Fruchtbarkeitsstörungen durch maternalen Stress: Nutzung eines neuen 3D in vitro Systems zur Untersuchung des Einflusses von Kortisol auf die Eileiterphysiologie, auf extrazelluläre Vesikel aus dem Eileiter und die frühe Embryonalentwicklung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Shuai Chen, Ph.D.; Dr. Nares Trakooljul
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung ; Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417759456

Der Präimplantationszeitraum ist eine äußerst sensitive Phase in der Embryonalentwicklung bei Säugetieren. Eine Belastung der Mutter durch Stress hat, besonders in der Transitphase des Embryos durch den Eileiter, negative Auswirkungen auf die Fertilität und frühe embryonale Entwicklung, die höchstwahrscheinlich durch das Eileiterepithel vermittelt werden. Bis jetzt ist jedoch unklar, wie Stresshormone, d. h. Glukokortikoide, lokal die Physiologie des Eileiters regulieren und dadurch die frühe embryonale Umwelt verändern. Extrazelluläre Vesikel (EVs) sind seit kurzem als wichtige Mediatoren in der Embryo-Maternalen Interaktion bekannt. Polarisierte Zellen, z.B. Oviduktepithelien, setzen gerichtet unterschiedliche EV-Populationen auf ihrer luminalen und basolateralen Zelloberfläche frei, was mit herkömmlichen 2D-Zellkulturmethoden nicht untersucht werden kann. Wir haben kürzlich ein kompartimentiertes Air-Liquid-Interface (ALI) Kultursystem für Eileiterepithelzellen (OEC) verschiedener Spezies (Maus, Schwein und Rind) etabliert. Dieses System erhält die polarisierte Differenzierung der Epithelzellen, ermöglicht die Bildung und Gewinnung von apikaler „Eileiterflüssigkeit“ und sogar die Entwicklung von Embryonen auf der apikalen Zellseite. In Übereinstimmung mit dem 3R-rinzip werden wir in diesem Projekt Schweine- und Rinder-ALI-OEC einsetzen, die auf Schlachthof-Nebenprodukten basieren, um zu untersuchen: 1) welche Effekte Kortisol direkt auf die Physiologie des Eileiterepithels hat; 2) ob Kortisol mit der Wirkung ovarieller Steroidhormone, die die Funktion des Eileiterepithels während des Östruszyklus regulieren, interferiert; 3) ob und wie EVs aus dem Eileiterepithel als Reaktion auf Kortisol verändert werden; 4) welche Auswirkungen Kortisol auf die Komposition des Eileitersekretes und (als Konsequenz) auf sich entwickelnde Embryonen hat. Wir werden High-Throughput "-Omics" und integrative Analysen auf OEC-, EV- und Embryonalebene anwenden, um die komplexen biologischen Netzwerke, die durch den mütterlichen Kortisolüberschuss beeinflusst werden, aufzudecken. In diesem Projekt werden somit Mechanismen des Einflusses von Kortisol auf die frühe embryonale Mikroumgebung aufgeklärt, was tiefe Einblicke in den Zusammenhang zwischen Stress und Unfruchtbarkeit bei Säugetieren ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen