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Einfluß von Metallionen auf ausgewählte Funktionsparameter von Sertoli-Zellen : Potentielles Testsystem zur Prüfung männlicher Fertilitätsstörungen

Gebhardt, Swantje


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Sertoli-Zellen , Schwermetalle , männliche Fertilitätsstörungen , Zellkulturen , Umweltverschmutzung
Freie Schlagwörter (Englisch): sertoli cells , heavy metals , reproductive toxicology , environmental pollution , primary cultures of sertoli cells
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Zentrum für Dermatologie und Andrologie
Fachgebiet: Zahnmedizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 05.07.2004
Erstellungsjahr: 2003
Publikationsdatum: 01.09.2004
Kurzfassung auf Deutsch: Sertoli-Zellen sind für den physiologischen Ablauf der Spermatogenese von großer Bedeutung, weshalb Noxen, die diese Zellen schädigen, somit auch die Fertilität des Mannes negativ beeinflussen können. Bei der Beurteilung der reproduktionsbiologischen Toxizität verschiedener Schadstoffe spielt die Sertoli-Zelle somit eine wichtige Rolle.

In dieser Arbeit wurde die Auswirkung verschiedener Metallsalze (Quecksilberdinitrat (Hg(NO3)2), Cis-Platin (Pt(NH3)2Cl2), Kupfersulfat (CuSO4) und Kaliumnitrat (KNO3)) auf die Sertoli-Zelle getestet. Die Laktat-, Pyruvat- und Inhibinsekretion der Sertoli-Zelle diente dabei als Indizes für den Einfluß der Noxen auf die Funktion der Sertoli-Zelle. Neben diesen metabolischen und hormonellen Parametern wurde die Zytotoxizität der Metallsalze auf die Sertoli-Zelle getestet.

Hg(NO3)2hat die stärkste Wirkung auf die Funktion und Vitalität der Sertoli-Zellen. Ordnet man die getesteten Noxen nach ihrem Einfluß auf die Funktion und Vitalität der Sertoli-Zellen, so folgt als nächstes in dieser Reihe Pt(NH3)2Cl2, anschließend CuSO4 und als letztes KNO3 mit der geringsten Zytotoxizität.

Hg(NO3)2 reduzierte die Vitalität der Sertoli-Zellen merklich, bei der höchsten getesteten Konzentration von 47,62 µM kam es zum vollständigen Erliegen der Zellvitalität. Bei Pt(NH3)2Cl2 und CuSO4 verringerte sich die Aktivität der mitochondrialen Dehydrogenase, die hier als Marker der Zellvitalität diente, wesentlich schwächer. KNO3 hatte einen noch geringeren Einfluß auf die Vitalität der Sertoli-Zellen, als Pt(NH3)2Cl2 und CuSO4.
Durch Hg(NO3)2-Konzentrationen bis 9,9 µM wurde die Laktatproduktion signifikant erhöht. Lag Hg(NO3)2 in höheren Konzentrationen vor, so kam es zu einer signifikanten Abnahme der Laktatsekretion. Diese Abnahme scheint aber in direktem Zusammenhang mit der Abnahme der Zellvitalität zu stehen, die im MTT-Assay gemessen wurde. Nach Inkubation der Sertoli-Zellen mit Pt(NH3)2Cl2 oder CuSO4 erhöhte sich die Laktatausschüttung signifikant ab einer Konzentration von 50 µM. Allerdings ist diese Steigerung bei CuSO4 weniger ausgeprägt als bei Pt(NH3)2Cl2. Die Zugabe von KNO3 hatte kaum Einfluß auf die Laktatproduktion der Sertoli-Zellen.

Bei den hier beschriebenen Untersuchungen kam es nach der Inkubation der Zellen mit Hg(NO3)2-Konzentrationen von 47,62 µM zu einer signifikanten Steigerung der Pyruvatsekretion. Wurden die Zellen mit Pt(NH3)2Cl2 inkubiert, so erhöhte sich die Pyruvatproduktion der Sertoli-Zellen erst ab einer Cis-Platin-Konzentration von 100 µM. Nach der Zugabe von CuSO4-Konzentrationen von 50 µM steigerte sich die Pyruvatsekretion signifikant. KNO3 hatte kaum Einfluß auf die Pyruvatsekretion.

Ab einer Cis-Platin-Konzentration von 25 µM reduzierte sich die Inhibin-B Produktion hochsignifikant (p<0,001). Bei einer Pt(NH3)2Cl2-Konzentration von 100 µM erfolgte eine vollständige Hemmung der Inhibin-B-Sekretion. Bei einem Vergleich des Vitalitätsrückganges mit der Reduktion der Inhibin-B-Sekretion kann man feststellen, daß die Inhibin-B-Sekretion schon reduziert wurde, bevor es zu einer deutlichen Zellschädigung kam.

Die Inhibin-B Produktion wurde durch die Zugabe von CuSO4 weniger reduziert als durch die Zugabe von Cis-Platin. Selbst bei einer hohen CuSO4-Konzentration (100 µM) kam es nicht zu einer Hemmung der Inhibin-B Produktion, sondern es erfolgte eine markante Reduktion der Inhibin-B Sekretion um 45% ausgehend von der Kontrolle.

Hg(NO3)2 hemmte wesentlich stärker als CuSO4 die Inhibin-B Produktion. Schon im nanomolaren Konzentrationsbereich kam es zu einer signifikanten Reduktion der Inhibin-B-Sekretion. Bei einer Konzentration von 19,6 µM Hg(NO3)2 geht die Inhibin-B Produktion im Vergleich zur Kontrolle (ohne Hg(NO3)2) gegen Null. Vergleicht man den Rückgang der Zellvitalität mit der Reduktion der Inhibin-B Produktion, so zeigt sich wie bei Cis-Platin, daß die Inhibin-B Sekretion schon reduziert wurde, bevor die Sertoli-Zellen ernsthaft geschädigt wurden.

Insgesamt gesehen läßt sich sagen, daß alle hier verwendeten und oben vorgestellten Parameter für die physiologische Funktion der Sertoli-Zelle, sich eignen, um den Einfluß subtoxischer Konzentrationen reproduktions-toxikologischen Substanzen auf die Sertoli-Zelle zu bestimmen. Die Ergebnisse der hier vorgestellten Untersuchungen wiesen statistische Signifikanz auf und waren reproduzierbar. Die hier bei der Sertoli-Zelle angewendeten Testverfahren eignen sich somit zur Überprüfung von Noxen bei denen ein reproduktionstoxikologisches Potential vermutet wird.