Plusieurs cancers sont associés à des concentrations sériques anormales de marqueurs tumoraux, tels que le prostate specific antigen (PSA) dans le cancer de prostate, l’alfafoetoproteine (AFP) ou l’human chorionic gonadotrophin (hCG) dans les tumeurs germinales ou les maladies trophoblastiques gestationnelles (MTG). Le traitement du cancer doit s’accompagner d’une chute de leurs concentrations. Les valeurs prédictives de nombreux paramètres cinétiques censés caractériser la décroissance des marqueurs ont été publiées dans la littérature (nadir, valeur seuil, demi-vie, temps à normalisation etc…) Cependant très peu de ces paramètres sont utilisés en pratique par manque de reproductibilité. La modélisation en approche de cinétique de population, déjà utilisée dans les études pharmacocinétiques, permettrait de caractériser de façon dynamique la décroissance des marqueurs tumoraux sériques et de compenser les limites des autres méthodes. Nous avons étudié la faisabilité et l’intérêt de cette approche dans 4 études portant sur le PSA après chirurgie d’adénome ou de cancer de la prostate, l’hCG-AFP dans les tumeurs germinales non-séminomateuses traitées par polychimiothérapie de type Bléomycine-Etoposide- Cisplatine (BEP) et l’hCG dans les MTG traitées par méthotrexate. La modélisation de la décroissance des marqueurs tumoraux a été possible dans toutes les études en adaptant la méthodologie aux spécificités de chaque marqueur. Il apparaît que les clairances apparentes du PSA et de l’hCG permettraient d’identifier les patients ayant des profils cinétiques défavorables et donc à haut risque de rechute. Des études de validation sur des cohortes indépendantes sont nécessaires / Several cancers are associated with abnormal serum concentrations of tumor markers such as prostate specific antigen (PSA) in prostate tumor diseases, alfa-fetoprotein (AFP) or human chorionic gonadotrophin (hCG) in germ cell tumors or persistent gestational trophoblastic diseases (GTD). Cancer treatment should induce decline of serum tumor marker concentrations. The predictive values of many kinetic parameters supposed to characterize tumor marker declines such as nadir, time-point cutoff, half-life, time to normalization etc…, have been reported in previous studies. However very few of them have been used in routine due to the lack of outcome reproducibility. Population pharmacokinetic approach-based modeling is already used in pharmacokinetic studies. It might be helpful to characterize tumor marker decline equations dynamically and overcome limitations of previous studies. The feasibility and the relevance of this approach were assessed in 4 studies involving: PSA titers in patients with prostate adenoma or cancer treated with surgery; hCG-AFP in non-seminomatous germ cell tumor patients treated with BEP regimen (Bleomycin-Etoposide-Cisplatin) and hCG in GTD patients treated with methotrexate. Tumor marker decline modeling was feasible in all studies provided the methodology was adjusted to marker specificities. Apparent clearance of hCG and PSA might enable identification of patients with unfavorable decline profiles and thereby with high risk of relapse. Confirmatory studies with independent cohorts of patients are warranted

La glycosylation est la forme la plus courante de modification post-traductionnelle (PTM) des protéines humaines, puisque plus de 70% d’entre elles sont glycosylées. Celle-ci régule de nombreuses propriétés biologiques comme leur stabilité, leur demi-vie et leur activité. Néanmoins, les protéines peuvent également présenter d'autres types de PTM, ce qui peut conduire pour une protéine donnée à un très grand nombre d'isoformes variant par leur masse, leurs propriétés biologiques et physico-chimiques et leur concentration dans les échantillons biologiques. Ainsi, caractériser une glycoprotéine comporte de nombreux défis et nécessite la mise en œuvre de méthodes séparatives très performantes et de détection très sensibles et informatives.La gonadotrophine chorionique humaine (hCG) est l’hormone spécifique de la grossesse humaine. Elle est essentielle au développement du placenta et du fœtus. Elle est composée de deux sous-unités hCGα et hCGβ qui sont fortement glycosylées (4 sites de N-glycosylation et 4 sites d’O-glycosylation). Récemment, des travaux ont montré une corrélation entre sa glycosylation et une bonne implantation du fœtus. Une caractérisation des ces glycoformes s’avère donc nécessaire.Par conséquent, de nouvelles méthodes en LC/CE-MS ont été développées pour la caractérisation de la hCG à l’échelle intacte en utilisant deux médicaments à base de hCG ayant des glycosylations différentes. Alors que la méthode en CZE-MS (TQ) a permis de différencier les profils des glycoformes de la sous-unité hCGα des deux médicaments, la complémentarité des méthodes RP- et HILIC-MS (qTOF) a conduit à leur identification.Pour limiter les erreurs potentielles d’identification dues au chevauchement des profils isotopiques, le profil de chaque isoforme a été résolu par FT-ICR MS. Dans ce but, une séparation au format nanoLC en mode RP a été développée, améliorant ainsi la sensibilité de la méthode d’un facteur 500 par rapport au format conventionnel. Cette méthode a permis de confirmer l’identification des glycoformes de la sous-unité hCGα. D’autre part, il a été possible d’obtenir des profils différents de glycosylation de la sous-unité hCGβ en favorisant leur ionisation par réduction de la hCG. Enfin, un traitement à la PNGase a conduit à l’élimination des N-glycanes pour l’obtention des profils d’O-glycosylation de la sous-unité hCGβ. / Glycosylation is the most common form of post-translational modifications (PTMs) of human proteins, since more than 70% are glycosylated. It regulates numerous biological properties including their stability, half-life, and activity. Nevertheless, proteins can also exhibit other types of PTMs that lead to a very large number of isoforms, varying in mass, properties and concentration in the biological samples. Therefore, the characterization of a glycoprotein is highly challenging and requires the use of powerful separation techniques and sensitive and informative detection modes.The human chorionic gonadotropin (hCG) is the hormone specific to human pregnancy. It is essential for the development of placenta and fetus. It is based on two heavily glycosylated subunits, hCGα and hCGβ, having 8 glycosylation sites (4 N- and 4 O-glycosylation sites). Some recent studies demonstrated that here is a correlation between the hCG glycosylation state and the fetus implantation. This is why the characterization of the hCG glycoformes is needed.Therefore, new LC/CE-MS methods were developed for the characterisation of hCG at the intact level using two hCG-based drugs having different glycosylation profiles. While the CZE-MS (TQ) method showed its potential for glycosylation fingerprinting, the complementarity of LC-(qTOF) MS methods in RP and HILIC modes allowed the identification of the glycoforms of the hCGα subunit.To limit the identification errors due to the overlapping of isotopic distribution patterns, the profile of each isoform was resolved by FT-ICR MS. For this purpose, a nanoLC separation in RP mode was developed, thus improving the sensitivity of the method by a factor 500 compared to the conventional format. This method allowed the confirmation of the identification of hCGα glycoforms. Then, it was possible to obtain different glycosylation patterns of the hCGβ by promoting its ionization after hCG reduction. Then, a PNGase treatment was carried out to remove the N-glycans in order to obtain the O-glycoprofiles of hCGβ isoforms.

Einfluss des Wachstumsfaktors Insulin-like growth factor-I (IGF-I) auf das Follikelwachstum beim Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) Aus dem Veterinär-Physiologisch-Chemischen Institut der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig Eingereicht im September 2010 (86 S., 16 Abb., 9 Tab., 225 Lit., 4 S. Anhang) Schlüsselwörter: Insulin-like Growth Factor-I (IGF-I), Granulosazellen, Steroidhormone (Östradiol, Progesteron), Gonadotropine (FSH, hCG) In der vorliegenden Studie wurde die Rolle von IGF-I und das Zusammenwirken mit den Gonadotropinen (FSH, hCG) auf die Sekretion der Steroidhormone (Progesteron, Östradiol) kultivierter Granulosazellen von 13 Weißbüschelaffen untersucht, um zu prüfen, ob und wie weit IGF-I die Sekretion und Reifung der Granulosazellen beeinflusst. Für die in vitro-Experimente wurden Zellkulturen mit Granulosazellen kleiner ( 0,5 - 1 mm) und präovulatorischer Follikel ( > 2 mm) von Ovarien am 7. Tag der Follikelphase verwendet. Vor jedem Versuch wurde das Wachstum der Follikel durch zwei Ultraschalluntersuchungen kontrolliert. Während der Kultur wurden drei Inkubationsintervalle von je 48 h durchgeführt. Die Zellen wurden mit IGF-I allein oder in Kombination mit FSH bzw. hCG stimuliert. Zum Teil wurden die Gonadotropine auch zur Prästimulation verwendet. Das Signifikanzniveau der Hormoneffekte lag bei p<0,05. Bei den Granulosazellen kleiner Follikel lässt sich durch die alleinige Gabe von IGF-I nur am Ende der Kultur (144 h) eine signifikante Erhöhung der Progesteronsekretion feststellen. Bei einer Kombinationsgabe von IGF-I und FSH findet sich schon am Anfang (48 h) ein signifikanter Einfluss auf die Sekretion von Progesteron und Östradiol. Bei der Progesteronsekretion ist der Effekt der Kombination signifikant höher als bei Einzelgabe beider Hormone. Dagegen ist bei der Östradiolsekretion der Effekt der Kombination zwar nicht höher als bei einer alleinigen Gabe von FSH, aber die Zellen reagieren wesentlich schneller auf IGF-I, wenn sie zusammen mit FSH stimuliert werden. Keine signifikante Wirkung in der Steroidhormonsekretion ruft die Hormonkombination IGF-I und hCG im Vergleich zur alleinigen Gabe der beiden Hormone hervor. Bei dem Vergleich beider Gonadotropine ist eine signifikante Erhöhung der Steroidhormonsekretion nur bei alleiniger Gabe von FSH zu beobachten. Bei den Experimenten mit Prästimulationen (FSH oder hCG) lässt sich nur bei der FSH-Prästimulation mit einer nachfolgenden Kombinationsgabe von hCG und IGF-I eine signifikante Erhöhung der Steroidhormonsekretion feststellen. Dies bedeutet, dass FSH die kleinen Granulosazellen auf die Wirkung von hCG sensibilisiert, wobei IGF-I diesen Vorgang unterstützt. Im Gegensatz zu den kleinen Follikeln lässt sich bei den Granulosazellen der präovulatorischen Follikel ein signifikanter Effekt von verschiedenen Hormonstimulationen schon früh beobachten. Durch alleinige IGF-I-Gabe lässt sich bereits am Anfang der Kultur (48 h) eine signifikante Erhöhung der Steroidhormonsekretion feststellen. Eine Kombinationsgabe von IGF-I und der Gonadotropine (FSH oder hCG) zeigt, dass die Kombination mit FSH zu einer signifikanten Erhöhung beider Steroide im Vergleich zur Kontrolle führt. Dagegen zeigt sich bei einer Kombination von IGF-I und hCG eine signifikante Erhöhung der Steroidhormonsekretion schon ab 48 h sowohl im Vergleich zur Kontrolle als auch zur alleinigen Gabe dieser Hormone. Bei der Untersuchung des Effekts beider Gonadotropine (FSH oder hCG) ist schon ab 48 h ein signifikanter Effekt auf beide Steroidhormone zu erkennen. Beide Gonadotropinprästimulationen (FSH oder hCG) mit nachfolgender Hormonkombination (hCG und IGF-I) führen bei den Granulosazellen der präovulatorischen Follikel zu einer signifikant geringeren Steroidhormonsekretion im Vergleich zur Gabe von hCG und IGF-I ohne Prästimulation. Die Zellen reagieren offenbar in dieser Art und Weise, um eine mögliche übermäßige Steroidgenese, und somit eine pathologische Situation, zu verhindern. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass IGF-I bei den kleinen und präovulatorischen Follikeln unterschiedliche Wirkungen hervorruft. Es scheint, dass IGF-I die Sekretion von Progesteron und Östradiol auf unterschiedliche Art und Weise beeinflusst, und dass die Granulosazellen der Weißbüschelaffen erst während der Follikelentwicklung die Fähigkeit erwerben, auf IGFI entsprechend zu reagieren. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass IGF-I bei den Granulosazellen der kleinen Follikel eine eher unterstützende Rolle für die Gonadotropine spielt, und dass IGF-I mit den Gonadotropinen bei der Reifung und der Differenzierung der Follikel mitwirkt. Möglicherweise spielt IGF-I auch während der Entwicklung und des Wachstums des präovulatorischen Follikels sowie bei der Regulierung der Progesteronsekretion eine Rolle. Die vorliegenden Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass IGF-I zusammen mit hCG die Zelldifferenzierung bei den Granulosazellen der präovulatorischen Follikel fördert. Außerdem kann vermutet werden, dass bei den Granulosazellen der präovulatorischen Follikel IGF-I zusammen mit FSH in unabhängiger Weise wirkt. Abschließend kann gesagt werden, dass ein Zusammenwirken zwischen den Gonadotropinen und IGF-I in Bezug auf die Bildung des präovulatorischen Follikels und die darauffolgende Ovulation existiert, dies gilt es auch bei pathologischen Situationen der Follikelreifung und Ovulation zu berücksichtigen.

BPS/IC (Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis) ist ein sehr schweres und noch weitgehend unverstandenes Krankheitsbild in der Urologie. Viele Frauen sind im Alltag durch den ständigen Harndrang und die Schmerzen stark eingeschränkt und von Depressionen betroffen. Die Aufklärung der Pathogenese ist deshalb sehr wichtig, um eine adäquate Therapie für die Betroffenen zu entwickeln und die Krankheit möglichst frühzeitig diagnostizieren zu können. Das Schwangerschaftshormon hCG (humanes Choriongonadotropin) besitzt differenzierende und wachstumsfördernde Eigenschaften und eine Rolle in der Urothelregeneration und – stabilisierung scheint möglich. Daher ist das Ziel dieser Arbeit seinen Rezeptor, den LHCGR (Luteinizing-Hormone/Choriogonadotropin Rezeptor), in der Harnblase nachzuweisen und die urothelialen und muskulären Charakteristika zwischen gesunden und an BPS/IC erkrankten Harnblasen zu vergleichen. Die Darstellung des LHCGR erfolgte auf Proteinebene mittels indirekter Immunfluoreszenz und auf mRNA-Ebene durch Standard-PCR. Es zeigten sich im Urothel von Harnblase und Ureter 5 unterschiedliche Verteilungsmuster des Rezeptors hinsichtlich seiner Expression in verschiedenen Zellschichten und seiner subzellulären Lokalisation. Je nach Urothelzustand und zwischen den Entitäten Kontroll- bzw. BPS/IC-Harnblase variierten diese Muster in ihrer Häufigkeit. In anderen Epithelien, wie dem Vaginalepithel, änderte sich die zelluläre Verteilung des LHCGR in Abhängigkeit vom Differenzierungsgrad der Zellen. Es scheint möglich, dass auch die Rezeptorexpression in Urothelzellen deren verschiedene Differenzierungszustände widerspiegelt. Dies unterstützt den für hCG vermuteten Einfluss auf die Epithelregeneration. Ein Vergleich der urothelialen Fluoreszenzintensitäten zwischen weiblichen Kontroll – und BPS/IC-Harnblasen zeigte eine signifikant stärkere Expression des Rezeptors bei erkrankten Patienten. Dem gegenüber war kein Unterschied im Detrusor, weder zwischen Kontroll – und BPS/IC-Harnblasen noch im geschlechtsspezifischen Vergleich, festzustellen. Damit scheint der Rezeptor seine Hauptaufgabe vorrangig im Urothel zu entfalten. Die Korrelationsanalysen ergaben keinen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Erkrankungsalter (Zeitpunkt der Diagnosestellung und Biopsieentnahme) und der LHCGR-Immunfluoreszenz. Ein endokrinologischer Einfluss auf die Rezeptorexpression wurde dadurch unwahrscheinlich und unterstützt die immer akzeptiertere Auffassung, dass BPS/IC nicht mehr mit der Menopause assoziiert ist. Neben dem Urothel und Detrusor zeigten auch Lamina propria und Gefäße von Harnblase und Ureter die Expression des LHCGR in der Immunhistochemie. Unterschiedliche Clustermuster des Rezeptors im Detrusor ließen auf die Oligomerisierung des Rezeptors schließen. Die Bedeutung dieser Zusammenschlüsse ist jedoch noch unklar, wobei unterschiedliche funktionelle Zustände des Rezeptors vermutet werden. Orientierung bieten andere Rezeptoren, die durch Dimerisierung verschiedener Rezeptorvarianten ihre Funktionalität verbessern oder verschlechtern konnten. Obwohl für keine bisher entdeckte Variante des LHCGR eine definitive Aufgabe ermittelt werden konnte, scheinen doch viele Varianten auch unterschiedliche Funktionen wahrnehmen zu können. Besonders auf der Regulierbarkeit des Rezeptors mittels interagierender Splicevarianten sollte das Augenmerk zukünftiger Studien liegen. Ob durch Komplexbildung verschiedener Varianten oder Bildung nichtfunktioneller trunkierter Rezeptoren, die Kontrollmöglichkeiten sind vielfältig und können auch auf Liganden wirken. Letztlich ließ der Nachweis des LHCGR in allen Schichten von Harnblase und Ureter eher eine globale Rolle des Rezeptors im Harntrakt des Menschen vermuten. Dazu passten auch die bereits nachgewiesenen Einflüsse seiner Liganden auf die Blasenfunktion von Hunden. Die hier vorgelegte Arbeit untersuchte zum ersten Mal die Expression des LHCGR mittels PCR und Immunhistochemie in humanen Harnblasen und Ureteren. Dabei löste sie sich von den sonst üblichen Vorstellungen einer Beziehung des Rezeptors zu Blasentumoren, Schwangerschaft oder Inkontinenz. Diagnose und Therapie von BPS/IC sind zur Zeit noch ständigen Wandlungen unterworfen und dabei entgehen viele Patienten der (frühen) Diagnosestellung und einer adäquaten Behandlung. Diese Studie sollte dazu beitragen neue Einblicke in die Pathophysiologie der Erkrankung zu erlangen, um eine kausale Therapie entwickeln zu können. Zukünftig könnten diese Ergebnisse dabei helfen die Anwendung einer sensitiven und vor allem spezifischen Diagnostik auf molekularer Ebene (mRNA - oder Proteinnachweis) zu ermöglichen.

Le placenta humain est un organe indispensable au maintien de la grossesse et au développement foetal. Son unité structurale et fonctionnelle est la villosité choriale constituée principalement de trophoblastes qui se différencient selon la voie villeuse endocrine ou extravilleuse invasive. Ces deux populations trophoblastiques sécrètent de l'hormone chorionique gonadotrope humaine (hCG), hormone indispensable à la grossesse. C'est une glycoprotéine constituée de deux sous-unités: la sous-unité alpha commune avec la LH, FSH et la TSH et la sous-unité beta, spécifique à chaque hormone, codée par un cluster de gênes regroupés en type I (gêne beta 7) et type II (gênes beta 3, 5 et 8). L'hCG est sécrétée dans le compartiment maternel où elle joue un rôle endocrine essentiel au maintien de la grossesse en stimulant la production de progestérone par l'ovaire. L'hCG joue également un rôle localement en stimulant la différenciation de chaque type de trophoblaste. Elle présente, dans le sang maternel, un pic de sécrétion à 10-12 semaines d'aménorrhée (SA), période ou le statut oxydatif placentaire change. En effet, les bouchons trophoblastiques obstruant la lumière des artères spiralées utérines se délitent à cette période, permettant l'entrée progressive du sang maternel dans la chambre intervilleuse. La pression en oxygène augmente de 18 mm/Hg (8-9 SA, 1er trimestre précoce) à 60 mm/Hg (12-14 SA, 1er trimestre tardif). Dans mon travail de thèse, j'ai cherché à mettre en évidence in situ et in vitro l'impact de ce changement de statut oxydatif sur la différenciation des trophoblastes villeux du 1er trimestre, et plus particulièrement sur l'expression des hCG beta de type I et de type II. J'ai ainsi mis en évidence que les trophoblastes villeux mononucléés du 1er trimestre précoce sécrétaient plus d'hCG beta de type I et II, fusionnaient plus rapidement et exprimaient un panel de facteurs de transcription différents par rapport aux trophoblastes villeux du 1er trimestre tardif. Dans un deuxième temps, j'ai comparé in vitro l'expression et la régulation des deux types d'hCG beta entre les trophoblastes villeux et extravilleux. J'ai montré que: 1) les trophoblastes villeux expriment plus d'hCG beta de type I et II que les trophoblastes extravilleux, 2) dans les deux cas l'hCG beta de type II est majoritaire et 3) PPAR gamma régule de façon opposée ces deux types d'hCG entre les trophoblastes villeux et extravilleux. Enfin j'ai mis en évidence que l'expression de ces deux types d'hCG était dérégulée dans la pré-éclampsie et le RCIU. L'étude des mécanismes impliqués dans la régulation des gênes codants pour l'hCG représente un enjeu important pour la compréhension de la différenciation du trophoblaste humain, du développement précoce du placenta et des pathologies de la grossesse. / The human placenta is an essential organ to maintain pregnancy and for foetal growth. Its structural and functional unit is the chorionic villous, which is mainly composed of cytotrophoblasts that follow two differentiation pathways: the endocrine villous and the invasive extravillous trophoblasts. These two trophoblastic subtypes secrete the human chorionic gonadotropin hormone (hCG), an essential hormone for trophoblast differentiation, placental development and pregnancy. hCG is a glycoprotein composed of two subunits: the alpha subunit, which is common to LH, FSH and TSH, and the beta subunit that confers hormone specificity. A gene cluster encodes the beta subunit, type I (CGB7) and type II (CGB3, 5 and 8), that code for two different proteins. hCG is detected in the maternal blood from the first week of pregnancy, with a peak level at 10-12 weeks of gestation (WG). During the first trimester the oxygen concentration in the intervillous space changes from about 2% (prior to 10 WG) to approximately 6-8% (after 12 WG) due to development of blood flow to the placenta. During my PhD work, I studied in situ and in vitro the impact of these different environments during the first trimester on villous cytotrophoblast differentiation, and more specifically on the type I and type II beta hCG gene expression. I showed that type I and type II beta hCG are more expressed in early first trimester cytotrophoblasts and that these cells exibit more fusion features and express a different panel of transcription factors compare to cells from late first trimester. In the second part of my work, I compared the expression and the regulation in vitro of the two types of beta hCG between villous and extravillous cytotrophoblasts. I demonstrated: 1) villous trophoblast express more type I and type II beta hCG compared to the extravillous trophoblast, 2) in both case type II hCG beta is the major form of beta hCG and 3) PPAR gamma differentially regulates type I and type II beta hCG expression in villous and extravillous trophoblasts. Lastly I showed that the expression of type I and type II beta hCG is deregulated in pre-eclampsia and FGR. The study of the mechanisms involved in hCG regulation represents an important issue for the understanding of human trophoblast differenciation and pregnancy pathophysiology.

BPS/IC (Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis) ist ein sehr schweres und noch weitgehend unverstandenes Krankheitsbild in der Urologie. Viele Frauen sind im Alltag durch den ständigen Harndrang und die Schmerzen stark eingeschränkt und von Depressionen betroffen. Die Aufklärung der Pathogenese ist deshalb sehr wichtig, um eine adäquate Therapie für die Betroffenen zu entwickeln und die Krankheit möglichst frühzeitig diagnostizieren zu können. Das Schwangerschaftshormon hCG (humanes Choriongonadotropin) besitzt differenzierende und wachstumsfördernde Eigenschaften und eine Rolle in der Urothelregeneration und – stabilisierung scheint möglich. Daher ist das Ziel dieser Arbeit seinen Rezeptor, den LHCGR (Luteinizing-Hormone/Choriogonadotropin Rezeptor), in der Harnblase nachzuweisen und die urothelialen und muskulären Charakteristika zwischen gesunden und an BPS/IC erkrankten Harnblasen zu vergleichen. Die Darstellung des LHCGR erfolgte auf Proteinebene mittels indirekter Immunfluoreszenz und auf mRNA-Ebene durch Standard-PCR. Es zeigten sich im Urothel von Harnblase und Ureter 5 unterschiedliche Verteilungsmuster des Rezeptors hinsichtlich seiner Expression in verschiedenen Zellschichten und seiner subzellulären Lokalisation. Je nach Urothelzustand und zwischen den Entitäten Kontroll- bzw. BPS/IC-Harnblase variierten diese Muster in ihrer Häufigkeit. In anderen Epithelien, wie dem Vaginalepithel, änderte sich die zelluläre Verteilung des LHCGR in Abhängigkeit vom Differenzierungsgrad der Zellen. Es scheint möglich, dass auch die Rezeptorexpression in Urothelzellen deren verschiedene Differenzierungszustände widerspiegelt. Dies unterstützt den für hCG vermuteten Einfluss auf die Epithelregeneration. Ein Vergleich der urothelialen Fluoreszenzintensitäten zwischen weiblichen Kontroll – und BPS/IC-Harnblasen zeigte eine signifikant stärkere Expression des Rezeptors bei erkrankten Patienten. Dem gegenüber war kein Unterschied im Detrusor, weder zwischen Kontroll – und BPS/IC-Harnblasen noch im geschlechtsspezifischen Vergleich, festzustellen. Damit scheint der Rezeptor seine Hauptaufgabe vorrangig im Urothel zu entfalten. Die Korrelationsanalysen ergaben keinen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Erkrankungsalter (Zeitpunkt der Diagnosestellung und Biopsieentnahme) und der LHCGR-Immunfluoreszenz. Ein endokrinologischer Einfluss auf die Rezeptorexpression wurde dadurch unwahrscheinlich und unterstützt die immer akzeptiertere Auffassung, dass BPS/IC nicht mehr mit der Menopause assoziiert ist. Neben dem Urothel und Detrusor zeigten auch Lamina propria und Gefäße von Harnblase und Ureter die Expression des LHCGR in der Immunhistochemie. Unterschiedliche Clustermuster des Rezeptors im Detrusor ließen auf die Oligomerisierung des Rezeptors schließen. Die Bedeutung dieser Zusammenschlüsse ist jedoch noch unklar, wobei unterschiedliche funktionelle Zustände des Rezeptors vermutet werden. Orientierung bieten andere Rezeptoren, die durch Dimerisierung verschiedener Rezeptorvarianten ihre Funktionalität verbessern oder verschlechtern konnten. Obwohl für keine bisher entdeckte Variante des LHCGR eine definitive Aufgabe ermittelt werden konnte, scheinen doch viele Varianten auch unterschiedliche Funktionen wahrnehmen zu können. Besonders auf der Regulierbarkeit des Rezeptors mittels interagierender Splicevarianten sollte das Augenmerk zukünftiger Studien liegen. Ob durch Komplexbildung verschiedener Varianten oder Bildung nichtfunktioneller trunkierter Rezeptoren, die Kontrollmöglichkeiten sind vielfältig und können auch auf Liganden wirken. Letztlich ließ der Nachweis des LHCGR in allen Schichten von Harnblase und Ureter eher eine globale Rolle des Rezeptors im Harntrakt des Menschen vermuten. Dazu passten auch die bereits nachgewiesenen Einflüsse seiner Liganden auf die Blasenfunktion von Hunden. Die hier vorgelegte Arbeit untersuchte zum ersten Mal die Expression des LHCGR mittels PCR und Immunhistochemie in humanen Harnblasen und Ureteren. Dabei löste sie sich von den sonst üblichen Vorstellungen einer Beziehung des Rezeptors zu Blasentumoren, Schwangerschaft oder Inkontinenz. Diagnose und Therapie von BPS/IC sind zur Zeit noch ständigen Wandlungen unterworfen und dabei entgehen viele Patienten der (frühen) Diagnosestellung und einer adäquaten Behandlung. Diese Studie sollte dazu beitragen neue Einblicke in die Pathophysiologie der Erkrankung zu erlangen, um eine kausale Therapie entwickeln zu können. Zukünftig könnten diese Ergebnisse dabei helfen die Anwendung einer sensitiven und vor allem spezifischen Diagnostik auf molekularer Ebene (mRNA - oder Proteinnachweis) zu ermöglichen.

Einfluss des Wachstumsfaktors Insulin-like growth factor-I (IGF-I) auf das Follikelwachstum beim Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) Aus dem Veterinär-Physiologisch-Chemischen Institut der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig Eingereicht im September 2010 (86 S., 16 Abb., 9 Tab., 225 Lit., 4 S. Anhang) Schlüsselwörter: Insulin-like Growth Factor-I (IGF-I), Granulosazellen, Steroidhormone (Östradiol, Progesteron), Gonadotropine (FSH, hCG) In der vorliegenden Studie wurde die Rolle von IGF-I und das Zusammenwirken mit den Gonadotropinen (FSH, hCG) auf die Sekretion der Steroidhormone (Progesteron, Östradiol) kultivierter Granulosazellen von 13 Weißbüschelaffen untersucht, um zu prüfen, ob und wie weit IGF-I die Sekretion und Reifung der Granulosazellen beeinflusst. Für die in vitro-Experimente wurden Zellkulturen mit Granulosazellen kleiner ( 0,5 - 1 mm) und präovulatorischer Follikel ( > 2 mm) von Ovarien am 7. Tag der Follikelphase verwendet. Vor jedem Versuch wurde das Wachstum der Follikel durch zwei Ultraschalluntersuchungen kontrolliert. Während der Kultur wurden drei Inkubationsintervalle von je 48 h durchgeführt. Die Zellen wurden mit IGF-I allein oder in Kombination mit FSH bzw. hCG stimuliert. Zum Teil wurden die Gonadotropine auch zur Prästimulation verwendet. Das Signifikanzniveau der Hormoneffekte lag bei p<0,05. Bei den Granulosazellen kleiner Follikel lässt sich durch die alleinige Gabe von IGF-I nur am Ende der Kultur (144 h) eine signifikante Erhöhung der Progesteronsekretion feststellen. Bei einer Kombinationsgabe von IGF-I und FSH findet sich schon am Anfang (48 h) ein signifikanter Einfluss auf die Sekretion von Progesteron und Östradiol. Bei der Progesteronsekretion ist der Effekt der Kombination signifikant höher als bei Einzelgabe beider Hormone. Dagegen ist bei der Östradiolsekretion der Effekt der Kombination zwar nicht höher als bei einer alleinigen Gabe von FSH, aber die Zellen reagieren wesentlich schneller auf IGF-I, wenn sie zusammen mit FSH stimuliert werden. Keine signifikante Wirkung in der Steroidhormonsekretion ruft die Hormonkombination IGF-I und hCG im Vergleich zur alleinigen Gabe der beiden Hormone hervor. Bei dem Vergleich beider Gonadotropine ist eine signifikante Erhöhung der Steroidhormonsekretion nur bei alleiniger Gabe von FSH zu beobachten. Bei den Experimenten mit Prästimulationen (FSH oder hCG) lässt sich nur bei der FSH-Prästimulation mit einer nachfolgenden Kombinationsgabe von hCG und IGF-I eine signifikante Erhöhung der Steroidhormonsekretion feststellen. Dies bedeutet, dass FSH die kleinen Granulosazellen auf die Wirkung von hCG sensibilisiert, wobei IGF-I diesen Vorgang unterstützt. Im Gegensatz zu den kleinen Follikeln lässt sich bei den Granulosazellen der präovulatorischen Follikel ein signifikanter Effekt von verschiedenen Hormonstimulationen schon früh beobachten. Durch alleinige IGF-I-Gabe lässt sich bereits am Anfang der Kultur (48 h) eine signifikante Erhöhung der Steroidhormonsekretion feststellen. Eine Kombinationsgabe von IGF-I und der Gonadotropine (FSH oder hCG) zeigt, dass die Kombination mit FSH zu einer signifikanten Erhöhung beider Steroide im Vergleich zur Kontrolle führt. Dagegen zeigt sich bei einer Kombination von IGF-I und hCG eine signifikante Erhöhung der Steroidhormonsekretion schon ab 48 h sowohl im Vergleich zur Kontrolle als auch zur alleinigen Gabe dieser Hormone. Bei der Untersuchung des Effekts beider Gonadotropine (FSH oder hCG) ist schon ab 48 h ein signifikanter Effekt auf beide Steroidhormone zu erkennen. Beide Gonadotropinprästimulationen (FSH oder hCG) mit nachfolgender Hormonkombination (hCG und IGF-I) führen bei den Granulosazellen der präovulatorischen Follikel zu einer signifikant geringeren Steroidhormonsekretion im Vergleich zur Gabe von hCG und IGF-I ohne Prästimulation. Die Zellen reagieren offenbar in dieser Art und Weise, um eine mögliche übermäßige Steroidgenese, und somit eine pathologische Situation, zu verhindern. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass IGF-I bei den kleinen und präovulatorischen Follikeln unterschiedliche Wirkungen hervorruft. Es scheint, dass IGF-I die Sekretion von Progesteron und Östradiol auf unterschiedliche Art und Weise beeinflusst, und dass die Granulosazellen der Weißbüschelaffen erst während der Follikelentwicklung die Fähigkeit erwerben, auf IGFI entsprechend zu reagieren. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass IGF-I bei den Granulosazellen der kleinen Follikel eine eher unterstützende Rolle für die Gonadotropine spielt, und dass IGF-I mit den Gonadotropinen bei der Reifung und der Differenzierung der Follikel mitwirkt. Möglicherweise spielt IGF-I auch während der Entwicklung und des Wachstums des präovulatorischen Follikels sowie bei der Regulierung der Progesteronsekretion eine Rolle. Die vorliegenden Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass IGF-I zusammen mit hCG die Zelldifferenzierung bei den Granulosazellen der präovulatorischen Follikel fördert. Außerdem kann vermutet werden, dass bei den Granulosazellen der präovulatorischen Follikel IGF-I zusammen mit FSH in unabhängiger Weise wirkt. Abschließend kann gesagt werden, dass ein Zusammenwirken zwischen den Gonadotropinen und IGF-I in Bezug auf die Bildung des präovulatorischen Follikels und die darauffolgende Ovulation existiert, dies gilt es auch bei pathologischen Situationen der Follikelreifung und Ovulation zu berücksichtigen.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da ressincronização da ovulação, iniciada 24 dias após a primeira IATF, sobre a área do corpo lúteo (CL), a concentração plasmática de progesterona (P4) e a taxa de prenhez. Exp.1 526 novilhas Brangus com idades entre 24 e 26 meses, foram submetidas a um programa de IATF no início da estação de acasalamento. O protocolo de sincronização para a primeira IATF começou com a inserção de um implante intra-vaginal contendo 750 mg de P4 e a administração de 2 mg de benzoato de estradiol (BE) intramuscular (i.m.) no dia -9 (D-9). Depois de sete dias (D-2), os implantes de P4 foram removidos, e 150 μg de D-cloprostenol (PGF), i.m., e 1 mg de cipionato de estradiol (CE), i.m., foram administrados. A IATF foi realizada entre 48 e 54 horas após a remoção do implante de P4 (D0). Vinte e quatro dias após a primeira IATF (D24), as novilhas foram divididas aleatoriamente nos seguintes grupos experimentais: controle (n = 167, sem tratamento), BE (n = 208, 1 mg de BE, i.m.) e hCG (n = 151, 1000 UI de hCG, i.m.). Novilhas dos grupos BE e hCG receberam um novo implante intra-vaginal contendo 750 mg de P4 na D24. No dia 31 (D31), os implantes de P4 foram removidos e o diagnóstico de prenhez foi realizado por ultrassonografia. As taxas de prenhez da primeira IATF no D31 foram 58,7% (98/167), 53,4% (111/208) e 52,9% (80/151), respectivamente, para os grupos controle, BE e hCG. Novilhas diagnosticadas como não gestantes receberam 150 μg de PGF, i.m., e 1 mg de CE, i.m., sendo a segunda IATF realizada 48 a 54 horas após a remoção do implante (D33). No D31, os subgrupos de novilhas prenhes de cada grupo experimental foram aleatoriamente divididos, sendo realizado exame por ultrassonografia para determinar a área do CL e coleta de uma amostra de sangue para determinar a concentração sérica de P4: Controle (n = 13), BE (n = 26), e hCG (n = 24). A área de CL foi significativamente maior (P<0,05) no grupo hCG (3,42±0,76 cm2), em comparação aos grupos de BE (2,44±0,57 cm2) e controle (2,61±0,61 cm2). Da mesma forma, a concentração sérica de P4 foi significativamente maior (P<0,05) no grupo hCG (12,43±3,48 ng/ml) em comparação aos grupos BE (6,92±3,04 ng/ml) e controle (7,29±2,45 ng/ml). O uso do BE e do hCG em programas de ressincronização da ovulação 24 dias após a IATF não interferiu na taxa de prenhez da primeira IATF. É provável que o mecanismo de ação do BE não afete a atividade do CL, a produção de P4, e consequentemente, não tenha efeito negativo na manutenção da prenhez em protocolos de ressincronização da ovulação. O tratamento com hCG resultou no aumento da área de CL e da produção de P4, porém, este efeito não favoreceu a taxa de prenhez da primeira IATF. Exp.2 184 novilhas Brangus com idade entre 24 a 26 meses e peso corporal médio de 361±29,2 kg foram submetidas a dois programas de IATF. O protocolo de sincronização para a primeira IATF foi o mesmo utilizado no Exp.1. Vinte e quatro dias após a primeira IATF (D24), as novilhas foram aleatoriamente divididas conforme os hormônios utilizados para ressincronização, formando os seguintes grupos experimentais: BE (n = 83, 1 mg de BE, i.m.) e hCG (n = 101, 1000 UI de hCG, i.m.). Novilhas dos grupos BE e hCG receberam um novo dispositivo intravaginal contendo 750mg de progesterona no D24. No D31, os implantes foram removidos e o diagnóstico de gestação por ultrassonografia foi realizado. As taxas de prenhez da primeira IATF no D31 foram de 63,9% (53/83) e 64,9% (65/101), respectivamente, para os grupos BE e hCG. Novilhas diagnosticadas como não gestantes (n=66) receberam 150 μg de PGF, i.m., e 1 mg de CE, im; a segunda IATF foi realizada no D33. Trinta dias após a segunda IATF (D63), foi realizado o segundo diagnóstico de gestação. As perdas gestacionais entre o D31 e D63, das novilhas prenhes da primeira IATF foram 9,4% (5/53) e 6,2% (4/65) respectivamente para os grupos BE e hCG. As taxas de prenhez da segunda IATF foram 40,0% (12/30) e 22,2% (8/36), respectivamente, para os grupos BE e hCG. As taxas de prenhez acumulada para os grupos BE e hCG foram, respectivamente, 72,3% (60/83) e 68,3% (69/101). O uso do BE e hCG para ressincronização da ovulação 24 dias após a primeira inseminação não afetou a taxa de prenhez da primeira IATF. As taxas de prenhez obtidas na segunda IATF foram inferiores às expectativas, considerando a resposta da primeira IATF. Entretanto, as taxas de prenhez acumulada foram similares e satisfatórias para os primeiros 33 dias da estação de acasalamento. / The aim of this study was to evaluate the effect of resynchronization of ovulation, which began 24 days after the first TAI, on the corpus luteum area (CL), plasma progesterone production (P4) and pregnancy rates. Exp.1 526 Brangus heifers between 24 and 26 months of age were submitted to a TAI program at the beginning of the breeding season. The protocol synchronization for the first TAI started with the insertion of an intravaginal implant containing 750 mg progesterone (P4) and the administration of 2 mg of estradiol benzoate (EB) intramuscular (i.m.) on day -9 (D-9). After seven days (D-2), P4 implants were removed, and 150 μg D-cloprostenol (PGF), and 1 mg estradiol cypionate (EC), were administered, i.m. The TAI was carried out between 48 and 54 hours after removal of the P4 implant (D0). Twenty-four days after the first TAI (D24), heifers were divided randomly into the following groups: control (n = 167, untreated), EB (n = 208, 1 mg EB, i.m.) and hCG (n = 151, 1000 IU hCG, i.m.). Heifers of the EB and hCG groups received a new intravaginal implant containing 750 mg of P4 on D24. On day 31 (D31), P4 implants were removed and the pregnancy diagnosis was performed by ultrasonography. Pregnancy rates for the first TAI, on D31, were 58.7% (98/167), 53.4% (111/208) and 52.9% (80/151), respectively, for the control, EB and hCG groups. Non-pregnant heifers received 150 μg PGF, i.m., and 1 mg EC, i.m., and the second TAI was performed 48 to 54 hours after removal of the P4 implant (D33). On D31, subgroups of pregnant cows from each experimental groups were randomly divided to determine the surface area of the CL by ultrasound and blood samples were collected to determine P4 concentrations: control (n = 13), BE (n = 26), and hCG (n = 24). The surface area of the CL was significantly higher (P<0.05) in the hCG group (3.42±0.76 cm2) compared to the EB (2.44±0.57 cm2) and control (2.61±0.61 cm2) groups. Also, P4 concentrations were significantly higher (P<0.05) in the hCG group (12.43±3.48 ng/mL) compared to the EB groups (6.92±3.04 ng/mL) and control (7.29±2.45 ng/mL). The use of EB and hCG in ovulation resynchronization programs 24 days after TAI did not affect the pregnancy rates of the first TAI. It is likely that EB mechanism of action does not affect the activity of the CL and P4 production, consequently having no negative effect on the maintenance of pregnancy. Nevertheless, the hCG treatment on D24 increased the area of CL and P4 plasma levels, but this effect neither improves nor compromised pregnancy rate of the first TAI. Exp.2 184 aged 24-26 months Brangus heifers old with mean body weight of 361±29.2 kg were submitted to two consecutive TAI programs. The synchronization protocol to the first TAI was the same as in Exp.1. Twenty-four days after the first TAI (D24), heifers were randomly divided according to the hormones used for resynchronization, according to the following groups: BE (n = 83, 1 mg EB, i.m.) and hCG (n = 101, hCG 1000 IU, i.m.). Heifers of the EB and hCG groups received a new intravaginal device containing 750 mg of progesterone on D24. On D31, P4 implants were removed and pregnancy diagnosis was performed by ultrasonography. The first TAI pregnancy rates on D31 were 63.9% (53/83) and 64.9% (65/101), respectively, for the EB and hCG groups. Heifers diagnosed as open received 150 μg PGF, i.m., and 1 mg EC, i.m.; the second TAI was performed on D33. Thirty days after the second TAI (D63), the second pregnancy diagnosis was performed. Pregnancy loss rates from D31 to D63 were 9.4% (5/53) and 6.2% (4/65) respectively for the EB and hCG groups. Heifers diagnosed as open received 150 μg PGF, i.m., and 1 mg EC, i.m.; the second TAI was performed on D33. Thirty days after the second TAI (D63), the second pregnancy diagnosis was performed. Pregnancy loss rates from D31 to D63 were 9.4% (5/53) and 6.2% (4/65) respectively for the EB and hCG groups. Pregnancy rates for the second TAI were 40.0% (12/30) and 22.2% (8/36), for the EB and hCG groups respectively. The cumulative pregnancy rates for EB and hCG groups were, respectively, 72.3% (60/83) and 68.3% (69/101). The use of hCG and EB for resynchronization of ovulation 24 days after the first insemination did not affect pregnancy rates of the first TAI. Pregnancy rates obtained in the second TAI were below expected values, considering the first TAI response. However, cumulative pregnancy rates were similar and satisfactory for the first 33 days of the breeding season.

In response to LH surge, the selected dominant follicle undergoes a series of complex events viz., meiotic maturation of the oocyte, terminal differentiation of follicular cells, cumulus expansion and follicular rupture leading to ovulation (release of fertilizable oocyte) and formation of corpus luteum. These complex set of events are mediated by dramatic changes in the temporo-spatial transcriptional regulation of a large number of genes in the preovularory follicle. In the present thesis, attempts have been made to delineate the transcriptional changes occurring in the periovulatory follicle in response to gonadotropin surge in monovulatory species (bonnet monkeys and buffalo cows). Further, attempts have also been made to investigate effects of increased circulating IGF-I and glucose on the periovulatory events. Chapter I provides a review of available literature on regulation and factors influencing various aspects of growth and development of ovarian follicles. Chapter II describes initial studies carried out in the bonnet monkeys to examine expression patterns of various genes considered as markers of ovulation and luteinization in granulosa cells of multiple preovulatory-like follicles before and after exposure to luteinizing dose of hCG. Chapter III describes the standardization and validation of an induced ovulation model system in buffalo cows involving determination of the presence of a large follicle by ultrasonography before administering exogenous PGF2αon day 7 of the cycle to induce luteolysis and administration of hCG 36 h post PGF2αto mimic LH surge-like stimulus. Attempts made to characterize the responsiveness of buffalo cows to a range of exogenous doses of GnRH in terms of LH secretion during summer and winter seasons and determination of the exogenous dose of GnRH necessary to elicit a surge-like increase in circulating LH levels during breeding season in buffalo cows are described in Chapter IV. Chapter V describes the global changes in the gene expression pattern in the periovulatory follicle of buffalo cows before and at various time points after the onset of gonadotropin surges. IGF-I is known to regulate the proliferation and survival of follicular cells and play an important role in the selection of dominant follicle however, its role during the periovulatory events remains to be delineated. Chapter VI describes the effects of increased circulating and intrafollicular IGF-I levels on the periovulatory events. An ongoing study to delineate the effects of transient increase in circulating glucose levels on the periovulatory events are described in Appendix I. Thus, this thesis aims at delineating (i) changes in the gene expression patterns regulating periovulatory events and (ii) effects of increased circulating IGF-I and glucose on the periovulatory events.