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Forschungsaktivitäten 2002:

I.   Laktationsphysiologie und Milchgewinnung

II.  Reproduktionsbiologie

III. Lebensmittelqualitätskontrolle, Rückstands- und Umweltanalytik

IV. Wachstumsphysiologie / Wildbiologie

V.  Transcriptomanalytik

VI. Verschiedenes

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I. Laktationsphysiologie und Milchgewinnung

5-Lipoxygenase, Cyclooxygenase-2 und Tumornekrosefaktor alpha Expression in somatischen Milchzellen
5-Lipoxygenase, cyclooxygenase-2 and tumor necrosis factor alpha gene expression in matic milk cells
Wittmann, S.L.; Pfaffl, M.W.; Meyer, H.H.D.; Bruckmaier, R.M.:
Milkscience International 57 (2002) S. 63-66
Es wurde untersucht, ob die verschiedenen Typen von somatischen Milchzellen Prostaglandine, Leukotriene und den Tumornekrosefaktor alpha synthetisieren. Hierzu wurde die mRNA-Expression von TNFalpha sowie von Schlüsselenzymen der Prostaglandin- und Leukotrien-Biosynthese, Cyclooxygenase-2 (COX-2) bzw. 5-Lipoxygenase (5-LO), quantitativ nachgewiesen. Elf klinisch gesunde Braunviehkühe wurden entweder der Kontrollgruppe zugeordnet (n = 5), wenn in allen Viertel die somatische Zellzahl (SCC) <150000 Zellen/mL lag (C), oder der Gruppe mit teilweise erhöhter immunologischer Aktivität, sofern die SCC mindestens in einem Viertel >150000 Zellen/mL (H) und in einem Viertel <150000 Zellen/mL (L) war. Die Gemelke eines Viertels der Kontrolltiere und zweier Viertel der Tiere mit teilweise erhöhtem SCC (je ein H und ein L) wurden gesammelt. Die Milchzellen wurden über einen Dichtegradienten in Makrophagen und Lymphozyten (MAC + LYM) bzw. polymorphkernige Leukozyten (PMN) fraktioniert. Nach Isolation und reverser Transkription der RNA wurde eine quantitative PCR (LightCycler) durchgeführt. Die Expression aller untersuchten Faktoren wiesen keinen Unterschied in den C und L Vierteln auf, waren allerdings deutlich erhöht in den H Vierteln. Grundsätzlich war die mRNA Expression in den MAC + LYM deutlich höher als in den PMN. Wichtige Entzündungsmediatoren wie 5-LO, COX-2 und TNFalpha werden demnach zumindest teilweise von somatischen Milchzellen gebildet.

Milchfluss und Milchleistung von Vierteln mit Milchabflussstörungen
Investigations of milk flow and milk yield from teats with milk flow disorders
Querengässer, J.; Geishauser, T.; Querengässer, K.; Bruckmaier, R.; Fehlings, K.:
Journal of Dairy Science 85 (2002) S. 810-817
Bei 97 Kühen wurden insgesamt 100 Euterviertel mit Milchabflussstörungen vor und nach der operativen Behandlung einer Viertelgemelksmaschine und vier Lactocordern auf ihren höchsten und durchschnittlichen Milchfluss sowie ihre Milchleistung untersucht. Die Milchabflussstörungen im Zitzenbereich wurden endoskopisch festgestellt und entfernt. Die Lactocorder-Messungen erfolgten unmittelbar vor der Behandlung sowie einen Monat und sechs Monate danach. Die Messungen an den Vierteln mit Milchabflussstörungen wurden mit den Werten der anderen Viertel verglichen. Vor der Behandlung war bei den betroffenen Vierteln der höchste Milchfluss 20 %, der durchschnittliche Milchfluss 14 % und die Milchleistung 53 % der Kontrollviertel. Nach der Behandlungen stiegen Milchfluss und Milchleistung in den betroffenen Vierteln an. Sechs Monate nach der Behandlung war der höchste Milchfluss 79 %, der durchschnittliche Milchfluss 76 % und die Milchleistung 71 % verglichen mit den Kontrollvierteln. Daraus ist zu schließen, dass Zitzenendoskopie und Lactocorder-Messungen zur Untersuchung von Milchabflussstörungen und zur Kontrolle des Behandlungserfolges geeignet sind.

Störung der Ocytocinfreisetzung bei wiederholten Melkungen in unbekannter Umgebung unter besonderer Berücksichtung der Bedeutung von Opioiden und der Empfindlichkeit der Nebennierenrinde
Inhibition of oxytocin release during repeated milking in unfamiliar surroundings: the importance of opioids and adrenal cortex sensitivity
Macuhova, J.; Tancin, V.; Kraetzl, W.-D.; Meyer, H.H.D.; Bruckmaier, R.M.:
Journal of Dairy Research 69 (2002) S. 63-73
In der Studie wurde untersucht, ob sich die Verabreichung des Opioid-Antagonisten Naloxon positiv auf die Normalisierung von Ocytocinfreisetzung und Milchabgabe während des wiederholten Melkens in unbekannter Umgebung auswirkt. Während der Kontrollmelkung im gewohnten Melkstand wurde kein Naloxon verabreicht. Vor den vier nachfolgenden Abendmelkungen, die nach einem kurzen Transport der Tiere im Operationssaal der Versuchsstation durchgeführt wurden, wurde der Hälfte der 12 Tiere Naloxon injiziert, während die andere Hälfte als Kontrollgruppe keine Injektion erhielt. Zusätzlich wurde untersucht, ob die Milchejektionsstörung im Zusammenhang mit der Stimulierbarkeit der Cortisolfreisetzung nach der Verabreichung von ACTH (Adrenocorticotropes Hormon) steht. Die Blockade von Ocytocinfreisetzung und Milchejektion sowie deren Normalisierung während der wiederholten Melkungen in unbekannter Umgebung wurde durch die Naloxon-Behandlung nicht beeinflusst. Auch die Konzentrationen von Cortisol und ß-Endorphin waren zwischen den Tiergruppen nicht verschieden, obwohl sie nach der Umstallung gegenüber der Kontrollmelkung signifikant erhöht waren. Ein kausaler Einfluss der endogenen Opioide auf die Störung der Milchejektion konnte damit nicht gezeigt werden. Allerdings zeigten die Tiere mit einer besonders schweren Blockade der Milchejektion niedrigere Freisetzungen von Cortisol nach der Injektion von ACTH als die Tiere mit einer geringeren Milchejektionsstörung.

Variierende Melkintervalle und deren Einfluss auf die Milchzusammensetzung
Variable milking intervals and milk composition
Weiß, M.; Hilger, M.; Meyer, H.H.D.; Bruckmaier, R.M.:
Milkscience International  57 (2002) S. 246-249
Zur Bestimmung des Einflusses variierender Zwischenmelkzeiten auf die Milchinhaltsstoffe und die Milchsynthese wurden 3 Versuche durchgeführt. Im ersten Versuch wurden 18 Kühe, jeweils 6 in früher, mittlerer und später Laktation exakt 4, 8 und 12 h nach der vorhergehenden Melkung gemolken. In einem zweiten Versuch wurden 38 Kühe in einem automatischen Melksystem (AMS) gemolken. Dabei schwankten die Zwischenmelkzeiten zwischen 4 und 22 Stunden. Für alle Melkungen wurde die Euterfüllung als Prozentsatz der maximalen Euterfüllung im zweiten Laktationsmonat angegeben. Lineare Regressionen für die Produktionsrate und die Milchinhaltsstoffe in Abhängigkeit von der Zwischenmelkzeit wurden berechnet. In einem dritten Versuch wurde bei 10 Kühen mit Hilfe von exogenem Oxytocin die Residualmilch gewonnen und der Einfluss auf die Milchinhaltsstoffe in der Zisternenmilch und im Hauptgemelk in der nächsten Melkung untersucht.
Milchfett- und Eiweißgehalte stiegen gegen Ende der Laktation an. Milcheiweiß- und Laktosegehalte sowie die somatische Zellzahl wurden durch die Zwischenmelkzeit nicht beeinflusst, aber der Milchfettgehalt wie auch die Produktionsrate verringerte sich mit zunehmender Zwischenmelkzeit. Der Milchfettgehalt war am geringsten bei höchster Euterfüllung. Für die Beziehung zwischen Produktionsrate, Milchfettgehalt und Zwischenmelkzeit konnten lineare Regressionen errechnet werden.

Der Milchflussverlauf am Melkende auf Euter- und Viertelebene und die somatische Zellzahl der Milch
Milk flow patterns at the end of milking at the whole udder or quarter levels: relationship to somatic cell counts
Tancin, V.; Ipema, B.; Hogewerf, P.; Groot Koerkamp, P.; Mihina, S.; Bruckmaier, R.M.:
Milkscience International 57 (2002) S. 306-309
Basierend auf der Analyse von Milchflussprofilen der einzelnen Viertel und des gesamten Euters wurden mögliche Zusammenhänge zwischen der Abstiegsdauer der Milchflusskurve und der somatischen Zellzahl (SCC) untersucht. 39 Holstein-Kühe, frei von klinischer Mastitis und in der 1. bis 3. Laktation, wurden untersucht. Insgesamt 1760 Viertel- und 440 Gesamtmilchflusskurven wurden an 6 aufeinanderfolgenden Tagen aufgezeichnet. Beim letzten Abend- und Morgenmelken der Versuchsperiode wurden Milchproben von allen Vierteln für die Zellzahlbestimmung genommen. Auf Euterebene wurde keine Korrelation zwischen Abstiegsdauer und Zellzahl festgestellt. Die Abstiegsphase verlängerte sich mit zunehmender Milchproduktion. Auf Viertelebene wiesen die Kühe mit längerer Abstiegsdauer (über 80 s) eine höhere Zellzahl in ihrer Milch auf. Die Abstiegsphase der einzelnen Viertel verlängerte sich mit zunehmendem maximalen Milchfluss. Die Dauer der Viertel-Abstiegsphase hatte keinen Bezug zur Dauer des Blindmelkens und zur Milchleistung. Auch bestand auf Viertelebene keine Korrelation zwischen der Dauer der Blindmelkphase und der Zellzahl.

Ocytocinfreisetzung und Milchejektion beim Maschinenmelken von Stuten
Oxytocin release and milk removal in machine-milked mares
Dzidic, A.; Knopf, L.; Bruckmaier, R.M.:
Milkscience International 57 (2002) S. 423-424
Ocytocinfreisetzung, Milchejektion und Milchflussverlauf beim Maschinenmelken von Stuten wurden in zwei verschiedenen Behandlungen untersucht. In Behandlung 1 wurden die Stuten im Abstand von 15 Minuten zweimal gemolken, wobei nach der zweiten Melkung die Residualmilch durch Injektion von 10 I.E. Ocytocin gewonnen wurde. Auch in Behandlung 2 wurden die Tiere zweimal gemolken, die Residualmilch wurde allerdings bereits nach dem ersten Melken gewonnen. Während der Vorstimulation kam es zu deutlicher Ocytocinfreisetzung, bereits zum Melkbeginn nahmen die Ocytocinkonzentrationen jedoch wieder ab. Die Gemelksmenge war in Behandlung 1 bei der ersten Melkung 1.1 ± 0.1 kg und bei der zweiten Melkung 0.5 ± 0.1 kg. Nach der zweiten Melkung ergab sich noch eine Residualmilchmenge von 0.7 ± 0.1 kg. In Behandlung 2 war die Gemelksmenge bei der ersten Melkung ebenfalls 1.0 ± 0.1 kg. Die nach der ersten Melkung gewonnene Residualmilch war 0.9 ± 0.1 kg. Erwartungsgemäß war bei der zweiten Melkung in Behandlung 2 nahezu keine Milch mehr zu gewinnen. Die Milchflussverläufe wiesen alle eine spitze Form auf ohne die Ausprägung einer Plateauphase. Offenbar reichte die 
Ocytocinfreisetzung während des Maschinenmelkens nicht aus, um eine völlige Euterentleerung zu gewährleisten.

Tierindividuelle Unterschiede der Anpassung erstlaktierender Rinder an das Maschinenmelken
Individual differences in behavioral and physiological responsiveness in primiparous dairy cows  to machine milking
Van Reenen, C.G.; Van der Werf, J.T.N.; Bruckmaier, R.M.; Hopster, H.; Engel, B.; Noordhuizen, J.P.T.M.; Blokhuis, H.J.:
Journal of Dairy Science 85 (2002) S. 2551-2561
Die Anpassung an das Maschinenmelken basierend auf Korrelationen zwischen verschiedenen Parametern des Verhaltens, der Endokrinologie und der Milchabgabe wurden bei 23 erstlaktierenden Rindern untersucht. Daten zum Schlag- und Bewegungsverhalten, Konzentrationen von Cortisol und Ocytocin, Herzfrequenz, Milchleistung, Melkzeit, Milchfluss und Residualmilch (nach Ocytocininjektion) wurden bei der ersten Melkung sowie am 2., 4. und 130. Laktationstag erhoben. Mit zunehmender Zahl von Melkungen am Laktationsbeginn normalisierte sich das Milchabgabeverhalten und die Residualmilchmenge nahm ab. Am Tag 130 zeigten alle Tiere eine normale Milchejektion. Mit Ausnahme höherer Cortisolkonzentrationen am Tag 2 veränderten sich die erhobenen Parameter zwischen Tag 2 und 4 nicht. Auch das tierindividuelle Verhaltensmuster als Reaktion auf die Eutervorbereitung veränderte sich nicht zwischen den Versuchstagen. Individuelle hohe Herzfrequenzwerte an den Tagen 2 und 4 gingen mit einer verstärkten Blockade der Milchejektion einher. Im Gegensatz dazu konnte kein Zusammenhang zwischen Verhaltensparametern und Melkbereitschaft hergeleitet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Teil der erstlaktierenden Rinder durch den Melkakt eine so starke Stressreaktion zeigt, dass die Milchejektion blockiert ist, während andere auf die neue Erfahrung des Melkens nicht negativ reagieren.

Expression und mögliche Bedeutung von Mitgliedern des Angiotensin und Endothelin Systems für Gelbkörperfunktion im Ovar des Rindes
The expression and possible role of angiotensin and endothelin system components in bovine corpuslLuteum during estrous cycle and pregnancy
Berisha, B.; Schams, D.; Miyamoto, A.14:
Endocrine 19 (2002)

Bedeutung des Endothelin Systems für die Lutealfuktion beim Rind
Participation of endothelin system for bovine luteal function 
Berisha, B.; Schams, D.; Kraetzl, W.-D.: Proceedings der 35. Tagung der Fachgruppe “Fortpflanzung und ihre Störungen” der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft, Leipzig 14.-15.02.2002, S. 98

Experimente deuten darauf hin, dass die vasokonstriktiv wirkenden Peptide Angiotensin und Endothelin eine Schlüsselrolle für Gelbkörperfunktion und während Luteolyse spielen. Gelbkörper (CL) wurden nach dem makroskopisch bestimmten Zyklusstand in folgende Gruppen eingeteilt: Tag 1 - 2, 3 - 4, 5 - 7, 8 - 12, 13 - 18, >18 (Regression) und früh- bzw. spätgravid. Um die Frage der Luteolyse zu klären, wurden Gelbkörper (Tag 8 - 10 des Zyklus) unter exakt definierten Bedingungen; vor und 2, 4, 12, 24, 48 und 64 Stunden nach i.m. Applikation einer luteolytischen Dosis von 500 µg Cloprostenol gewonnen. Im Gewebe wurde die mRNA Expression von Angiotensin Converting Enzyme (ACE), Angiotensin (Ang II), Ang II Rezeptoren (ATR1, ATR2), Endothelin-1 (ET-1), ET Rezeptoren (ETR-A, ETR-B) sowie die Proteinkonzentration von Ang II und ET-1 im Gewebe bestimmt. Im zyklischen CL wurde eine hohe ET-1 mRNA Expression und Proteinkonzentration während der frühen Lutealphase festgestellt, gefolgt von einer Abnahme während der mittleren Lutealphase und einer signifikanten Zunahme der Expression nach der Regression. Während der Gravidität konnte im Gegensatz zur Proteinkonzentration nur eine relativ niedrige ET-1 mRNA Expression nachgewiesen werden. Die ETR-B mRNA Expression zeigte eine signifikante Zunahme während der Spätlutealphase und besonders nach der Regression. Im Gegensatz dazu wurden während des Zyklus keine bedeutenden Änderungen der ETR-A and ECE mRNA Expression festgestellt. Während der Gravidität war die mRNA Expression von ECE, ETR-A und ETR-B relativ hoch und ohne regulatorische Änderungen. Die Ang II Gewebekonzentration und ATR1 mRNA Expression veränderte sich nicht im Gelbkörper während des Zyklus. Dagegen fiel die ATR2 mRNA während der Mitlutealphase ab und stieg zur höchsten Expression während der Spätlutealphase wieder an. Die mRNA Expression von ACE und ET-1 sowie die Proteinkonzentration von Ang II und ET-1 während induzierter Luteolyse stieg kontinuierlich bis zu maximalen Spiegeln 24 - 48 h nach der PG Injektion an, um danach wieder abzufallen und der ATR2 stieg nach 48 und 64 h an. Die Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass PGF2alpha die lokale Produktion von vasokonstriktiven Peptiden stimuliert, welche an der Hemmung der Progesteronproduktion (funktionelle Luteolyse) durch Konstriktion der Arteriolen und direkte Wirkung auf Lutealzellen (Apoptose) maßgeblich beteiligt sind.

II. Reproduktionsbiologie

a) Ovidukt, Uterus und Embryo-maternale Kommunikation

Regulation der Sexualsteroidrezeptoren in Rindereileiterepithelzellen in vivo und in vitro
Regulation of sexual steroid receptors in bovine oviduct epithelial cells in vivo and in vitro
Ulbrich, S.E.; Kettler, A.; Einspanier, R.: Abstractband of Lectures and Poster Presentation, 15th International Symposium of the Journal of Steroid Biochemistry & Molecular Biology, München 17.-20.05.2002, Abstr. No. 208-P

Regulation der Sexualsteroidrezeptoren in Rindereileiterepithelzellen in vivo und in vitro
Regulation of sexual steroid receptors in bovine oviduct epithelial cells in vivo and in vitro
Ulbrich, S.E.; Kettler, A.; Einspanier, R.:
Abstractband of Lectures and Poster Presentation, 15th International Symposium of the
Journal of Steroid Biochemistry & Molecular Biology, München 17.-20.05.2002, Abstr. No. 208-P

Effekt eines neuartigen Kokultursystems auf Entwicklung, Stoffwechsel und Genexpression des bovinen in vitro erzeugten Embryos
Effects of a novel co-culture system on development, metabolism and gene expression of bovine embryos produced in vitro
Rief, S.; Sinowatz, F.; Stojkovic, M.; Einspanier, R.; Wolf, E.; Prelle, K.:
Reproduction 124 (2002) S. 543-556
Die Erfassung der verschiedenen Synthese-Leistungen des Rinder-Eileiters waren Ziel eines Projektes, das die hormonabhängige Expression von Enzymen des Lipid-Stoffwechsels quantitativ erfasste und so erstmals die Anwesenheit von wichtigen den Fett-Umsatz regulierenden Enzymen bestätigte. Weitere Untersuchungen zeigten eine zyklusabhängige Modulation von Steroid-Rezeptoren (Gestagen R, Estrogen Ralpha und beta) im bovinen Eileiter. Die direkten Abhängigkeiten von peripheren Steroiden konnten in weiterführenden Zellkulturexperimenten bestätigt werden. In Zusammenhang mit den untersuchten Gameten-Eileiterwechselwirkungen war das Mukopolysaccharid Hyaluronsäure (HA) und eines seiner Rezeptoren (cd44) im Eileiter charakterisiert worden, was seine wichtige Funktion im Wechselspiel der Gameten unterstreicht.
Die in vitro Bedingungen, unter denen aktuell die Rindereizelle im Labor heranreift (IVM), konnten in einer Studie erstmalig besser beurteilt und so ein besser optimiertes Zellkulturmedium identifiziert werden, das die für die Embryonalentwicklung so wichtigen Eileiterzellen in einem ursprünglicheren, körpernäheren Stadium zu erhalten vermag.

Expression des Vascularendothelwachstumsfaktors (VEGF) und seiner Rezeptoren und Effekte während der in vitro Reifung von bovinen Cumulus-Oocyte-Komplexen (COC)
Expression of the vascular endothelial growth factor and its receptors and effects of VEGF during in vitro maturation of bovine cumulus-oocyte complexes (COC)
Einspanier, R.; Schönfelder, M.; Müller, K.; Stojkovic, M.; Kosmann, M.; Wolf, E.; Schams, D.:
Molecular Reproduction and Development 62 (2002) S. 29-36
Eine Studie zur finalen Reifung der Rinder-Eizelle belegte den entscheidenden Einfluss des sehr potenten Wachstumsfaktors VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor): Kurz vor dem Follikelsprung war in vivo eine signifikant erhöhte VEGF-Konzentration zu messen, was bei artifiziellen Reifungen nicht zu verzeichnen war. Wenn zu Beginn einer 24h-Reifung in vitro dieser Wachstumsfaktor zugesetzt wurde, ergab sich aber eine höhere Teilungsrate und Embryo-Vitalität. Es lässt sich daraus ableiten, dass durch genaue Beobachtungen der in vivo-Verhältnisse eine Optimierung der modernen Reproduktionstechniken bewerkstelligt werden kann.

Unterschiedliche Expression von Hyaluronsäuresynthase 2 und 3 sowie Hyaluronsäurerezeptor cd44 in bovinen Cumulus-Oocyte-Komplexen (COC) und Granulosa Zellen während Gonadotropin und Hyaluronan Stimulation
Differential expression of Hyaluronan synthase 2 and 3 as well as Hyaluronan receptor cd44 in bovine cumulus oocyte complexes and mural granulosa cells during gonadotropin and hyaluronan stimulation
Schönfelder, M.; Einspanier, R.:
Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes 110, Suppl. 1 (2002) Abstr. No. v039
Alle Komponenten eines funktionellen Hyaluronsäure-Synthese- und HA-Bindungs-Systems wurden während der bovinen Eireifung analysiert: Abhängig von Gonadotropinen und Steroiden werden alle Synthasen oder Rezeptoren in vivo und in vitro geregelt. Ein Vergleich der Syntheseleistungen von Cumulus vs. Granulosazellen brachte erstaunliche Unterschiede zu Tage. Der Einfluss des Umweltgiftes Tributyl-Zinn (TBT) auf die IVM wurde als erstes Modell dieser Art eingesetzt, um mögliche Veränderungen der Steroidogenese bei der Eizellreifung darzustellen. Eine Verwendung dieses bovinen IVM-Systems zur Umweltverträglichkeitsprüfung diverser Substanzklassen (Disruptoren, Xenobiotika-Test) ist denkbar, um später detaillierte Aussagen zur Wirkung potentiell gefährlicher Substanzen auf die Reproduktion von Säugetieren treffen zu können.

Regulation des Überflusses von VEGF und seiner Rezeptoren VEGF-R2 mit Östradiol und Progesteron im Schweineeileiter und Endometrium
Regulation of the abundance of VEGF and its receptor VEGF-R2 by oestradiol and progesterone in pig oviduct and endometrium
Wollenhaupt, K. ; Tiemann, U.; Welter, H.; Einspanier, R.:
Proceedings der 35. Tagung der Fachgruppe “Fortpflanzung und ihre Störungen” der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft, Leipzig, 14.-15.02.2002, S. 94

Erste Detektion des FGF-Systems im Endometrium von zyklischen und trächtigen Stuten
First detection of the FGF-system in the endometrium of cycling and pregnant mares
Welter, H.; Schams, D.; Bollwein, H.; Einspanier, R.:
Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes 110, Suppl. 1 (2002) Abstr. No. p263
Es konnten verschiedene Effektor- und Wachstumsfaktorsysteme im Uterus-Epithel dieser Tierarten eindeutig charakterisiert und z.T. erstmalig beschrieben werden: Beim Schwein ließ sich das VEGF- und FGF- (fibroblast growth factor)-System in Zusammenhang mit der Frühträchtigkeit diagnostizieren. Besonders zwischen Trächtigkeitstag 1 und 12 zeigte sich eine drastische Veränderung der lokalen endometrialen Expressionsleistung für diese Systeme. Beim Pferd wurde das Problem der schlechten Trächtigkeitsrate bei älteren Stuten mit molekularbiologischen Methoden bearbeitet. Endometriale Biopsieproben konnten von Stuten gewonnen und anschließend untersucht werden. Funktionelle FGF-Systeme sowie NO-generierende Enzyme konnten identifiziert und auch in Relation zu Zyklusstand und Durchblutung des Uterus gesetzt werden. Als sehr potenten Regulatoren im Uterus kommen diesen Faktoren zur Fruchtbarkeitsbestimmung beim Pferd große Erwartungen entgegen.

b) Ovarphysiologie

Expression und Lokalisation von Mitgliedern der IGF Familie im präovulatorischen Rinderfollikel und im Lutealgewebe während verschiedener Phasen des Zyklus und der Gravidität
Expression and localization of IGF family members in bovine antral follicles during final growth and in luteal tissue during different stages of estrous cycle and pregnancy
Schams, D.; Berisha, B.; Kosmann, M.; Amselgruber, WM.:
Domestic Animal Endocrinology 22 (2002) S. 51-72
Das Ziel der Arbeit war mRNA Expression (RT-PCR und RPA), Proteinkonzentration (RIA) and Proteinlokalisation (Immunhistochemie) von Mitgliedern der IGF Familie im Follikel and Gelbkörper des Rindes nachzuweisen. Es konnte gezeigt werden, dass Wachstumshormon (GH) und insulinähnliche Wachstumsfaktoren (IGFs) und die dazugehörigen Bindungsproteine wichtige Funktionen während des Follikelwachstums und Regulation der Gelbkörperfunktion ausüben. GH scheint ein wichtiger Regulator des frühen Follikelwachstums (Gonadotropin unempfindliche Phase) zu sein und ist essentiell für die optimale Funktion des Gelbkörpers. IGF1 ist für die Funktion von Theka- und Granulosazellen wichtig. IGF1 stimuliert nach der Ovulation nicht nur Progesteron und Ocytocin sondern auch VEGF und ist damit auch an der Angiogenese des sich entwickelnden Gelbkörpers beteiligt. IGF2 scheint nur auf Gefäßzellen einzuwirken. Für die IGF-Bindungsproteine 1 - 6 lassen sich deutliche regulatorische Unterschiede für die verschiedenen Phasen nachweisen.

Steroide als lokale Regulatoren der Ovaraktivität bei Nutztieren
Steroids as local regulators of ovarian activity in domestic animals

Schams, D.; Berisha, B.:
Domestic Animal Endocrinology 23 (2002) S. 53-65
Expression von Östrogen und Progesteron Rezeptoren im Follikel und Gelbkörper des Rindes Expression of estrogen and progesterone receptors in follicle and corpus luteum during different developmental and functional stages in bovine ovary Schams, D.; Berisha, B.; Pfaffl, M.W.: Biology of Reproduction 66 (2002) S. 283

Expression von Östrogen und Progesteron Rezeptoren im Rinderovar während Zyklus und Gravidität Expression of estrogen and progesterone receptors in the bovine ovary during estrous cycle and pregnancy Berisha, B.; Pfaffl, W.M.; Schams, D.:
Endocrine 17 (2002) S. 207-214
Das Ziel der vorliegenden Arbeiten war es die mRNA Expression von Östrogenrezeptor alpha (ERalpha), ERbeta und Progesteronrezeptor (PR) mittels block-RT-PCR und real-time RT-PCR (LightCycler) im Follikel und Gelbkörper des Rindes nachzuweisen. Das Zyklusstadium wurde definiert durch makroskopische Bewertung der Ovarien (Follikel und Gelbkörper). Eine Einteilung der Follikel in fünf Gruppen (<0,5; >0,5-5; >5-20; >20-180; >180 ng/ml) erfolgte nach dem Östradiol-17beta Gehalt in der Follikelflüssigkeit. Das Follikelgewebe wurde in Theka Interna (TI) und Granulosazellen (GC) getrennt. Die Gelbkörper (CL) wurden nach dem makroskopisch bestimmten Zyklusstand in folgende Gruppen eingeteilt: Tag 1 - 2, 3 - 4, 5 - 7, 8 - 12, 13 - 17, >18 (Regression) und früh- bzw. spätgravid. ERalpha and ERbeta mRNA in TI (pg/?g RNA) zeigten eine kontinuierliche und signifikante Zunahme der Expression während des Follikelwachstums. Die mRNA Expression von ERalpha und ERbeta in GC (fg/?g RNA) stieg ebenfalls kontinuierlich (aber ohne signifikante Unterschiede) während des Follikelendwachstums an. Die mRNA Expression vom PR in Follikeln (fg/?g RNA) stieg kontinuierlich bis zu Maximalwerten in preovulatorischen Follikeln, mit signifikanten Unterschieden nur für das TI Gewebe. Die höchste mRNA Expression für ERalpha (fg/?g RNA) wurde im CL während der frühlutealen Phase festgestellt. Die mRNA Expression von ERbeta während der frühlutealen Phase war ebenfalls relativ hoch mit nachfolgendem Abfall während der mitlutealen Phase und erneuter signifikanter Zunahme während der spätlutealen Phase und Regression. Während der Gravidität konnten nur relativ niedrige Expressionsspiegel von ERalpha and ERbeta (<25 fg/?g RNA) im CL nachgewiesen werden. Keine signifikanten Unterschiede konnten in der mRNA Expression für den PR im CL während des Zyklus und der Gravidität festgestellt werden. Schlussfolgernd deuten diese Ergebnisse auf eine autocrine/paracrine Rolle der Steroide während des Follikelwachstums, der Gelbkörperanbildung und -funktion im Ovar des Rindes hin.

Expression von Östrogen und Progesteron Rezeptoren im Follikel und Gelbkörper des Rindes
Expression of estrogen and progesterone receptors in follicle and corpus luteum during different developmental and functional stages in bovine ovary 
Schams, D.; Berisha, B.; Pfaffl, M.W.: Biology of Reproduction 66 (2002) S. 283

mRNA Expression von Mitgliedern der Angiotensin und Endothelin Familie während des Endwachstums von Rinderovarfollikeln
The mRNA expression of angiotensin and Endothelin System Members in the bovine ovarian follicles during final follicular growth

Berisha, B.; Schams, D.; Miyamoto, A.:
Journal of Reproduction and Development 48 (2002) S. 573-582
In den letzten Jahren häufen sich die Hinweise, dass spezifische Peptide des Gefäßsystems (Endothelin ET-1 und Angiotensin II) Funktionen im Ovar haben können. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die mRNA Expression von Mitgliedern der Ang II und ET-1 Familie im Follikel des Rindes nachzuweisen. Der gesamte Reproduktionstrakt von Deutschen Fleckvieh Kühen wurde am lokalen Schlachthof gesammelt. Das Zyklusstadium wurde definiert durch makroskopische Bewertung der Ovarien. Eine Einteilung der Follikel in fünf Gruppen (<0,5; >0,5-5; >5-20; >20-180; >180 ng/ml) erfolgte nach dem Östradiol-17beta (E2) Gehalt in der Follikelflüssigkeit (FF). Das Follikelgewebe wurde in Theka interna (TI) und Granulosazellen (GZ) getrennt. Die ACE (Angiotensin Converting Enzyme) mRNA Expression in TI stieg signifikant während des Follikelendwachstums. Im Gegensatz dazu konnte ACE in GZ nicht nachgewiesen werden. Die ECE-1 (Endothelin converting Enzyme 1) mRNA Expression in TI and GZ stieg während dem Follikelendwachstum an. ET-1 mRNA Expression in TI fiel in großen Follikeln ab. Im Gegensatz dazu konnte ET-1 mRNA in GZ nicht nachgewiesen werden (40 Zyklen). Die mRNA Expression für AT1R und AT2R in TI und GZ veränderte sich nicht mit der Follikelentwicklung. Die mRNA Expression für ETR-A, ETR-B in TI war ohne regulatorische Änderungen während der Follikelentwicklung. Im Gegensatz hierzu stieg die mRNA Expression von ETR-A in GZ von großen Follikeln signifikant während des Follikelendwachstums an. Die Ergebnisse zeigen komplexe Interaktionen und geben Hinweise für ein funktionelles Endothelin und Angiotensin System während Follikelendwachstum im Ovar des Rindes.

Expression und mögliche Bedeutung von Mitgliedern des Angiotensin und Endothelin Systems für Gelbkörperfunktion im Ovar des Rindes
The expression and possible role of angiotensin and endothelin system components in bovine corpuslLuteum during estrous cycle and pregnancy

Berisha, B.; Schams, D.; Miyamoto, A.:
Endocrine 19 (2002)
Bedeutung des Endothelin Systems für die Lutealfuktion beim Rind Participation of endothelin system for bovine luteal function Berisha, B.; Schams, D.; Kraetzl, W.-D.: Proceedings der 35. Tagung der Fachgruppe “Fortpflanzung und ihre Störungen” der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft, Leipzig 14.-15.02.2002, S. 98
Experimente deuten darauf hin, dass die vasokonstriktiv wirkenden Peptide Angiotensin und Endothelin eine Schlüsselrolle für Gelbkörperfunktion und während Luteolyse spielen. Gelbkörper (CL) wurden nach dem makroskopisch bestimmten Zyklusstand in folgende Gruppen eingeteilt: Tag 1 - 2, 3 - 4, 5 - 7, 8 - 12, 13 - 18, >18 (Regression) und früh- bzw. spätgravid. Um die Frage der Luteolyse zu klären, wurden Gelbkörper (Tag 8 - 10 des Zyklus) unter exakt definierten Bedingungen; vor und 2, 4, 12, 24, 48 und 64 Stunden nach i.m. Applikation einer luteolytischen Dosis von 500 ?g Cloprostenol gewonnen. Im Gewebe wurde die mRNA Expression von Angiotensin Converting Enzyme (ACE), Angiotensin (Ang II), Ang II Rezeptoren (ATR1, ATR2), Endothelin-1 (ET-1), ET Rezeptoren (ETR-A, ETR-B) sowie die Proteinkonzentration von Ang II und ET-1 im Gewebe bestimmt. Im zyklischen CL wurde eine hohe ET-1 mRNA Expression und Proteinkonzentration während der frühen Lutealphase festgestellt, gefolgt von einer Abnahme während der mittleren Lutealphase und einer signifikanten Zunahme der Expression nach der Regression. Während der Gravidität konnte im Gegensatz zur Proteinkonzentration nur eine relativ niedrige ET-1 mRNA Expression nachgewiesen werden. Die ETR-B mRNA Expression zeigte eine signifikante Zunahme während der Spätlutealphase und besonders nach der Regression. Im Gegensatz dazu wurden während des Zyklus keine bedeutenden Änderungen der ETR-A and ECE mRNA Expression festgestellt. Während der Gravidität war die mRNA Expression von ECE, ETR-A und ETR-B relativ hoch und ohne regulatorische Änderungen. Die Ang II Gewebekonzentration und ATR1 mRNA Expression veränderte sich nicht im Gelbkörper während des Zyklus. Dagegen fiel die ATR2 mRNA während der Mitlutealphase ab und stieg zur höchsten Expression während der Spätlutealphase wieder an. Die mRNA Expression von ACE und ET-1 sowie die Proteinkonzentration von Ang II und ET-1 während induzierter Luteolyse stieg kontinuierlich bis zu maximalen Spiegeln 24 - 48 h nach der PG Injektion an, um danach wieder abzufallen und der ATR2 stieg nach 48 und 64 h an. Die Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass PGF2alpha die lokale Produktion von vasokonstriktiven Peptiden stimuliert, welche an der Hemmung der Progesteronproduktion (funktionelle Luteolyse) durch Konstriktion der Arteriolen und direkte Wirkung auf Lutealzellen (Apoptose) maßgeblich beteiligt sind..

Bedeutung des Endothelin Systems für die Lutealfuktion beim Rind
Participation of endothelin system for bovine luteal function 
Berisha, B.; Schams, D.; Kraetzl, W.-D.: Proceedings der 35. Tagung der Fachgruppe “Fortpflanzung und ihre Störungen” der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft, Leipzig 14.-15.02.2002, S. 98

Mögliche Bedeutung von lokalen Proteinen für die Gelbkörperbildung, -funktion und 
-regression im Ovar des Rindes
Possible role of local proteins for bovine corpus luteum formation, function and luteal regression
Schams, D., Berisha, B.:
Symposium “Egg to the Future”, Lelystad, Niederlande, 12.12.2002, Proceedings (2002) S. 7-14
Angiogene Faktoren (VEGF, FGF und IGF) im Gelbkörper des Rindes Angiogenic factors (VEGF, FGF and IGF) in the bovine corpus luteum Schams, D., Berisha, B.: Journal of Reproduction and Development 48 (2002) S. 233-242
Vasoendothel Wachstumsfaktor(VEGF) und Fibroblasten Wachstumsfaktor (FGF) Familien Mitglieder im Gelbkörper von Nutztieren Vascular endothelial growth factor (VEGF) and fibroblast growth factor (FGF) family members in corpus luteum of farm animals Schams, D.; Berisha, B.: Advances in Reproduction VI (2002) No. 62
Das Ovar stellt ein Organ dar, in dem im Rahmen des Zyklus regelmäßig angiogene Prozesse ablaufen. Ansonsten treten solche Prozesse im erwachsenen Organismus nur noch bei Wundheilung und Tumorgeschehen auf. Ziel der Untersuchungen war, die mRNA Expression, Proteinkonzentration und -lokalisation von VEGF, FGF und IGF, den wichtigsten angiogenen Faktoren, im Gelbkörper des Rindes während verschiedener Phasen in Zyklus und Gravidität zu untersuchen. Die höchste Expression für VEGF und VEGFR2 wird während der frühen Lutealphase gemessen mit nachfolgendem Abfall. Im Gegensatz dazu wird der VEGFR1 zwar deutlich exprimiert, zeigt aber keine regulatorischen Unterschiede. Die Gewebekonzentration von VEGF im Gelbkörpergewebe zeigt ähnlichen Verlauf wie die Expression. Das VEGF Protein ist in den Lutealzellen (Immunhistochemie) lokalisiert. Die mRNA Expression von IGF1 stieg während der Mitlutealphase an. Im Gegensatz dazu war die FGF2 und FGFR mRNA Expression während der frühlutealen Phase am höchsten. FGF2 Protein während Angiogenese (Tag 1 - 5) wurde in Vaskularzellen lokalisiert und in späteren Phasen (mitluteal und Regression) nur in Lutealzellen. Die höchste mRNA Expression von IGF1, IGF2 und IGFR wurde während der frühlutealen Phase festgestellt. IGF1 wurde hauptsächlich in Lutealzellen und begrenzt in Endothelzellen gefunden. Im Gegensatz dazu wurde IGF2 in Fibroblasten und Perizyten von Kapillaren nachgewiesen. Die erhöhte Expression von Mitgliedern der VEGF, FGF und IGF Familien während der frühen Lutealphase (Hauptangiogeneseaktivität) weist auf eine wichtige Rolle dieser Faktoren bei der Vaskularisierung des CL hin. Die immer noch hohe Konzentration von einigen Faktoren nach Abschluss der Angiogenese lässt schließen, dass diese Wachstumfaktor Familien auch für die Aufrechterhaltung der Kapillarfunktion und Lutealfunktion wichtig sind.

Angiogene Faktoren (VEGF, FGF und IGF) im Gelbkörper des Rindes
Angiogenic factors (VEGF, FGF and IGF) in the bovine corpus luteum 
Schams, D., Berisha, B.: Journal of Reproduction and Development 48 (2002) S. 233-242

Vasoendothel Wachstumsfaktor(VEGF) und Fibroblasten Wachstumsfaktor (FGF) Familien Mitglieder im Gelbkörper von Nutztieren 
Vascular endothelial growth factor (VEGF) and fibroblast growth factor (FGF) family members in corpus luteum of farm animals 
Schams, D.; Berisha, B.: Advances in Reproduction VI (2002) No. 62

Angiopoietin und Tie mRNA Expression im bovinen Follikel während Entwicklung, Endreife und Atresie
Angiopoietin and Tie mRNA expression in developing, mature and atretic follicles in the bovine ovary 
Hayashi, K.G.; Acosta, T.J.; Tetsuka, M.; Hayashi, M.; Berisha, B.; Schams. D.; Miyamoto, A.:
Biology of Reproduction 66 (2002) S. 136-137
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war mRNA Expression von Mitgliedern der Angiopoietin Familie im Follikel des Rindes nachzuweisen. Eine Einteilung der Follikel in fünf Gruppen (<0,5; >0,5 - 5; >5 - 20; >20 - 180; >180 ng/ml) erfolgte nach dem Östradiol-17ß (E2) Gehalt in der Follikelflüssigkeit (FF). Das Follikelgewebe wurde in Theka interna (TI) und Granulosazellen (GZ) getrennt. Die mRNA Expression von ANPT-1 während des Follikelwachstums war ohne regulatorische Änderungen. Im Gegensatz dazu fiel die Expression der ANPT-2 mRNA und die ANPT-2/ANPT-1 Ratio in TI signifikant mit dem Follikelwachstum bis zum präovulatorischen Follikel ab. Die Tie-1 und Tie-2 mRNA Expression in der TI stieg signifikant im präovulatorischen Follikel. Im Gegensatz zu ANPT-1 und ANPT-2, wo keine bedeutenden Änderungen zwischen Östradiol positiven und atretischen Follikeln gemessen wurden, fiel die Expression von Tie-1 und Tie-2 in atretischen Follikeln signifikant ab. Die Ergebnisse zeigen komplexe Interaktionen und geben Hinweise für eine wichtige Rolle des Angiopoietin Systems während Follikelendwachstum im Ovar des Rindes.

Relative Änderungen der mRNA Expression von Angiopoietinen und ihren Rezeptoren im bovinen Gelbkörper während PGF2 alpha induzierter Luteolyse
Relative changes in mRNA expression for angiopoietin and receptors Tie in bovine corpus luteum during estrous cycle and prostaglandin F-2 alpha-induced luteolysis
Tanaka, J.; Acosta, T.J.; Berisha, B.; Tetsuka, M.; Kobayashi, S.; Schams, D.; Miyamoto, A.: (SSR-2002, USA)
Biology of Reproduction 66 (2002) S. 286-287
Nach der Ovulation entwickelt sich das CL sehr schnell. Diese Phase ist charakterisiert durch starke Gefäßneubildung (Angiogenese) sowie Proliferation von Lutealzellen. Kürzlich konnte gezeigt werden, dass Mitglieder der Angiopoietin Wachstumsfaktorfamilie die Lutealfunktion regulatorisch beeinflussen können. Ziel dieser Untersuchungen war, die mRNA Expression und Lokalisation von Angiopoietin-1 (ANPT-1), ANPT-2 und ihre Rezeptoren (Tie-1 und Tie-2) im Gelbkörper des Rindes während verschiedener Phasen im Zyklus zu erforschen. Gelbkörper (CL) wurden nach dem makroskopisch bestimmten Zyklusstand in folgende Gruppen eingeteilt: I: Frühlutealphase; II: Mitlutealphase; III: Spätlutealphase und IV: Regression. Um die Frage der Luteolyse zu klären, wurden Gelbkörper unter exakt definierten Bedingungen vor und 2, 4, 12, 24, 48 und 64 Stunden nach i.m. Applikation einer luteolytischen Dosis von 500 ?g Cloprostenol gewonnen.
Die mRNA Expression von ANPT-1 während Frühlutealphase und Regression war niedriger als während Mitlutealphase. Die Expression von ANPT-2 und Tie-1 war ohne regulatorische Änderungen im Vergleich zu Tie-2, wo ein Abfall der Expression in den späten Lutealphasen festgestellt wurde. Die mRNA Expression von ANPT-1 und ANPT-2 während induzierter Luteolyse fiel 2 – 4 h nach der PG Injektion ab. PGF2alpha hat keine Effekte auf die mRNA Expression von Tie-1 und Tie-2 Rezeptoren während der Luteolyse gezeigt. Die erhöhte Ratio ANPT-2/ANPT-1 während der Luteolyse deutet darauf hin, dass ANPT-2 am Prozess der Luteolyse beteiligt ist. ANPT-2 Infusion im in vitro Mikrodialyse System hemmte die Progesteronproduktion in reifen CL.
Die Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass PGF2alpha die lokale Produktion von ANPT-2 stimuliert, welche an der Hemmung der Progesteronproduktion (funktionelle Luteolyse) durch Konstriktion der Arteriolen beteiligt ist. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse daraufhin, dass Mitglieder der Angiopoietin Familie für die Gelbkörperfunktion und Regression eine wichtige Rolle spielen.

Die intraluteale Freisetzung von Angiotensin II und Progesteron in vivo während der frühen Gelbkörperentwicklung bei der Kuh: Wirkung von vasoaktiven Peptiden
Intraluteal release of angiotensin II and progesterone in vivo during Corpora Lutea development in the cow: effect of vasoactive peptides

Kobayashi, S.; Acosta, T.J.; Ozawa, T.; Hayashi, K.; Berisha, B.; Ohtani, M.; Schams, D.; Miyamoto, A.: (SSR-2002, USA) Biology of Reproduction 66 (2002) S. 174-179
Der sich nach der Ovulation rasch entwickelnde Gelbkörper (CL) ist charakterisiert durch starke Angiogenese und Mitose von steroidproduzierenden Zellen. Das Wechselspiel von angiogenen Wachstumsfaktoren und vasoaktiven Peptiden wie Angiotensin (Ang) II, Artrial Natriuretisches Peptid (ANP) und Endothelin 1 (ET-1) spielen hierbei eine wichtige Rolle. Das Ziel der Untersuchungen war: 1. Die Messung von Veränderungen in der Sekretion von vasoaktiven Peptiden und Progesteron innerhalb des sich entwickelnden Gelbkörpers im Vergleich mit Veränderungen der Spiegel in der Ovar- und Jugularvene. 2. Die Wirkung von intraluteal applizierten vasoaktiven Peptiden auf die Ang II- und Progesteronproduktion und 3. die Expression der mRNA für den ANP Typ C Rezeptor im Rinder CL und Endothelzellen. Ein Mikrodialysesystem (MDS) wurde an insgesamt 6 Kühen am Tag 3 nach induzierter Superovulation bei gleichzeitiger Katheterisierung der Ovarvene in multiple CL chirurgisch implantiert. Die Ang II Konzentration im Ovarvenenplasma (OVP) war höher als im Jugularvenenplasma (JUP) während die intraluteale Sekretion stabil blieb. Während der frühen Lutealphase blieben ANP und ET-1 Blutspiegel konstant und waren im MDS nicht nachweisbar. Die Applikation von Ang II über das MDS führte zu erhöhten Progesteronwerten während ANP die Ang II Sekretion stimulierte. ET-1 hatte dagegen keinen Effekt auf Ang II und Progesteron. Die Ergebnisse zeigen, dass sich im präovulatorischen Follikel das ET-Ang-ANP System zu einem Ang-ANP System im sich entwickelnden Gelbkörper verändert, um Angiogenese und Steroidproduktion zu verstärken.

Die intraluteale Freisetzung von Prostaglandin F2alpha und E2 während der Gelbkörperentwicklung bei der Kuh
Intraluteal release of prostaglandin F2alpha and E2 during Corpora Lutea development in the cow
Kobayashi, S.; Acosta, T.J.; Hayashi, K.; Berisha, B.; Ozawa, T.; Ohtani, M.; Schams, D.; Miyamoto, A.: Journal of Reproduction and Development 48 (2002) S. 583-590
Ziel der Untersuchungen war die intraluteale Messung der akuten in vivo Sekretion von PGF2alpha und PGE2 im Rindergelbkörper während der frühen Entwicklung. Ein Mikrodialysesystem wurde in die Gelbkörper von superovulierten Kühen chirurgisch am 1,5 Tag nach der Ovulation implantiert. Die intralutealen PGF2alpha und PGE2 Spiegel waren während der ersten 24 h hoch und fielen danach ab. Ein ähnlicher Verlauf ergab sich auch im Ovarvenenplasma. Die Cylooxygenase 2 mRNA im Gelbkörper von anderen Kühen war in der frühen Lutealphase ebenfalls höher als in den späteren Phasen.

Veränderungen der Prostaglandinsekretion im Rindergelbkörper während der Rückbildung
Changes in prostaglandin secretion by the regressing bovine corpus lutum
Hayashi, K.; Acosta, T.J.; Berisha, B.; Kobayashi, S.; Ohtani, M.; Schams, D.; Miyamoto A.:
Prostaglandins & Other Lipid Mediators 70 (2003) S. 339-349
Die Gelbkörper von 6 Kühen wurden am Zyklustag 8 - 9 mit Mikrodialysemembranen (MDS) implantiert und danach ein Prostaglandinanalog zur Induktion der Luteolyse appliziert. Es konnte ein akuter Anstieg der intralutealen PGF2alpha und PGE2 Freisetzung während der ersten 4 h gemessen werden, gefolgt von einem Abfall für die nächsten 8 Stunden sowie erneuter Anstieg nach 48 - 72 h. Die Konzentrationen im Ovarvenenplasma waren 4 - 13 mal höher als die im Jugularvenenplasma. Die Cyclooxygenase (COX)-2 mRNA Expression stieg signifikant 2 und 24 h nach PG Applikation an. Die Ergebnisse zeigen, dass nach PG Administration die lokale Freisetzung von PGF2alpha, PGE2 und COX-2 mRNA deutlich ansteigt und die lokale Prostaglandinproduktion während des luteolytischen Prozesses besonders während der strukturellen Luteolyse eine Rolle spielt.

c) Plazenta und Embryo

Quantitative Erfassung der fötalen Exposition gegenüber Trenbolonacetat, Zeranol und Melengestrolacetat nach Behandlung trächtiger Kaninchen
Quantitative assessment of foetal exposure to trenbolone acetate, zeranol and melengestrol acetate, following maternal dosing in rabbits
Lange, I.G.; Daxenberger, A.; Meyer, H.H.D;. Rajpert-De Meyts, E.; Skakkebæk, N.E.; Veeramachaneni, D.N.R.: Xenobiotica 32 (2002) S. 641-651
Rückstände von Wachstumsförderern in tierischen Lebensmitteln können hormonal wirksam sein, weshalb sie in Zusammenhang mit möglicher Schadwirkung auf das endokrine System gebracht werden. Obwohl derartige Wirkstoffe potentiell schädlich für den sich entwickelnden Fötus sind, war es bis dato nicht klar, ob und in welchem Ausmaß sie die plazentale Barriere passieren. In unserer Studie diente das Kaninchen als Modelltier. Trächtige Kaninchen wurden ab Tag 14 der Trächtigkeit mit Trenbolonacetat, Zeranol oder Melengestrolacetat behandelt. Die Wirkstoffgehalte im Plasma wurden via Enzymimmunoassay (EIA) gescreent. Rückstände der Muttersubstanzen und ihre Metaboliten wurden am Tag 27 der Trächtigkeit in maternalen und fötalen Geweben mit Hilfe sensitiver und validierter HPLC/EIA-Methoden untersucht. Das Ausmaß der Wirkstoffakkumulation unterschied sich je nach untersuchter Komponente und je nach Gewebe. In einigen Fällen zeichneten sich Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Geschwistern ab.

Expression und Lokalisation von FGF Familie Mitgliedern in der bovinen Plazenta während der Gravidität
Expression and localisation of FGF family members in the bovine placenta throughout gestation

Schams, D.; Pfarrer, C.; Weise, S.; Berisha, B.; Schuler, G.; Hoffmann, B.; Leiser, R.:
Placenta 23 (2002) Abstr. No. P55

Expression von FGF 1, 2 und 7, und seine Rezeptoren FGFR-1 und –2 (IIIb und IIIc) in der bovinen Plazenta während der Gravidität
Expression of FGF 1, 2 and 7, and its receptors FGFR-1 and –2 (IIIb and IIIc) in the bovine placenta throughout gestation
Pfarrer C.; Weise, S.; Berisha, B.; Schuler, G8; Hoffmann, B.; Schams, D.; Leiser, R.:
Proceedings der 35. Tagung der Fachgruppe “Fortpflanzung und ihre Störungen” der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft, Leipzig, 14.-15.02.2002, S. 149
Die Expression der mRNA mittels RT-PCR von Fibroblastenwachstumsfaktoren, FGF1, FGF2 und FGF7, ihrer Rezeptoren (FGFR, FGFR2IIIb und FGFR2IIIc) sowie die Lokalisation von FGF1, FGF2 und FGFR mittels Immunhistochemie wurde in Plazentomen des Rindes während verschiedener Phasen der Gravidität (Tage 150, 220, 240 und 270) bestimmt. Zusätzlich wurden fötale Kotyledonen und maternale Karunkeln mit RT-PCR untersucht.
Immunhistochemisch wurde FGF1 in fast allen Zelltypen der Plazenta gefunden. Positive FGF2 Färbung wurde in Zellkernen von maternalen Stromazellen und schwächer in fötalen und maternalen Epithelzellen nachgewiesen. Für den FGFR war ein starkes Signal im Trophoblast und schwächer im Uterusepithel und Endothel zu erkennen. FGF2 mRNA war deutlich stärker im maternalen Gewebe als im fötalen Gewebe exprimiert und zeigte im Verlauf der Gravidität nur im maternalen eine Abnahme. Die FGF7 Expression war hoch im Karunkelgewebe. Die Expression von FGFR2IIIb und IIIc war im fötalen Gewebe höher und fiel während der Gravidität leicht ab. Die unterschiedlich starke Expression und Lokalisation im Plazentagewebe deutet auf eine wichtige Rolle von FGF Familie Mitgliedern für Angiogenese und Plazentawachstum hin.

Wirkung von Nahrungs beta-Carotin auf die frühembryonale Entwicklung und Uterusflüssigkeitszusammensetzung bei Jungsauen
Effect of dietary beta-carotene on the early embryonic development and uterine fluid composition of gilts Schweigert, F.J.; Krieger, K.; Schnurrbusch, U.; Schams, D.; Gropp, J.:
Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 86 (2002) S. 265-272

 

 

III. Lebensmittelqualitätskontrolle, Rückstands- und Umweltanalytik

Degradierung und möglicher Übertritt von Futter DNA in Schweinen und GeflügelDegradation and possible carry over of feed DNA monitored in pigs and poultry Klotz, A.; Mayer, J.; Einspanier, R.: European Food Research and Technology 214 (2002) S. 271-275

Detektion von beta-Casein- und beta-Lactoglobulinvarianten mittels real-time PCR
Detecting beta-casein and beta-lactoglobulin variants using real-time PCR taking advantage of single nucleotide polymorphisms in milk cell DNA
Einspanier, R.; Klotz, A.; Buchberger, J.; Krause, I.: 6th EAAP/ASAS Workshop 20.07.2002 Quebec, Kanada. Journal of Animal Science 80 Suppl 1 (2002) S. 9
Die Anwendung verschiedener molekulargenetischer Methoden wurde am Beispiel der Qualitätsuntersuchung von Milch und Milchprodukten gezeigt. Nach erfolgreicher Isolierung von Rest-DNA aus Molkereiprodukten konnten mittels selektiver Amplifikationen von Casein und Lactoglobulin Genen nicht nur die Tierart, sondern auch wichtige Proteinvarianten nachgewiesen werden. Dazu wurde erstmals die real-time PCR mittels Hybridisierungs-Proben (LightCycler-Technik) genutzt. Solche effektiven Tierart- oder Milchprotein-Screening-Verfahren können in der Zukunft im Rahmen einer schnelleren Qualitätskontrolle von Milchprodukten eingesetzt werden.

Freisetzung von Sexualhormonen durch unterschiedliche landwirtschaftliche Produktionsformen: Verbleib und mögliche Schadwirkungen in der Umwelt Sex hormones originating from different livestock production systems: Fate and potential disrupting activity in the environment
Lange, I.G.; Daxenberger, A.; Schiffer, B.; Witters, H.; Ibarreta, D.: Meyer, H.H.D.: Analytica Chimica Acta 473 (2002) S. 27-37

IV. Wachstumsphysiologie / Wildtierbiologie

Die Auswirkung einer Antiandrogenbehandlung mit Cyproteronacetat auf die Geweihentwicklung beim Südlichen Pudu (Pudu puda)
Effect of antiandrogen cyproterone acetate on the development of the antler cycle in Southern Pudu (Pudu puda)
Bubenik, G.A.; Reyes, E ; Schams, D.; Lobos, A.; Bartos, L.; Koerner, F.:
Journal of Experimental Zoology 292 (2002) S. 393-401
Der Geweihzyklus beim Pudu ist ähnlich dem von anderen Cerviden. Der Pudu zeigt aber im Gegensatz zu den anderen Hirschen zwei saisonale LH- und Testosterongipfel. Einige Hirschspezies sind sehr empfindlich gegenüber Testosteronschwankungen andere dagegen weniger. Um die Empfindlichkeit des Pudu gegenüber Testosteron zu prüfen, wurden 5 männliche Pudu über 3 Wochen im Februar mit Cyproteronacetat (CA) behandelt, 4 Tiere dienten als Kontrolle. Blutproben wurden 1mal wöchentlich entnommen. Die mit CA behandelten Hirsche warfen 3 Wochen nach Beginn der Behandlung das Geweih ab. Das neue Geweihwachstum begann unmittelbar danach und erreichte gegen Ende April 5 cm Länge, gefolgt von Wachstumsstop, Mineralisierung und Fegen. Die CA Behandlung hatte keine Auswirkung auf die bereits abfallenden LH Blutspiegel. Die Plasmawerte von Testosteron bei den Kontrolltieren stiegen Mitte Februar an, während die von den CA Hirschen bis Ende März stark erniedrigt blieben. Es wurde gefolgert, dass der Südliche Pudu, ähnlich wie der Weißwedelhirsch, sehr empfindlich auf Testosteronschwankungen reagiert.

Quantifizierung von Insulinartigem Wachstumsfaktor (IGF)-1, IGF-1 Rezeptor, IGF-2, IGF-2 Rezeptor, Insulin Rezeptor, Wachstumshormon Rezeptor, IGF-Bindungsproteinen 1, 2 und 3 mRNAs mittels real-time RT-PCR in Rindergeweben
Real-time RT-PCR quantification of insulin-like growth factor (IGF)-1, IGF-1 receptor, IGF-2, IGF-2 receptor, insulin receptor, growth hormone receptor, IGF-binding proteins 1, 2 and 3 in the bovine species
Pfaffl, M.W.; Mircheva Georgieva, T; Penchev Georgiev, L.; Ontsouka, E.; Hageleit, M.; Blum, J.W.:
Domestic Animal Endocrinology 22 (2002) S. 91-102
Die somatotrope Achse mit ihren zahlreichen Hormonen, Wachstumsfaktoren, Rezeptoren sowie Bindungsproteinen nimmt eine zentrale Rolle in der Zelldifferenzierung und Wachstumsphysiologie ein. Ziel dieser Arbeit war es für jeden einzelnen Faktor einen voll quantitativen Test zur exakten Bestimmung der zellulären mRNA Konzentrationen zu entwickeln. Auf der Basis der real-time RT-PCR wurden neun eigenständige Assays entwickelt: Insulinartiger Wachstumsfaktor (IGF)-1, IGF-1 Rezeptor, IGF-2, IGF-2 Rezeptor, Insulin Rezeptor, Wachstumshormon Rezeptor, IGF-Bindungsproteine 1, 2 und 3. Um spezifische Transkripte unbekannter Konzentration im Probenmaterial genau und zuverlässig zu quantifizieren, muss eine externe Kalibrierkurve, basierend auf einem rekombinaten plasmid DNA Standard, hergestellt werden. Die Assays wurden validiert und wiesen hohe Spezifität, hohe Reproduzierbarkeiten und geringste Variationen von maximal 5,3 % auf. Die Empfindlichkeit pro Ansatz liegt bei allen Tests unter 100 mRNA Moleküle und die Standardkurven erlauben einen Quantifizierungsbereich von über 108 Molekülen, über sieben Größenordnungen. Erste Expressionsergebnisse wurden in verschieden Geweben im Rind gezeigt.

Effekte einer synthetischen Progestagenbehandlung auf die Expression verschiedener Steroid Rezeptoren (Androgen Rezeptor, Östrogen Rezeptor alpha und beta, Progesteron Rezeptor) sowie Insulin-like growth factor (IGF)-1 und dessen Rezeptor in Kalbinnen
Effects of synthetic progestagens on the mRNA expression of androgen receptor, progesterone receptor, estrogen receptor alpha and beta, insulin-like growth factor (IGF)-1 and IGF-1 receptor in Heifer tissues

Pfaffl, M.W.; Daxenberger, A.; Hageleit, M.; Meyer, H.H.D.:
Journal of Veterinary Medicine A 49 (2002) S. 57-64
Synthetische Progestagene wie Melengestrol-Acetat (MGA) werden weltweit zur Östrus Synchronisation und in den USA als Wachstumsförderer in der Rindermast eingesetzt. Es wird angenommen, dass MGA das Follikelwachstum und gleichzeitig die endogene Östrogen Produktion stimuliert, aber gleichzeitig die Ovulation inhibiert. Ziel dieser Studie war es den MGA Dosis abhängigen Effekt auf die mRNA Konzentrationen gestagen-sensitiver Faktoren zu untersuchen. Sechs Kalbinnen wurden mit steigenden MGA Konzentrationen (0.5, 1.5 und 5.0 mg/Tag) über 8 Wochen behandelt. Zwei nicht behandelte Kalbinnen wurden als Kontrolltiere herangezogen. Folgende Expressionslevels und deren Regulation unter MGA Einfluss wurden in der Leber, Nackenmuskulatur (m. splenius) und Schultermuskulatur (m. deltoideus) gemessen: Androgen Rezeptor (AR), Östrogen Rezeptor alpha (ER alpha) und beta (ER beta), Progesteron Rezeptor (PR) sowie Insulinartiger Wachstumsfaktor (IGF)-1 und dessen Rezeptor. MGA, Progesteron und Östradiol im Plasma wurden mittels Enzymimmunoassay quantifiziert, die IGF-1 Hormon Konzentrationen im Radioimmunoassay. In den behandelten Tieren konnten erhöhte MGA Plasmakonzentrationen über den gesamten Behandlungszeitraum gemessen werden, dosisabhängig zur behandelten MGA Konzentration. Die Plasma IGF-1 Konzentration der Kontrolltiere blieben unverändert. Die Effekte der Hormonbehandlung auf die endogene Hormonproduktion waren offensichtlich. Die Plasmakonzentrationen von Östradiol und IGF-1 waren in den niedrig dosierten Gruppen erhöht. In der Gruppe mit den höchsten MGA Konzentrationen wurden erniedrigte Progesteron- als auch Östrogenwerte bestimmt. Um die mRNA Expressionen in den Geweben exakt zu quantifizieren, wurde die real-time RT-PCR herangezogen. Es ergaben sich dosisabhängige Regulationen der mRNA Expression für den AR und IGF-1 Rezeptor in der Leber. ER alpha zeigte in der Leber und Nackenmuskulatur nur einen Trend zur höheren Expression. Die PR Expression blieb immer auf konstant niedrigem Niveau und es konnten keine Expressionsunterschiede in den untersuchten Geweben bestimmt werden. Zusammenfassend ist zu sagen, dass wahrscheinlich andere Regulationsmechanismen als die direkten Steroid-Rezeptor-Mechanismen die IGF-1 als auch die ERß Expressionen regulieren.

V. Transcriptomanalytik

Verbesserung der real-time RT-PCR Reproduzierbarkeit durch Optimierung der Primer abhängigen Amplifizierungs-Effizienz Improving quantitative real-time RT-PCR reproducibility by boosting primer-linked amplification efficiency Tichopad, A.; Dzidic, A.; Pfaffl, M.W.:
Biotechnology Letters 24 (2002) S. 2053-2056

Relative Expression Software Tool (REST©) für den gruppenweisen Vergleich und die statistische Auswertung von Expressionsergebnissen in der real-time PCR Relative Expression Software Tool (REST©) for group wise comparison and statistical analysis of relative expression results in real-time PCR
Pfaffl, M.W.; Horgan, G.W.; Dempfle, L.:
Nucleic Acids Research 30 (2002) e36
Der LightCycler kombiniert das schnelle PCR Thermocycling (rapid cycling) mit der online Fluoreszenzdetektion mittels SYBR Green I der RT-PCR Produkte und liefert in schnellster Zeit zuverlässige und exakte Quantifizierungsergebnisse. Die real-time RT-PCR (reverse Transkription mit folgender Polymerase Kettenreaktion) stellt das Mittel der Wahl bei der Quantifizierung von niedrig expremierter mRNA dar. Bei der relativen Quantifizierung wird die Expression eines Zielgenes mit der eines Referenzgens, eines sogenannten Housekeeping Gens verglichen. Wie bereits im Jahresbericht 2001 beschrieben, wurde eine neues Rechenmodell für diese relative Quantifizierung entwickelt. Die relative Expressionsratio (R) wird anhand der PCR Effizienzen (E) und der Differenz der „Crossing Points“ (CP) der zu vergleichenden Ansätze berechnet: einerseits eine unbehandelte Kontrolle versus einer Behandlung. Als Referenz bieten sich die „nicht“ regulierten Housekeeping Gene, wie GAPDH, 18S, Ubiquitin oder Cyclophilin an. Im weiteren ist das Modell mittels der faktor-spezifischen real-time PCR Effizienz (E) korrigiert, da verschiedene Transkripte in einzelnen Geweben unterschiedliche Amplifikationseffizienzen aufweisen. Die relative Quantifizierung anhand des CP in der real-time PCR ist ein neue Strategie der mRNA und cDNA Quantifizierung, unabhängig von einer Standardkurve. Diese quantitative real-time PCR Analyse weist eine hohe Reproduzierbarkeit, hohe Sensitivität und geringe Varianzen der Expressionsergebnisse auf. Sie eignet sich im Besonderen zur Bestätigung von semi-quantitativen Quantifizierungsergebnissen aus DNA Mikroarray, klassischen PCR oder den Northern-Blot Experimenten. Auf Basis der beschriebenen Normalisierung der Genexpressionen einzelner Proben wurde ein Softwaretool für den Gruppenvergleich entwickelt: Relative Expression Software Tool (REST©). Dieses berechnet die Expressionsratio mehrerer Zielgene anhand der Mittelwerte (MW) der CP der Behandlungsgruppe und vergleicht sie mit denen der MW der Kontrollgruppe, bei gleichzeitiger Normalisierung anhand einer Referenz.
Die REST Software wurde auf Basis eines Excel Arbeitsblattes und der Visual Basis Programmiersprache entwickelt und kann daher auf allen Windows gestützten Rechnern betrieben werden. Die Software sowie eine ausführliche Beschreibung können auf der Gene Quantification Homepage heruntergeladen werden: www.wzw.tum.de/gene-quantification.

VI. Verschiedenes

Insulin schwächt die Auswirkungen der Inflammations-Kaskade abInsulin attentuates the systemic inflammatory response to trauma
Jeschke, M.G.; Einspanier, R.; Klein, D.; Jauch, K.W.: Molecular Medicine 8 (2003) S. 443-450
Expressions-Analysen zu ausgewählten mRNA der Inflammations-Kaskade an thermal traumatisierten Ratten wurden erforscht. Erstmalig konnte der Einsatz von exogenem Insulin, das als lebenserhaltend für die Tiere gilt, auf molekularer Ebene erfasst werden. Hierbei zeigte sich, dass Insulin die fatalen Auswirkungen der inflammatorischen Kaskade z.B. durch die Reduktion pro-inflammatorischer Signale (STAT, C/EBP-ß) abzuschwächen vermochte. Möglicherweise kann dieser vorher unbekannte Insulin-Einfluss später auch Verbrennungsopfern in der kritischen ersten Phase beim Überleben helfen.

Insulinartiger Wachstumsfaktor-1 (IGF-1) mRNA und IGF-1 Protein wird in den Zellen des Trabekelwerks im Rinderauge exprimiert
Bovine trabecular meshwork cells express insulin-like growth factor-1 (IGF-1) mRNA and 
protein 
Cao, Y.; Pfaffl, M.W.; Da, B.; Wie, H.:
Der Ophthalmologe 99 (2002) S. 555-558
Insulin-like growth factor-1 gene cloning and protein expression in bovine trabecular meshwork tissue and cells Cao, Y.; Wei, H.; Da, B.; Pfaffl, M.W.; Zhongyu, L.: Journal of Huazhong University of Science and Technology 22 (2002) S. 69-72 Gegenstand der Untersuchungen waren die Bestimmungen ob insulinartiger Wachstumsfaktor-1 (IGF-1) mRNA und das IGF-1 Protein in kultivierten Zellen und in ex vivo Zellen des Trabekelwerks exprimiert werden. Zum Nachweis der IGF-1 mRNA wurde die Reverse Transkription mit folgender Polymerase Kettenreaktion (RT-PCR) angewandt. Das IGF-1 Protein wurde mittels immun-histochemischer Färbung detektiert. Die RT-PCR lieferte ein spezifisches 240 bp IGF-1 Produkt, dessen Sequenz absolut homolog der bekannten bovinen Sequenz ist. Das IGF-1 Protein wurde mit einer spezifischen immun-histochemischen Färbung im Zytoplasma der kultivierten Zellen nachgewiesen. Zusammenfassend ist zu sagen, dass die Zellen des Trabekelwerks IGF-1 mRNA sowie das mature IGF-1 Protein expremieren und in die umliegende Mikroumgebung und in das Augenkammerwasser sekretieren. Das Trabekelwerk wird somit nicht nur durch parakrine sondern auch durch autokrine Effekte beeinflusst. Ob die Regulation der IGF-1 Produktion zum Krankheitsbild des Weitwinkelglaukoms beiträgt und ob die Förderung der autokrinen IGF-1 Effekte in den Zellen des Trabekelwerks zur Behandlung des grünen Stars beiträgt, ist in weiteren Untersuchungen zu klären.


Insulin-like growth factor-1 gene cloning and protein expression in bovine trabecular meshwork tissue and cells
Cao, Y.; Wei, H.; Da, B.; Pfaffl, M.W.; Zhongyu, L.: Journal of Huazhong University of Science and Technology 22 (2002) S. 69-72
Erste molekularbiologische Charakterisierung des bovinen und porcinen Thyroxin-bindenden Globulins Characterization and primary structures of bovine and porcine thyroxine-binding globulin
Janssen, O.; Lahner, H.; Grasberger, H.; Spring, S.; Saller, B.; Mann, K.; Refetoff, S.; Einspanier, R.:
Molecular and Cellular Endocrinology 186 (2002) S. 27-35
Die evolutionsbiologischen Vergleiche zwischen den schon bekannten und den neu beschriebenen TBG-Proteinen ergaben eine hohe Übereinstimmung in Bezug auf die chemisch-physikalischen Eigenschaften dieser wichtigen Hormon-bindenden Proteine und die Struktur-Funktions-Korrelationen.

 

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    Letzte Änderung: 29.10.2015