Steuerung der eingeschränkten Trophoblastinvasion - Bedeutung von Fibroblastenwachstumsfaktoren am Modell der Rinderplazenta
Final Report Abstract
Um unter standardisierten Bedingungen den Einfluss von TGC-spezifischen Faktoren [u.a. bovines plazentares Laktogen (bPL)] und Produkten (diverse Wachstumsfaktoren) zu untersuchen wurden verschiedene Zelllinien [Trophoblast, Karunkelepithel, Fibroblasten, Endothelzellen (EZ)] etabliert und charakterisiert. Eine Vielzahl an Stimulanzien fand Verwendung. Nicht alle Zellpopulationen unterliefen eine Stimulation mit allen Reagenzien. Initial fanden immer erste Screenings (Stufe 1) statt, um vielversprechende Faktoren in den eigentlichen Versuchen (Stufe 2) zu testen. Ziel I (Autokrine Induktion von TGC): Keines der verwendeten Stimulanzien konnte im F3 Monolayer oder in den Trophoblast/Fibroblast Kokultur- Sphäroiden (CCS) TGC induzieren. Ziel II (Parakriner Effekt von TGC und trophoblast-spezifischen Faktoren): A. Fibroblasten: es konnte ein Einfluss von bPL (TGC) und Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF)-1, -2 und -7, sowie Kotyledonenkonditioniertem Medium (KKM) auf verschiedene zelluläre Prozesse belegt werden [Proliferation, Motilität, Synthese extrazellulärer Matrix (EZM)]. B. Endothelzellen (EZ) wurden aus verschiedenen Quellen isoliert (Nabelvene und -arterie, sowie bovine Aorta), für welche die in vitro Angiogenese-Assays, wie der Venous Ring Assay und der Sphäroid und Microcarrier-basierte Sprouting Assay neu etabliert werden mussten. Es zeigte sich, dass bPL und KKM konträre Effekte auf die zellulären Prozesse, welche mit der Angiogenese verknüpft sind ausüben. So förderte KKM die Zellmotilität im Venous Ring Assay, während bPL dies nicht tat. Ziel III (Bildung einer feto-maternalen, plazenta-ähnlichen Grenzfläche in vitro): Konfrontationsassays mit endometrialen Sphäroiden und Trophoblast/Fibroblast Kokultur-Sphäroiden führten nicht zur Ausbildung einer solchen Grenzfläche. Allerdings konnte die Bildung von endometrialen Sphäroiden durch Nutzung der RCCS Bioreaktoren stark verbessert werden. Als entscheidendes Ergebnis war eine durch Stimulation mit KKM induzierte Expressionsänderung des Polarisationsmarkers Ezrin in den endometrialen Sphäroiden zu beobachten. Diese Änderung, sowie ein temporärer Verlust von Zytokeratin 18 (ZK18) konnte auch in endometrialen Epithelzellen (Karunkel und Drüsenzellen) der bovinen Implantation bestätigt werden. Dies wurde sowohl im Endometrium von Uteri mit in vivo (VIVO) und in vitroproduzierten (VITRO) Embryonen beobachtet. Parallel konnte ein Verlust der Expression von Syndekanen beobachtet werden, welcher besonders interessant ist, weil diese intrazellulär an Ezrin binden können. Weiterhin wurde eine endometriale Drüsenzelllinie etabliert, welche in Zukunft dazu dienen soll Ziel III (Ausbildung einer feto-maternalen plazentaren Grenzfläche in Zellkultur) zu erreichen. Die während der Förderperiode gewonnenen Daten weisen auf eine Schlüssel-Rolle der Trophoblast-Produkte (insbesondere der von TGC gebildeten) im bovinen Plazentom hin. Diese dienen TGC als parakrine Hauptregulatoren, welche zelluläre Prozesse im Karunkelepithel, endometrialen Stromazellen und EZ beeinflussen. Weiterhin zeigen unsere Daten, dass der Proteinfamilie der Syndekane und der Heparanase besondere Funktionen im Rahmen der bovinen Implantation, Plazentation und plazentaren Funktion zukommen. Der temporäre Verlust der Expression von Ezrin und ZK18 deutet auf eine partielle epitheliale-mesenchymale Transition (EMT) hin, welche bei anderen Säugern als Voraussetzung für die Anheftung des Trophoblasten an das Uterusepithel gesehen wird. Unsere Zellkulturversuche deuten darauf hin, dass den TGC-spezifischen Faktoren dabei eine kausale Ursache zukommt.
Publications
- (2014). Placental development and its control in cattle. Reproduction in Domestic Ruminants VIII, 153-166
Haeger JD, Hambruch N, Pfarrer C
- (2015). Changes in endometrial ezrin and cytokeratin 18 expression during bovine implantation and in caruncular endometrial spheroids in vitro. Placenta 36, 821-31
Haeger JD, Hambruch N, Dantzer V, Hoelker M, Schellander K, Klisch K, Pfarrer C
(See online at https://doi.org/10.1016/j.placenta.2015.06.001) - (2016). The bovine placenta in vivo and in vitro. Theriogenology 86, 306-312
Haeger JD, Hambruch N, Pfarrer C
(See online at https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2016.04.043) - (2017). Changes in placentomal heparanase and syndecan expression during bovine gestation and at term. Placenta 57, 42-51
Hambruch N, Kumstel S, Haeger JD, Pfarrer C
(See online at https://doi.org/10.1016/j.placenta.2017.06.006) - (2018) IFN tau mediates chemotaxis, motility, metabolism and CK18 downregulation in bovine trophoblast cells in vitro via STAT1 and MAPK42/44 signaling. Placenta 64, 17-26
Loch C, Haeger J-D, Pfarrer C
(See online at https://doi.org/10.1016/j.placenta.2018.02.004)
