Endokrine Kontrolle der Spermatogenese bei Fischen in vivo und in Organ-Kulturen.

• Antragsteller: Dr. Frank Pfennig
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321375215

Das Reproduktionsverhalten des Nilbuntbarsches (Oreochromis niloticus) zeichnet sich durch die Ausprägung sozialer Hierarchien aus. Das dominante Verhalten eines männlichen Tieres geht einher mit einem erhöhten Spiegel von Follikel-stimulierendem-Hormon (FSH) und der Aktivierung der Spermatogenese. Wir wollen dieses biologische Phänomen ausnutzen, um die Regelkreise zwischen sozialem Verhalten und Beeinflussung der Reproduktion zu erforschen. Die Spermatogenese bei Wirbeltieren wird durch Gonadotropine (wie FSH) und Androgene (wie Testosteron) kontrolliert. Das Anti-Müllersche-Hormon (AMH) ist ein wichtiger Regulator der Keimbahnzellenentwicklung und der Steroidproduktion in den Gonaden von Vertebraten und wird in dominanten Nilbuntbarschen schwächer exprimiert als in untergeordneten Männchen. Die Interaktionen dieser Hormone bei Fischen soll im vorliegenden Projekt erforscht werden. Mit Hilfe von ex vivo Hoden-Organkulturen soll der Einfluss von FSH, 11-Ketotestosteron (11-KT) und AMH auf die Hodenentwicklung untersucht werden. Die funktionelle und zytologische Analyse der Kulturen erfolgt durch quantitative PCR und immun-histologische Detektion von ausgewählten Schlüsselgenen sowie der Zelltyp-genauen Bestimmung von Proliferation und Apoptose. Darüber hinaus sollen durch Transkriptom-Analysen der Hormon-behandelten Hoden-Kulturen Zielgene von AMH identifiziert und Rückschlüsse auf die gemeinsam bzw. unabhängig von FSH und 11-KT regulierten Gene gezogen werden. Die Einbeziehung der Transkriptom-Analysen von dominanten und untergeordneten Tieren erlaubt den Vergleich der induzierten Änderungen in den Organkulturen mit der Genexpression in vivo. Von den identifizierten differentiell exprimierten Genen werden Kandidaten ausgewählt, deren hormon-abhängige Expression ex vivo und in vivo überprüft wird und mit den oben genannten Methoden soll ihr Bezug zur Spermatogenese hergestellt werden, bspw. durch die Korrelation mit der Proliferation der Keimbahnzellen oder der Aktivität der steroidogenen Zellen. Perspektivisch eignen sich die Organkulturen auch für weiterführende knock-down Experimente.AMH kommt auch außerhalb der Gonaden in Gehirn und Hypophyse von Nilbuntbarschen vor und die soziale Dominanz korreliert mit einer Hyperplasie von gonadotropen Zellen. Deshalb wollen wir an Organkulturen der Hypophyse den möglichen Einfluss von AMH auf die gonadotropen Zellen untersuchen und erforschen, ob AMH an der Regulation von FSH beteiligt ist und ggf. ein Rückkopplungsschleife aufgrund der systemischen Präsenz von AMH besteht. Die Ergebnisse des Projektes werden zum besseren Verständnis der hormonellen Kontrolle der Reproduktion und des Einflusses von sozialen Unterschieden auf die Gonadenentwicklung in einem der wichtigsten Fische der Aquakultur beitragen und darüber hinaus auch Impulse für die funktionelle Analyse bei Säugetieren geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländ. Mitantragstellerin: Professorin Berta Levavi-Sivan, Ph.D.