Wiener Forschungsteam enthüllt in einer in-vivo Studie Dynamiken der Immunantwort im Eileiter bei Rindern

(26.01.2024) Dynamische physiologische Anpassungen des Mikromilieus im Eileiter während des Brunstzyklus sind die Voraussetzung für die Entstehung und den Erhalt einer Trächtigkeit bei Rindern und anderen Tierarten.

Rinder

Forscher:innen der Abteilungen für Bestandsbetreuung bei Wiederkäuern sowie des Reproduktionszentrums Wieselburg der Vetmeduni untersuchen erstmals immunologische Prozesse im Eileiter lebender Kühe mittels transvaginaler Endoskopie.

Embryonale Verluste treten bei vielen Tierarten insbesondere in den frühen Stadien der Trächtigkeit auf. Das Mikromilieu im Eileiter ist für die erfolgreiche Befruchtung und frühembryonale Entwicklung enorm wichtig und nimmt daher einen hohen Stellenwert für die Fruchtbarkeit ein. 

Das Verständnis komplexer immunologischer Prozesse im Eileiter trägt zum Verständnis von Fortpflanzungsereignissen bei und könnte es auch ermöglichen, Fruchtbarkeitsprobleme zu identifizieren und zu verhindern.

Die meisten Studien, die die Bedingungen im Eileiter untersuchen, wurden an geschlachteten Tieren oder in vitro durchgeführt. Dies ist hauptsächlich auf den schwierigen Zugang zum Eileiter bei lebenden Tieren zurückzuführen. Die endoskopische Beprobung des Eileiters bietet eine einzigartige Möglichkeit, diese physiologischen Prozesse in einem natürlichen Umfeld am lebenden zu untersuchen.

Erstmalige in-vivo-Untersuchung der Eileiter von Kalbinnen und Kühen

Um die physiologischen Bedingungen am lebenden Tier zu untersuchen, nützte das Forschungsteam die transvaginale Endoskopie (TVE) – eine Technik, die sich in den letzten 20 Jahren etabliert hat und den Zugang zum Eileiter erlaubt, um die Dynamiken immunologischer Prozesse im Eileiter bei lebenden Tieren zu untersuchen.

„In unserer Studie haben wir wiederholt Probenmaterial aus den Eileitern der Tiere mittels eines kleinen Bürstchens gewonnen, welches mit Hilfe der transvaginalen Endoskopie unter Sichtkontrolle in den Eileiter geführt wurde. Die Brunst der Tiere wurde synchronisiert, so dass die Tiere gezielt in der Follikel- und Gelbkörperphase des Zyklus beprobt werden konnten. Die Proben wurden dann verwendet, um das Vorhandensein polymorpher nukleärer Neutrophiler (PMN) und die mRNA-Expression ausgewählter pro-inflammatorischer Faktoren und Glykoproteine zu analysierten, von denen bekannt ist, dass sie mit Entzündungen und Fruchtbarkeit in Zusammenhang stehen“, erklärt Karen Wagener von der Abteilung Bestandsbetreuung bei Wiederkäuern der Vetmeduni.

Gene identifiziert, die vermutlich an physiologischen Prozessen im Eileiter beteiligt sind

Im Ergebnis zeigten die Wissenschafter:innen insbesondere Fluktuationen in und Wechselwirkungen zwischen der mRNA ausgewählter pro-inflammatorischer Faktoren und Glykoproteine, PMN und dem Hormon Progesteron. 

„Diese Dynamik manifestierte sich in charakteristischen Mustern in Abhängigkeit der biologischen Funktionen der jeweiligen Faktoren und des Zyklusstandes der Tiere. Ein deutliches Ergebnis war, dass die pro-inflammatorische Faktoren (IL1B, CXCL1, CXCL3 und CXCL8) im Eileiter in der Follikelphase herunterreguliert waren. Anders verhielt es sich mit dem Oviduct-spezifischem-Glykoprotein 1, wessen mRNA-Expression in der Follikelphase um das Zweifache höher war als in der Gelbkörperphase. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Mikromilieus des Eileiters während der Brunst in einen Zustand der Immuntoleranz übergeht, was für das Überleben der Spermien und die frühe Embryonalentwicklung wichtig sein könnte“, so Karen Wagener.

Technik für zukünftige Studien

Mit der transvaginalen Endoskopie haben die Forscher:innen ein innovatives Instrument zur wiederholten Entnahme von Proben aus dem Eileiter ein und desselben Tieres unter in-vivo-Bedingungen eingesetzt und die ersten Einblicke in die komplexe dynamische Regulierung der Mikroumgebung des Rindereileiters während des Brunstzyklus gewonnen. 

Laut den Wissenschafter:innen stellt die transvaginalen Endoskopie eine vielversprechende Technik für künftige Studien dar, um physiologische und pathologische Geschehnisse im Eileiter zu untersuchen. Dadurch lasse sich ein besseres Verständnis der frühen Embryonalentwicklung, der Embryo-maternalen-Kommunikation und der Mechanismen, die eine Trächtigkeit verhindern, erlangen.

Publikation

Der Artikel „In vivo dynamics of pro‑inflammatory factors, mucins, and polymorph nuclear neutrophils in the bovine oviduct during the follicular and luteal phase“ von L. Neubrand, H. Pothmann, U. Besenfelder, V. Havlicek, C. Gabler, M. Dolezal, C. Aurich, M. Drillich und K. Wagener wurde in „Scientific Reports“ veröffentlicht.


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