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URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2007/4447/


Immunhistochemische Detektion von Komponenten des Gewebs-Kallikrein-Kinin-Systemsin Testis und Epididymis verschiedener Spezies

Loddo, Catia M.


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Kallikrein , Kinine , Hoden , Nebenhoden , Immunhistochemie
Freie Schlagwörter (Englisch): kallikrein , kinin , testis , epididymis , immune histochemistry
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinisches Zentrum für Dermatologie und Andrologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.01.2007
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 16.02.2007
Kurzfassung auf Deutsch: Neben dem systemischen Plasma-Kallikrein-Kinin-System kommt nahezu ubiquitär eine gewebsspezifische Variante vor, die physiologische und pathologische Prozesse im Körper von Säugetieren beeinflusst. Aus inaktiven Vorläuferproteinen (Kininogenen) setzt Gewebs-Kallikrein das Peptidhormon Bradykinin frei, welches über spezifische membranständige Rezeptoren seine physiologische Funktion ausübt.
Primäres Ziel dieser Dissertation war die genaue topographische und zellspezifische Lokalisierung der Protease Gewebs-Kallikrein im männlichen Reproduktionstrakt verschiedener Säugerspezies mit Hilfe immunhistochemischer Techniken.
Im Rattentestis wurde Gewebs-Kallikrein stadienspezifisch an der akrosomalen Kappe runder und elongierter Spermatiden nachgewiesen, nicht jedoch an Spermien im Lumen von Hoden oder Nebenhoden. Möglicherweise übt diese Protease hier – neben seiner klassischen Rolle im KKS - auch eine Funktion beim Ablösen der Spermien von den Sertoli-Zellen (Spermiation) aus. Gewebs-Kallikrein im Hoden des Bullen zeigte im Wesentlichen die gleiche Lokalisation. Leider gelang beim humanen Testis trotz vielfältiger Variation der Methode kein eindeutiger Nachweis von Gewebs-Kallikrein.
Im Nebenhoden der Ratte wurde Gewebs-Kallikrein im Bereich des Corpus und Cauda sowie im Ductus deferens detektiert. Das sehr inhomogene Verteilungsmuster entspricht wahrscheinlich dem unterschiedlichen Aktivitätsniveau der Epithelzellen im Sinne einer Sekretion dieser Protease. Möglicherweise wird Gewebs-Kallikrein hier zunächst basal des Nukleus produziert, danach in den apikalen Bereich der Epithelzelle verlagert und dann als vesikuläre Abschnürung sezerniert. Apikale Abschnürungen an Epithelzellen von Nebenhodengang und Ductus deferens zeigten ebenfalls eine positive Färbung für Gewebs-Kallikrein. Kallikrein zeigte sich weiterhin zytoplasmatisch in den Muskelzellen der Wandung des Ductus epididymis bzw. Ductus deferens und der Gefäße. Im Epididymis könnte daher Gewebs-Kallikrein bzw. das KKS bei der Reifung der Spermatozoen eine Rolle spielen.
Anhand von Gewebeschnitten, die aus Ratten unterschiedlicher Altersstufen angefertigt wurden, zeigte sich eine ausgeprägte Abhängigkeit des Auftretens von Gewebs-Kallikrein vom sexuellen Entwicklungsstand des Tieres. Im Testis trat diese Protease erst mit Beginn der Pubertät und dem damit verbundenen erstmaligen Durchlaufen des Spermatogeneszyklus mit der Bildung von zunächst runden und zeitlich später elongierten Spermatiden auf. Im Nebenhoden erfolgte die Produktion und Sekretion von Gewebs-Kallikrein in Epithelzellen erstmals mit dem Auftreten von Spermien im Tubulussystem kurz nach der ersten Spermiation.
LMW-Kininogen, als Substrat des Gewebs-Kallikreins, wurde an der sich entwickelnden Akrosomenkappe runder und elongierter Spermatiden von Mensch und Bulle nachgewiesen, nicht jedoch an ins Lumen liberierten Spermatozoen. Auch im interstitiellen Stroma zeigte sich eine spezifische Färbung.
Der Antikörper gegen die Neutrale Metalloendopeptidase (CALLA) erbrachte am humanen und bovinen Reproduktionsgewebe keinen positiven Nachweis. In humanem Gewebe zeigten dagegen einzelne Zellen des retikulohistiozytären Systems eine positive Farbreaktion.
Die hier gezeigte selektive, stadienspezifische (Testis) und entwicklungsabhängige (Testis, Epididymis) Expression der Protease Gewebs-Kallikrein in bestimmten Zelltypen sowie Regionen (Epididymis) deutet auf eine Beteiligung des Gewebs-KKS am Prozeß der Differenzierung und Reifung von Spermatozoen.
Kurzfassung auf Englisch: Local production of kinins occurs in many tissues by the action of tissue kallikrein on the precursor low-molecular weight kininogen. The various physiological and pathological functions of kinins are mediated by specific membrane-bound receptors. Several lines of evidence point to a possible involvement of the tissue kallikrein-kinin system in male reproduction.
In this thesis, the exact topographic and cellular localization of the protease tissue kallikrein (tK) in male reproductive organs of different species was investigated using immune histochemistry.
Within the seminiferous tubules of mature rat and bull testes, tissue kallikrein was solely detected in round and elongated spermatids, where it was associated with the acrosomal cap. In contrast, liberated spermatozoa within the lumen did not show positive staining for tK. Tissue kallikrein was expressed in all tubules, but the staining pattern was dependend on the developmental stage of the spermatogenic cycle. In the interstitium, tK was present in endothelial and muscle cells of blood vessels, but not in Leydig cells.
In the rat, tK showed a development-dependent expression. Within the testes, it was first detected with the onset of spermatogenesis on step 5 spermatids at day 28 after birth: in the epididymis it first occurred shortly after spermiation at day 38.
Tissue kallikrein showed an inhomogeneous distribution in the epithelial cells of the rat epididymis located in the different areas of the corpus and cauda epididymis, as well the ductus deferens. The observed variations in the expression level may mirror the functional state of the epithelium. Tissue kallikrein seems to be produced in the basal compartment of the epithelial cells and than relocated to the apical part. Thereafter, apocrine secretion of tK within cytoplasmatic constrictions towards the lumen was detected. Tissue kallikrein was also localized in muscle cells of the vascular walls of the ductus epididymis and ductus deferens and blood vessels.
LMW kininogen, the inactive precursor tK, was detected in the acrosomal cap of round and elongated spermatids in human and bovine testes, but not in liberated spermatozoa within the lumen. Peritubular and muscle cells as well as stroma were positive for kininogen.
The antibody against the neutral metalloendopeptidase (CALLA) did not succeed at the human and bovine reproductive tissue. In the human tissue were only cells of the reticulohistiocytic system positiv for CALLA.
The stage- and developmental expression of tissue kallikrein in developing germ cells and the epithelial cells of the epididymis suggests a potential role of the tissue kallikrein-kinin system in the local regulation of spermatogenesis and sperm maturation.