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Evaluation von Markern zur Klassifizierung und Quantifizierung von Spermatogenesestadien bei Ratte, Maus und Mensch

Borgers, Mareike Hanna Maria


Originalveröffentlichung: (2015) Giessen : Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (4.805 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-116156
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2015/11615/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6340-5
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.04.2015
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum: 29.07.2015
Kurzfassung auf Deutsch: In der vorliegenden Arbeit wurden aus der Datenbank PubMed immunhistochemische Marker identifiziert, mit deren Hilfe verschiedene Proteinexpressionsmuster während der Keimzellentwicklung der Spezies Mensch, Ratte und Maus verglichen werden konnten. Anti-SPOC1 wurde für Spermatogonien, Anti-GILZ für Spermatogonien und Spermatozyten, Anti-MYBL1 für Spermatozyten, Anti-ACE für Spermatiden und Spermatozoen und die beiden Marker Anti-H2AK5ac und -γH2A.X wurden für eine wiederkehrende Proteinexpression während der Spermatogenese ausgewählt. Dabei ließen sich vor allem in der spermatogonialen Entwicklung geringe Differenzen im zeitlichen Auftreten feststellen. Die Spermatogenese der verschiedenen Spezies ist demnach als weitestgehend aber nicht vollständig übereinstimmend zu beschreiben, was eine wichtige Erkenntnis für die Übertragbarkeit von Resultaten aus Tierexperimenten auf den Menschen darstellt. Daher sollte bei einer markergestützten Zellselektion bei in-vitro-Studien immer eine Überprüfung der speziesspezifischen Proteinexpression erfolgen. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit war die Evaluation destinkter Phasen der Spermatogenese bei Patienten der Klassifikationen NSP (histologisch normale Spermatogenese), HYP (Hypospermatogenese) und SZA (Spermatozytenarrest). Für die Quantifizierung wurden die Marker Anti-OCT2, der eine Untergruppe der Spermatogonien Typ A detektiert, Anti-SAGE1, einem Marker differenzierender Spermatogonien und früher Spermatozyten (Mitose-Meiose-Übergang) und Anti-SMAD3, der pachytäne Spermatozyten kennzeichnet, verwendet. Es stellte sich heraus, dass HYP- und SZA-Patienten häufiger als NSP-Patienten eine reduzierte Anzahl von Spermatogonien und frühen Spermatozyten aufwiesen. Anhand der Cut-Offs für die entsprechenden Phasen der Keimzellentwicklung konnten die Patienten in verschiedene Untergruppen eingeteilt werden. Dies ermöglichte die individuelle Klassifizierung von Defiziten in der Spermatogenese. Da bei einigen der NSP- und HYP-Patienten trotz einer geringen Anzahl an Spermatogonien und/oder frühen Spermatozyten dennoch eine hohe Meiose-Effizienz (Anzahl pachytäner Spermatozyten) nachweisbar waren, können bei diesen Patienten Kompensationsmechanismen der frühen Spermatogenesedefekte angenommen werden. Weiterhin wurden bei SZA-Patienten sieben Mal häufiger reduzierte Zellzahlen differenzierender Spermatogonien und früher Spermatozyten als reduzierte OCT2-positive Spermatogonien quantifiziert. Daraus lässt sich folgern, dass vor allem prämeiotische Defekte die Meiose-Effizienz dieser Patienten beeinflussen. Durch die neue markergestützte Klassifikationsmethode, die eine Ergänzung zur Arbeit von Hentrich et al. (2011) darstellt, können die prämeiotischen Verhältnisse analysiert und die Defizite der Patienten differenzierter definiert werden.
Kurzfassung auf Englisch: In this study some immunhistochemical markers were selected from the database Pub- Med to compare different protein patterns in spermatogenesis of the species rat, mouse and human. Anti-SPOC1 was chosen for staining of spermatogonia, Anti-GILZ for spermatogonia and spermatocytes, Anti-MYBL1 for spermatocytes, Anti-ACE for spermatids and spermatozoa and H2AK5ac and γH2A.X were chosen for recurring protein expression in spermatogenesis. The evaluation revealed little differences especially during maturation of spermatogonia. Hence, spermatogenesis of the species can be described as mostly but not completely congruent, which is an important insight for the transferability of results obtained from animal experiments to human. Therefore, there should always be a validation of protein expression when cell selection by markers is performed in invitro studies. Additionally, distinct phases of spermatogenesis could be evaluated in patients with the defined spermatogenic defects NSP (histologically intact spermatogenesis), HYP (hypospermatogenesis) and SZA (maturation arrest at the level of primary spermatocytes). For quantification OCT2 was chosen for a subgroup of type A spermatogonia, SAGE1 for differentiating spermatogonia and early spermatocytes (mitosis-meiosis transition) and SMAD3 for pachytene spermatocytes. It was revealed that HYP- and SZA-patients had more often reduced numbers of spermatogonia and early spermatocytes than NSPpatients. Patients could be categorized in different subgroups by the use of cut-offs for the distinct phases of spermatogenesis. This allowed an individual classification of defects in spermatogenesis. To be emphasized, even though some NSP- and HYP-patients had low numbers of spermatogonia and/or early spermatocytes, they showed a high efficiency of meiosis, indicating compensatory mechanisms in human spermatogenesis. Moreover, patients with maturation arrest at the level of primary spermatocytes had seven times more often reduced cell numbers in differentiating spermatogonia and early spermatocytes than reduced OCT2-positive spermatogonia. Thus, it can be suggested that especially premeiotic defects contribute to a low efficiency of meiosis in this patients. Based on this new classification method by markers, which is an extension of the work of Hentrich et al. (2011), premeiotic conditions can be evaluated precisely and the defects of the patients are defined in more detail.
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