancy thus providing an effective mucociliary clearance of the oviduct. With regard to the transport of gametes and embryos the ciliary activity plays a less important role as compared to smooth muscle contraction.

Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand