Luteolyse

Formen des Zelltodes w¨ahrend der lutealen Regression

In Zyklen, in denen keine Befruchtung und fr¨uhe Embryonalentwicklung stattfindet, er-streckt sich die Funktionalit¨at des equinen Corpus luteum ¨uber eine Zeitspanne von et-wa 14–15 Tagen. Die luteale Regression, welche durch sinkende Progesteronproduktion (funktionelle Regression; Eintritt etwa ab Tag 10–12 des Zyklus) und den zellul¨aren Un-tergang lutealen Gewebes (strukturelle Regression; Eintritt etwa ab Tag 16 des Zyklus) charakterisiert ist. Die genauen zellul¨aren und molekularen Mechanismen der Luteolyse sind jedoch, und das gilt insbesondere f¨ur das Pferd, noch nicht vollst¨andig gekl¨art (AL-ZI’ABI et al., 2002). Die Apoptose, der programmierte Zelltod, ist die vorherrschende Form des physiologischen Zelltodes (VAUX, 1994). Die Apoptose ist ein energieverbrau-chender Prozess und wird ¨uber Transkription oder Translation reguliert. Umwelteinfl¨usse

oder physiologische Stimuli k¨onnen zur Ausl¨osung der Apoptose f¨uhren. Es kommt zur Zellschrumpfung durch Chromatinkondensation und der Reduzierung des Zytoplasmas.

Durch Proteolyse wird die Kernmembran aufgel¨ost und der irreversible Bruch des Karyo-lemm tritt ein. Hinsichtlich dieser Charakteristika unterscheidet sich die Apoptose von der Nekrose, welche eine pathologische Form des Zelltodes repr¨asentiert. Die Nekrose ist das Ergebnis einer Zellsch¨adigung und wird charakterisiert durch Schwellung und Lysis der Zellen (TERRANOVA u. TAYLOR, 1998).

AL-ZI’ABI et al. (2002) untersuchten die Formen des Zelltodes im equinen Corpus lu-teum, indem sie Stuten zu unterschiedlichen Stadien der Lutealphase ovariektomierten.

Die gewonnenen Gelbk¨orper wurden biochemisch und ultrastrukturell untersucht. Die Er-gebnisse dieser Studie zeigten den Beginn der strukturellen Regression in der mittleren Lutealphase (Tag 10). Im Rahmen der nat¨urlichen Gelbk¨orperregression waren struktu-relle Ver¨anderungen deutlich am 14. Zyklustag erkennbar. Nach induzierter Regression (Applikation von Cloprostenol am 10. Zyklustag) war dies schon 12 Stunden post ap-plicationem der Fall. Dabei schien die Apoptose als Form des Zelltodes im Rahmen der Luteolyse involviert zu sein, jedoch konnten die Autoren w¨ahrend der lutealen Regression auch andere, nicht-apoptotische Ver¨anderungen in einigen Gelbk¨orperzellen beobachten.

Prostaglandin F2α: Struktur, Sekretion und Wirkung

Prostaglandin F2α (PGF2α), ein Derivat der mehrfach unges¨attigten Arachidons¨aure, ge-h¨ort zur Familie der C20-Fetts¨auren. F¨ur die Synthese der Prostaglandine wird zun¨achst durch eine Phospholipase A2 Arachidons¨aure aus Membranphospholipiden abgespalten.

Die Umwandlung der Arachidons¨aure in Prostaglandine erfolgt ¨uber Cyclooxygenasen unter Einbeziehung eines mikrosomalen Enzymkomplexes, der Prostaglandin-Synthetase (ALLEN und COOPER, 1993). Die PGF2α-Synthese wird hormonell reguliert. So stimu-liert ¨Ostradiol die Aktivit¨at der Phospholipase A2 (BONNEY et al., 1987, DEY et al., 1982) und der PG-Synthetase (KEUHL et al., 1976; WLODAWER et al., 1976). Unter-suchungen an Ratten zeigten eine erh¨ohte Lipidakkumulation unter Progesteroneinfluss

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(BOSHIER und HOLLOWAY, 1973), weshalb Progesteron vermutlich durch die Akkumu-lation von Lipiden im Endometrium einen sogenannten

”priming-Effekt“ auf die PGF2α -Synthese hat. Ebenso scheinen ¨Ostradiol und Progesteron die endometriale PGF2α -Syn-these ¨uber die Regulation der Konzentration von Oxytocin-Rezeptoren im Endometrium zu beeinflussen (McCRACKEN, 1980). KING und EVANS (1987) steigerten durch Oxy-tocin die PGF2α-Produktion im endometrialen Gewebe. Auch die Ergebnisse von STOUT und ALLEN (1999) st¨utzen die Hypothese, dass bei der Stute endometriales Oxytocin auf parakrinem Weg die PGF2α-Freisetzung stimuliert, welche dann zur Luteolyse f¨uhrt.

TETZKE et al. (1987) beobachteten zum Zeitpunkt der Luteolyse maximale Konzen-trationen zirkulierenden Oxytocins. Im Rahmen anderer Untersuchungen konnte im sp¨a-ten Di¨ostrus eine Korrelation zwischen der gesteigersp¨a-ten Reaktivit¨at gegen¨uber Oxytocin und einer simultanen Erh¨ohung der endometrialen Bindungskapazit¨at f¨ur dieses Hormon (STARBUCK et al., 1998) festgestellt werden. Die genaue Rolle des Oxytocins bei der Freisetzung von PGF2α ist allerdings noch nicht vollst¨andig belegt (GINTHER, 1992).

Da bei der Stute die vaskul¨are Versorgung von Uterus und Ovar anders als bei Rind und Schaf keine Verflechtung der Vena uterina und Arteria ovarica aufweist, ist eine

” counter-current-Perfusion“ des endometrialen PGF2α in die Ovararterie nicht m¨oglich. Aufgrund dieser anatomischen Verh¨altnisse kann das aus dem Endometrium freigesetzte PGF2α nur

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uber den systemischen Blutkreislauf zum Ovar gelangen und unterliegt somit im Orga-nismus einem rapiden Metabolismus, welcher sowohl am Ort der Produktion, als auch in Lunge, Leber und Niere stattfindet. Bei der Stute wird PGF2α uber 15-Keto-PGF¨ 2α und 13,14-Dihydro-15-Keto-PGF2α (PGFM) zu 11-Ketotetranor-PGF metabolisiert (ALLEN und COOPER, 1993). VANDERWALL et al. (2000) vermuteten, dass wegen des raschen Metabolismus von PGF2αim systemischen Blutkreislauf m¨oglicherweise PGFM als Haupt-metabolit biologische Aktivit¨at besitzt. Durch ihre Untersuchungen konnten die Autoren ihre Hypothese jedoch nicht st¨utzen, da sie zwischen den mit PGFM-behandelten Tieren und Stuten der Kontrollgruppe hinsichtlich der Gelbk¨orperfunktion keine Unterschiede feststellen konnten.

NEELY et al. (1979) untersuchten mittels Messungen der peripheren PGFM-Konzentra-tionen die PGF2α-Sekretion zyklischer Stuten und stellten eine pulsatile Freisetzung aus dem Endometrium fest. Die jeweiligen PGF2α-Pulse waren von nur kurzer Dauer und zwi-schen Tag 14–17 post ovulationem zu messen. Dabei ging der erste messbare PGF2α-Puls einem ersten messbaren Absinken der Progesteronkonzentration etwa drei bis vier Stun-den voraus. Innerhalb eines Zeitraumes von 24–48 StunStun-den sanken die Progesteronkon-zentrationen auf Basalwerte von < 1 ng/ml, w¨ahrend eine fortgesetzte pulsatile PGF2α -Sekretion noch ein bis zwei Tage nach erfolgter Luteolyse nachweisbar war. Dieselben Au-toren beobachteten bei nicht tr¨achtigen Stuten, die eine verl¨angerte Lutealphase zeigten, eine herabgesetzte oder sogar fehlende Sekretion von PGF2α-Pulsen aus dem Endometri-um. Weiter wurde festgestellt, dass eine mechanische Stimulation des Endometriums (im Versuch F¨ullung des Uterus mit Kochsalzl¨osung) zur PGF2α-Freisetzung f¨uhrte.

Mit dem Nachweis der luteolytischen Wirkung von PGF2α bei pseudograviden Ratten gelang PHARRISS und WYNGARDEN (1969) ein Durchbruch in der Erforschung bio-chemischer Signale bei der Luteolyse. Sp¨ater zeigten auch Untersuchungen an Rindern (LAUDERDALE, 1972; LOUIS et al., 1972; ROWSON et al., 1972), Schweinen (DIEHL und DAY, 1973; GLEESON, 1974), Schafen (McCRACKEN et al., 1970; THORBURN et al., 1971), Ziegen (OTT et al., 1980), Meerschweinchen (CHAICHAREON et al., 1974) und Pferden (DOUGLAS und GINTHER, 1972; ALLEN und ROWSON, 1973;

NODEN et al., 1974) den luteolytischen Effekt von PGF2α. Einen weiteren deutlichen Beweis f¨ur diese Wirkung lieferten Studien an Schafen (SCARAMUZZI und BAIRD, 1976; FAIRCLOUGH, 1976), Rindern (FAIRCLOUGH et al., 1981) und Meerschwein-chen (POSER und HORTON, 1975), in denen durch aktive oder passive Immunisierung dieser Spezies gegen PGF2α die Gelbk¨orperregression unterdr¨uckt wurde.

Das equine Corpus luteum besitzt eine relativ hohe Bindungsaffinit¨at f¨ur PGF2α. Sie ist etwa zehnfach h¨oher als die des bovinen Gelbk¨orpers f¨ur PGF2α (KIMBALL und WYNGARDEN, 1977). Diese h¨ohere Affinit¨at gegen¨uber PGF2α k¨onnte zumindest teil-weise die h¨ohere Wirksamkeit geringer systemischer PGF^2α-Konzentrationen und auch die

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im Vergleich zu Schafen etwa 18fach h¨ohere Sensitivit¨at der Stute gegen¨uber der luteoly-tischen Wirkung systemisch verabreichten PGF2α erkl¨aren (DOUGLAS und GINTHER, 1973a, 1973b).

F¨ur die Erkl¨arung der luteolytischen Wirkung von PGF2α werden verschiedene Mechanis-men angenomMechanis-men, die nachfolgend aufgef¨uhrt werden.

1. schneller und starker Abfall des Blutflusses zum Corpus luteum (NETT et al., 1976a;

NISWENDER et al., 1976)

2. Reduktion der LH-Rezeptor-Anzahl (BEHRMAN et al., 1978)

3. Entkopplung des LH-Rezeptors von der Adenylat-Zyklase (FLETCHER und NISWENDER, 1982)

4. Aktivierung von Protein-Kinase C (WILTBANK et al., 1989a)

5. Einstrom hoher Calciumkonzentrationen (WILTBANK et al., 1989b; HOYER und MARION, 1989)

6. zytotoxischer Effekt (SILVIA et al., 1984).

Auf dem Gebiet der Luteolyse bestehen jedoch speziesspezifische Unterschiede, und in vivo nachweisbare Effekte weichen zum Teil von den in vitro beobachteten ab (NISWENDER und NETT, 1994).