Persistent environmental pollutants were examined for their interaction with the glucocorticoid hormone system. The focus was placed on interference with the glucocorticoid synthesis and the glucocorticoid-signalling pathway in various in vitro test systems. Several aryl methyl sulphones competitively inhibited CYP11B1 activity in mouse adrenocortical Y1 cells. The DDT metabolite, 3-methylsulphonyl-2,2’-bis(4-chlorophenyl)-1,1’-dichloroethene (3-MeSO2-DDE) had a higher affinity to the enzyme than the endogenous substrate, 11-deoxycorticosterone. In fact, 3-MeSO2-DDE (Ki 1.6 μM) was almost as potent as the drug metyrapone (Ki 0.8 μM), a well-known inhibitor of the enzyme. 3-MeSO2-DDE inhibited CYP11B1 activity in human adrenocortical H295R carcinoma cells, and at higher concentrations the CYP21 activity. The human H295R cell line seems to be a useful test system for studies of enzyme activities and could be used to screen endocrine disrupting chemicals interfering with the glucocorticoid hormone synthesis. Several chiral PCB methyl sulphones and the fungicide tolylfluanid proved to be antagonists to the glucocorticoid receptor (GR) in rat hepatoma cells and/or Chinese hamster ovary cells stable transformed with a human GR and a responsive reporter vector. The 4-methylsulphonyl-2,3,6,2’,4’,5’-hexachlorobiphenyl (4-MeSO2-CB149) enantiomers had similar antagonistic effect on the GR. Co-exposure of substances led to additive inhibitory effects on glucocorticoid-regulated protein synthesis in rat hepatoma cells. In general, 4-substituted but not 3-substituted methylsulphonyl-PCBs interacted with the glucocorticoid hormone system. In the environment, humans and wildlife are constantly exposed to a wide range of chemicals. Considering the effects of these substances via mechanisms of actions described in this thesis, interference of xenobiotics with the glucocorticoid hormone system deserves further attention. In conclusion, environmental pollutants can interact with the glucocorticoid hormone system in vitro, yet the effects of the tested substances on this hormone system remain to be established in vivo.

CYP27A1 and CYP7B1 are widely expressed in various human tissues and are two key enzymes involved in the pathways for conversion of cholesterol to bile acids. Also, CYP27A1 is involved in bioactivation of vitamin D3 and CYP7B1 plays a role in 7alpha-hydroxylation of dehydroepiandrosterone and other steroids. Both enzymes have been reported to be relevant to prostate cell proliferation. The current study examines the hormonal regulation of CYP27A1 and CYP7B1. CYP7B1 was shown to be regulated by estrogens and androgens in human embryonic kidney HEK293 and prostate cancer LNCaP cells. Quantitation of CYP7B1 mRNA in adult and fetal human tissues showed markedly higher CYP7B1 mRNA levels in fetal tissues compared with the corresponding adult ones, except in the liver. This indicates a tissue-specific, developmental regulation of CYP7B1 and suggests an important function for this enzyme in fetal life. CYP7B1 regulation by estrogens may be of importance in fetal development and in other processes where CYP7B1 is involved, including cholesterol homeostasis, cellular proliferation, and CNS function. The regulation of CYP7B1 by sex hormones also suggests an important role for CYP7B1 in balancing prostate hormone levels in human cells. Results show that CYP27A1 can be regulated by dexamethasone, growth hormone, IGF-1, PMA, estrogens and androgens in liver-derived HepG2 cells. Dexamethasone, growth hormone and IGF-1 stimulated the promoter and endogenous activity of CYP27A1, whereas thyroid hormones and PMA inhibited CYP27A1. The regulatory effects of estrogens and androgens are different depending on the cell types. Thus, the results imply that human CYP27A1 gene is a target for estrogens and androgens, and the expression of CYP27A1 may be affected by endogenous sex hormones and pharmacological compounds with estrogenic or androgenic effects. The mechanism for the dexamethasone-induced effect on the human CYP27A1 promoter was examined. A GRE was identified important for GR-mediated regulation of CYP27A1 transcriptional activity.

Rheumatoid arthritis (RA) is a common chronic inflammatory disease that affects about 1% of the Western population. Glucocorticoids (GC) are widely used for the treatment of RA and other immune-mediated diseases, such as asthma, but their use is associated with adverse effects on bone metabolism. Because of that, new selective GC receptor (GR) agonists (SEGRAs) with the potential for an improved risk/benefit profile have been developed. Compound A (CpdA) is a novel SEGRA, which showed an improved risk/benefit profile concerning glucose metabolism, however the effects on bone are not well investigated yet. Initial in vitro studies of our group showed bone-sparing potential of CpdA. The aim of this study was to investigate whether CpdA also possesses beneficial effects on bone in vivo. Therefore, the first step was to explore the effects of CpdA on healthy bone metabolism, followed by the analysis of the anti-inflammatory potential in a murine model of RA. To mimic the effects of continuous therapy, bone loss was induced in FVB/N mice by implanting slow-release pellets containing placebo, prednisolone (PRED; 3.5 mg), or CpdA (3.5 mg). After four weeks, mice were killed and the effects on the skeleton were examined. By performing in vitro studies with human bone marrow stromal cells (BMSC) and murine osteocyte-like cells (MLO-Y4 cells), the underlying mechanisms were assessed. Here, we focused on the RANKL/OPG ratio as a marker for the osteoclastogenic potential as well as on the Wnt signaling pathway. Whereas PRED reduced the total and trabecular bone density in the femur and in the spine, CpdA did not influence these parameters. These results were confirmed by histomorphometry as the mineral apposition rate was decreased by PRED whereas the number of osteoclasts was increased. Reduced bone formation was furthermore paralleled by a decline in the serum bone formation marker pro-collagen type 1 N-terminal peptide (P1NP) and decreased skeletal expression of osteoblast markers, as well as increased serum levels of the osteoblast inhibitor dickkopf-1 (Dkk-1). Additionally, serum CTX-1 and the RANKL/OPG ratio in the bone tissue were increased by PRED. None of these effects were observed with CpdA. Moreover, CpdA did not increase the RANKL/OPG ratio in MLO-Y4 cells and failed to transactivate Dkk-1 expression in bone tissue, BMSC, and osteocytes. To analyze the anti-inflammatory properties of CpdA, arthritis was induced in DBA/1 mice by injection of type II collagen. After disease onset, mice were treated for ten days with PBS (placebo), dexamethasone (DEX; 100 µg/mouse), or CpdA (300 µg/mouse). The latter was able to decrease disease activity, paw swelling, and paw temperature, but was less potent compared to DEX. In addition, T cells isolated from CpdA- and DEX-treated animals were less active based on proliferation rates after stimulation with type II collagen and produced smaller amounts of interferon-γ as compared to T cells from PBS-treated mice. The weaker potency of CpdA as compared to DEX in preventing infiltration of inflammatory cells, induction of osteoclastogenesis, and destruction of articular cartilage was confirmed by histological assessment of the joints. While CpdA was unable to prevent inflammation-induced bone loss, it did not aggravate bone loss or alter bone density in healthy control mice. In conclusion, this study underlines the bone-sparing potential of CpdA compared to conventional GC in a murine model of GC-induced bone loss. Even though a moderate anti-inflammatory potential of CpdA was demonstrated, it was unable to prevent inflammation-induced bone loss. Despite the bone-sparing effects of CpdA in healthy mice, its narrow therapeutic window limits its use in clinical practice. Nevertheless, this study highlights important molecular mechanisms of GC-induced bone loss showing that by avoiding increases in the RANKL/OPG ratio or Dkk-1 in osteoblast lineage cells, GC-induced bone loss may be improved. / Rund 1% der westlichen Bevölkerung leidet an rheumatoider Arthritis, einer chronischen Entzündung der Gelenke. Für deren Behandlung werden häufig Glukokortikoide (GC) eingesetzt. Trotz ihrer potenten entzündungshemmenden Wirkung ist ihr Einsatz aufgrund der negativen Auswirkungen auf den Knochenstoffwechsel eingeschränkt. Um ein besseres Risiko/Nutzen-Profil zu erzielen, wurden selektive GC-Rezeptoragonisten (SEGRAs) entwickelt, die weiterhin potent anti-inflammatorisch wirken, während negative metabolische Effekte ausbleiben. Compound A (CpdA) ist ein Vertreter dieser Gruppe, der in Mäusen ein verbessertes Behandlungsprofil hinsichtlich des Glukosestoffwechsels zeigte. Die Wirkung auf den Knochen wurde bisher nur unzureichend untersucht. Erste in vitro Ergebnisse unserer Gruppe zeigten knochenfördernde Eigenschaften von CpdA. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, ob CpdA auch in vivo ein knochenschonendes Potenzial besitzt. Dafür wurden zunächst die Effekte von CpdA auf den gesunden Knochenstoffwechsel untersucht, um anschließend seine Wirkung in einem Mausmodell der rheumatoiden Arthritis zu testen. Um die Effekte einer Dauertherapie mit CpdA nachzustellen, wurden Slow-release-Pellets mit Plazebo, Prednisolon (PRED; 3,5 mg) beziehungsweise CpdA (3,5 mg) in FVB/N-Mäuse implantiert. Nach vier Wochen wurden die Effekte der Substanzen auf den Knochen untersucht. Um mögliche zugrundeliegende Mechanismen zu eruieren, wurden humane Knochenmarkszellen und murine Osteozyten-ähnliche Zellen (MLO-Y4-Zellen) genutzt. In diesen wurde der Einfluss der Substanzen auf das RANKL/OPG-Verhältnis, als einen Marker der Osteoklastenfunktion, sowie auf Dickkopf-1, einen Inhibitor des Wnt-Signalwegs, getestet. Während PRED die totale und trabekuläre Knochendichte im Femur und der Wirbelsäule verminderte, zeigte CpdA keinen Einfluss auf diese Parameter. Diese Ergebnisse wurden durch die histomorphometrische Analyse bestätigt und zeigten des Weiteren, dass PRED die Mineralanbaurate reduzierte während es die Anzahl der Osteoklasten erhöhte. Die verminderte Osteoblastenfunktion ging mit einer Abnahme der Knochenformationsmarker im Serum und im Knochengewebe einher. Außerdem wurden der Resorptionsmarker im Serum und das RANKL/OPG-Verhältnis im Knochengewebe von PRED erhöht. Bei CpdA-behandelten Tieren wurden keine dieser Effekte beobachtet. Zudem wurde das RANKL/OPG-Verhältnis in vitro in MLO-Y4-Zellen durch CpdA nicht beeinflusst und auch die Transaktivierung von Dkk-1 im Knochengewebe, in Knochenmarkszellen und Osteozyten blieb aus, was somit eine mögliche Erklärung für die knochenschonende Wirkung von CpdA darstellen könnte. Um die entzündungshemmenden Eigenschaften von CpdA zu untersuchen, wurde mittels einer Kollageninjektion Arthritis in DBA/1-Mäusen induziert. Nachdem die Mäuse eine Arthritis entwickelt hatten, wurden sie jeden zweiten Tag über eine Dauer von zehn Tagen mit PBS (Vehikel), Dexamethason (DEX; 100 µg/Maus) oder CpdA (300 µg/Maus) behandelt. CpdA war in der Lage die Krankheitsaktivität, die Pfotendicke und die Pfotentemperatur zu senken. Dabei war es aber nicht so effektiv wie DEX. Außerdem konnte gezeigt werden, dass T-Zellen, die aus CpdA- und DEX- behandelten Tieren isoliert und mit Kollagen stimuliert wurden, basierend auf ihrer Proliferationsrate weniger aktiv waren und geringere Mengen an Interferon-γ produzierten, als T-Zellen, die aus PBS-behandelten Tieren entnommen wurden. Das schwächere entzündungshemmende Potenzial von CpdA, verglichen mit DEX, wurde mittels der histologischen Analyse der Gelenke bestätigt. Es konnte eine höhere Infiltration von Entzündungszellen, sowie eine erhöhte Osteoklastogenese und Knorpelzerstörung in CpdA-behandelten Tieren beobachtet werden. Obwohl CpdA nicht in der Lage war, vor dem entzündungsbedingten Knochenverlust zu schützen, verschlimmerte es weder den Knochenverlust, noch veränderte es die Knochendichte in gesunden Kontrollmäusen. Diese Studie zeigt das knochenschonende Potenzial von CpdA in einem Mausmodell des GC-induzierten Knochenverlustes und bestätigt die moderaten entzündungshemmenden Eigenschaften von CpdA in vivo. Trotz der knochenschonenden Effekte von CpdA in gesunden Mäusen wird sein Einsatz in der klinischen Praxis durch die schmale therapeutische Breite erschwert. Trotz alledem deutet unsere Studie mit CpdA auf wichtige molekulare Mechanismen hin. Somit könnte durch das Verhindern der Erhöhung des RANKL/OPG-Quotienten oder von Dkk-1 in osteogenen Zellen, der durch GC verursachte Knochenverlust möglicherweise verhindert werden.

In contrast to most teleost fish that are ammoniotelic, the gulf toadfish (Opsanus beta) is both facultatively ureogenic and ureotelic. In vivo pharmacological manipulations were used to show that lowering circulating cortisol levels or blocking glucocorticoid receptors (GR) enhanced both urea excretion and urea pulse size. These findings demonstrated that changes in pulsatile urea excretion in the toadfish are mediated by the permissive action of cortisol through GRs. Measurement of urea transport across isolated basolateral gill membranes revealed a cortisol-sensitive carrier mechanism. Cortisol infusion in vivo significantly reduced urea transport capacity, suggesting that cortisol inhibits the recruitment of urea transport proteins (UT) to the basolateral membrane to ultimately decrease the size of the urea pulse in toadfish. A 1.2 kb fragment of the upstream transcription start site for the toadfish urea transporter (tUT) gene was isolated and in silico analysis revealed the presence of several putative glucocorticoid response element (GRE) half sites. Toadfish provided with this regulatory sequence in a reporter gene construct showed increased reporter gene transcription driven by cortisol. The data indicated that cortisol-mediated upregulation of tUT mRNA by GREs may be necessary to maintain tUT activity. Four Rhesus (Rh) glycoproteins (Rhag, Rhbg, Rhcg1, Rhcg2) were isolated from toadfish; these sequences grouped with those of other vertebrates coding for membrane channels that transport ammonia. In vivo increases in circulating cortisol reduced branchial Rh glycoprotein expression and decreased ammonia excretion. These changes were accompanied by cortisol-induced increases in glutamine synthetase activity, an enzyme that captures ammonia for urea synthesis. Taken together, the data indicated that cortisol reduces the loss by branchial excretion of ammonia, instead favouring biochemical pathways that convert ammonia to urea. This thesis confirms that nitrogen excretion in toadfish is controlled and regulated in fashions unlike those in other teleosts. The results demonstrate the importance of the GR signaling pathway in mediating changes in both urea and ammonia transport through molecular mechanisms. As a whole, the data provide a new understanding of branchial nitrogen excretion in the gulf toadfish and enhance our evolutionary perspective of the integrated biological systems involved in nitrogen excretion in fish.

In contrast to most teleost fish that are ammoniotelic, the gulf toadfish (Opsanus beta) is both facultatively ureogenic and ureotelic. In vivo pharmacological manipulations were used to show that lowering circulating cortisol levels or blocking glucocorticoid receptors (GR) enhanced both urea excretion and urea pulse size. These findings demonstrated that changes in pulsatile urea excretion in the toadfish are mediated by the permissive action of cortisol through GRs. Measurement of urea transport across isolated basolateral gill membranes revealed a cortisol-sensitive carrier mechanism. Cortisol infusion in vivo significantly reduced urea transport capacity, suggesting that cortisol inhibits the recruitment of urea transport proteins (UT) to the basolateral membrane to ultimately decrease the size of the urea pulse in toadfish. A 1.2 kb fragment of the upstream transcription start site for the toadfish urea transporter (tUT) gene was isolated and in silico analysis revealed the presence of several putative glucocorticoid response element (GRE) half sites. Toadfish provided with this regulatory sequence in a reporter gene construct showed increased reporter gene transcription driven by cortisol. The data indicated that cortisol-mediated upregulation of tUT mRNA by GREs may be necessary to maintain tUT activity. Four Rhesus (Rh) glycoproteins (Rhag, Rhbg, Rhcg1, Rhcg2) were isolated from toadfish; these sequences grouped with those of other vertebrates coding for membrane channels that transport ammonia. In vivo increases in circulating cortisol reduced branchial Rh glycoprotein expression and decreased ammonia excretion. These changes were accompanied by cortisol-induced increases in glutamine synthetase activity, an enzyme that captures ammonia for urea synthesis. Taken together, the data indicated that cortisol reduces the loss by branchial excretion of ammonia, instead favouring biochemical pathways that convert ammonia to urea. This thesis confirms that nitrogen excretion in toadfish is controlled and regulated in fashions unlike those in other teleosts. The results demonstrate the importance of the GR signaling pathway in mediating changes in both urea and ammonia transport through molecular mechanisms. As a whole, the data provide a new understanding of branchial nitrogen excretion in the gulf toadfish and enhance our evolutionary perspective of the integrated biological systems involved in nitrogen excretion in fish.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri--Columbia, 1999. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 128-129). Also available on the Internet.

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Die Fitness-limitierende Ressource für die meisten männlichen Primaten ist die unteilbare Befruchtung von Weibchen. Daher herrscht in der Regel ein aggressives Konkurrenzverhalten unter Männchen, um sich den Zugang zu fertilen Weibchen zu sichern. Jedoch zeigen Männchen unterschiedlicher Arten eine erhebliche Variation in ihrer Aggressivität. In manchen Arten kann sogar ein kooperatives Verhalten zwischen Männchen beobachten werden, das meist mit weniger angespannten und toleranteren Sozialbeziehungen verbunden ist. Die proximaten und ultimaten Ursachen für diese interspezifische Variation werden durch verschiedene Aspekte des Sozialsystems einer Art bedingt, jedoch sind die zugrundeliegenden Ursachen noch nicht vollständig geklärt. Paviane (Papio spp.) stellen ein gut geeignetes Modell dar, um die Grundlage von männlicher Aggressivität und Toleranz zu untersuchen, da die unterschiedlichen Arten dieser Gattung eine erhebliche Variation in männlichem Konkurrenzverhalten und in anderen Aspekten ihrer Sozialsysteme zeigen. Männliche Bärenpaviane (P. ursinus) im südlichen und männliche Guineapaviane (P. papio) im westlichen Afrika scheinen dabei entgegengesetzte Extrema von Aggressivität und Toleranz darzustellen. Das Ziel meiner Promotion war daher, verschiedene Aspekte der männlichen Dominanzbeziehungen in den beiden Arten zu untersuchen und zu vergleichen. Bärenpaviane leben in stabilen Gruppen mit mehreren Männchen und mehreren Weibchen, in denen geschlechtsreife Männchen in benachbarte Gruppen abwandern. Dort versuchen sie mit Hilfe von aggressivem Verhalten einen hohen Rang zu erlangen, da ihnen dieser ein Vorrecht („Priority of access“) auf fertile Weibchen verschafft und über den reproduktiven Erfolg eines Männchens bestimmt. Im Gegensatz dazu leben Guineapaviane in einer mehrschichtigen (“multi-level“) Gesellschaft, in der nahverwandte Männchen häufig in der gleichen Gruppe verbleiben. Die Sozialbeziehungen zwischen Männchen scheinen dabei vor allem durch eine niedrige Frequenz agonistischer Interaktionen und eine hohe räumliche Toleranz sowie Kooperation gekennzeichnet zu sein. Daher stellen Aggressionen in dieser Art scheinbar nicht das primäre Mittel in der Konkurrenz um den Zugang zu Weibchen dar. Bisher gab es noch keine vergleichbaren Daten, um diese Vermutung über Verhaltensunterschiede zwischen den beiden Arten zu überprüfen. Daher war ein Ziel meiner Dissertation die Aggressivität und räumliche Toleranz zwischen männlichen Bärenpavianen im Moremi Game Reserve, Botsuana, und männlichen Guineapavianen im Parc National de Niokolo Koba, Senegal, zu vergleichen. Unterschiede in männlicher Konkurrenz spiegeln sich auch in unterschiedlichen altersabhängigen Verläufen des Reproduktionserfolgs wider. Bei Primaten ist dieser Verlauf wiederum mit Variation im Testosteronspiegel verbunden. Neben diesen Langzeitverläufen wurde gezeigt, dass zusätzliche, kurzfristige Anstiege in Testosteronspiegeln ein aggressives Verhalten während der Konkurrenz um Paarungspartner fördern (‚Challenge hypothesis‘). Das zweite Ziel meiner Dissertation war daher, den Zusammenhang zwischen Testosteron und dominanzbezogener Aggression zu untersuchen, indem ich die Variation in Testosteronspiegeln in Bezug auf Alter, Aggression, und Dominanzbeziehungen analysiert habe. Die Art und Weise, wie Individuen konkurrieren, beeinflusst auch, wie physiologische Kosten (oder ‚allostatic load‘) zwischen Individuen unterschiedlichen Dominanzstatus verteilt sind. Diese Kosten spiegeln sich in inter-individuellen Differenzen in Glucocorticoidspiegeln wider. Das dritte Ziel meiner Arbeit war daher die Effekte von männlichen Sozialbeziehungen auf physiologische Kosten zu untersuchen, indem ich die Variation in Glucocorticoidspiegeln in Relation zu Dominanzstatus zwischen Bären- und Guineapavianen analysiert habe. Inter-individuelle Unterschiede in Aggressivität sind stark erblich bedingt. Daher ist zu vermuten, dass auch Unterschiede zwischen Arten eine genetische Grundlage haben. Die beiden Längenpolymorphismen 5-HTTLPR - im Gen des Serotonintransporters - und MAOALPR - im Gen der monoaminen Oxidase A - beeinflussen die Aktivität des serotonergen Neurotransmittersystems und wurden mit Variation von Aggressivität in Verbindung gebracht. Verschiedene Allele dieser beiden Loci könnten daher auch mit Artunterschieden bei Pavianen gekoppelt sein. Das vierte Ziel meiner Dissertation war daher, Allele dieser beiden Loci zwischen fünf Pavianarten zu vergleichen. Durch die Erhebung der ersten unmittelbar vergleichbaren Verhaltensdaten für männliche Bären- und Guineapaviane konnte ich zeigen, dass männliche Bärenpaviane häufiger in agonistische Interaktionen verwickelt sind als Guineapaviane. Im Gegensatz dazu zeigen Guineapaviane eine höhere räumliche Toleranz gegenüber anderen Männchen und tauschen manchmal sogar affiliatives Verhalten aus. Des Weiteren zeigten männliche Bärenpaviane konsistente Dominanzbeziehungen und eine lineare Hierarchie, während die Linearität der Hierarchien von Guineapavianen allgemein niedriger war. Diese Beobachtungen stimmen mit vorherigen Beobachtungen über männliche Sozialbeziehungen in beiden Arten überein. Dies bedeutet, dass die beiden Arten sich tatsächlich in der Intensität von männlicher Wettbewerbskonkurrenz („contest competition“) unterscheiden. In keiner der beiden Arten konnte ein Zusammenhang zwischen Testosteronspiegel und Alter oder Dominanzrang gefunden werden. Es gab jedoch einen statistischen Trend, dass in Bärenpavianen der Testosteronspiegel mit Aggressivität korreliert. Dies wurde zuvor nur in Perioden beobachtet, in denen Männchen hoher Dominanzränge von anderen Männchen herausgefordert wurden (d.h. „unstabile Perioden“). Dies war in der vorliegenden Studie nicht der Fall. Jedoch könnten eine kurz zuvor beobachtete Teilung der Gruppe und darauf folgende regelmäßige Begegnungen der beiden neu entstandenen Gruppen eine ähnliche Situation verursacht haben. In Guineapavianen waren Testosteronspiegel nicht mit der Häufigkeit von agonistischen Verhalten korreliert. Dies könnte daran liegen, dass solche Verhalten in dieser Art keine bedeutende Rolle in der Konkurrenz um Paarungsmöglichkeiten spielen. Hochrangige männliche Bärenpaviane zeigten höhere Glucocorticoidspiegel als niedrigrangigere Männchen. Auch dies wurde bei Bärenpavianen bisher nur während „unstabiler Perioden“ beobachtet und weist wieder darauf hin, dass die unübliche Teilung der Gruppe eine ähnliche Situation hervorgerufen haben kann. In Guineapavianen korrelierten Glucocorticoidspiegel nicht mit Dominanzpositionen, was die Vermutung unterstütz, dass Dominanzränge in dieser Art wenig oder keine Bedeutung haben. Ein Vergleich von 5-HTTLPR und MAOALPR Allelen zwischen fünf Arten von Pavianen lässt vermuten, dass der 5-HTTLPR-Genotyp nicht mit interspezifischer Variation im Verhalten in Verbindung steht; dieser Locus war in fast allen Arten monomorph. Ein erweiterter Vergleich zwischen mehreren Arten von Pavianartigen (Papionini) deutete aber an, dass dieser Locus während der historischen Ausbreitung von Makaken nach Asien sehr wahrscheinlich unter Selektionsdrücken stand. Die Bedeutung dieser Variation muss noch untersucht werden, könnte aber eventuell mit Unterschieden in der Umwelt der jeweiligen Arten zusammenhängen. Im Gegensatz dazu war der Locus MAOALPR polymorph und das Muster verschiedener Allele passte überwiegend mit den vermuteten Verhaltensunterschieden zwischen Pavianarten zusammen. Die beobachtete Variation in diesem Locus bietet daher eine gute Möglichkeit, um genetisch bedingte Verhaltensunterschiede zwischen verschiedenen Pavianen genauer zu untersuchen und dadurch die genetischen Grundlagen der Variation in Aggressivität bei Primaten besser zu verstehen. Zusammengefasst hat meine Dissertation grundlegende Einblicke in die proximaten Ursachen und Kosten der Unterschiede in männlicher Dominanzbeziehungen zwischen Pavianarten geliefert. Erste Daten weisen darauf hin, dass Verhaltensunterschiede in Bezug auf Aggressivität zwischen Pavianen mit dem MAOALPR-Genotyp verbunden sind. Eine Untersuchung dieses Locus im Zusammenhang mit Neurotransmitter-Aktivität und Verhalten könnte daher weitere Aufschlüsse über die proximaten Mechanismen geben, die unterschiedlichen Aggressivitätsmustern in Primaten unterliegen. Verhaltensbeobachtungen und Glucocorticoid-Messungen lassen vermuten, dass die reproduktive Strategie von männlichen Guineapavianen mit weniger „offensichtlichen“ Kosten verbunden ist. Daher könnten eine Untersuchung der Mechanismen, die den Zugang zu Weibchen bei Guineapavianen regeln, und ein Vergleich des reproduktiven Erfolgs zwischen unterschiedlichen Männchen weitere Einblicke in die Evolution von reproduktiven Strategien und damit von Aggressivitäts- und Toleranzunterschiede zwischen männlichen Primaten liefern.

In contrast to most teleost fish that are ammoniotelic, the gulf toadfish (Opsanus beta) is both facultatively ureogenic and ureotelic. In vivo pharmacological manipulations were used to show that lowering circulating cortisol levels or blocking glucocorticoid receptors (GR) enhanced both urea excretion and urea pulse size. These findings demonstrated that changes in pulsatile urea excretion in the toadfish are mediated by the permissive action of cortisol through GRs. Measurement of urea transport across isolated basolateral gill membranes revealed a cortisol-sensitive carrier mechanism. Cortisol infusion in vivo significantly reduced urea transport capacity, suggesting that cortisol inhibits the recruitment of urea transport proteins (UT) to the basolateral membrane to ultimately decrease the size of the urea pulse in toadfish. A 1.2 kb fragment of the upstream transcription start site for the toadfish urea transporter (tUT) gene was isolated and in silico analysis revealed the presence of several putative glucocorticoid response element (GRE) half sites. Toadfish provided with this regulatory sequence in a reporter gene construct showed increased reporter gene transcription driven by cortisol. The data indicated that cortisol-mediated upregulation of tUT mRNA by GREs may be necessary to maintain tUT activity. Four Rhesus (Rh) glycoproteins (Rhag, Rhbg, Rhcg1, Rhcg2) were isolated from toadfish; these sequences grouped with those of other vertebrates coding for membrane channels that transport ammonia. In vivo increases in circulating cortisol reduced branchial Rh glycoprotein expression and decreased ammonia excretion. These changes were accompanied by cortisol-induced increases in glutamine synthetase activity, an enzyme that captures ammonia for urea synthesis. Taken together, the data indicated that cortisol reduces the loss by branchial excretion of ammonia, instead favouring biochemical pathways that convert ammonia to urea. This thesis confirms that nitrogen excretion in toadfish is controlled and regulated in fashions unlike those in other teleosts. The results demonstrate the importance of the GR signaling pathway in mediating changes in both urea and ammonia transport through molecular mechanisms. As a whole, the data provide a new understanding of branchial nitrogen excretion in the gulf toadfish and enhance our evolutionary perspective of the integrated biological systems involved in nitrogen excretion in fish.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2004. / Härtill 4 uppsatser.