In der Forschung dient die Hauskatze als Modellspezies für die Entwicklung und Verbesserung assistierter Reproduktionstechniken (ART) für wildlebende Katzenarten, von denen die meisten der 36 Arten auf der Roten Liste für bedrohte Tierarten als gefährdet eingestuft sind. Eine erfolgreich angewandte Methode der ART bei Hauskatzen ist die In-vitro-Produktion von Embryonen. Allerdings gestaltet sich die Übertragbarkeit der Protokolle auf andere Feliden aufgrund speziesspezifischer reproduktionsbiologischer Besonderheiten oft sehr schwierig. Das Ziel dieser Doktorarbeit war daher die Charakterisierung des felinen Oviductins, ein Glykoprotein, welches ausschließlich im Eileiter exprimiert wird und das in mehreren Studien bei anderen Tierarten einen positiven Effekt auf die Interaktion der Gameten, Befruchtung, Teilungsraten und Embryonalentwicklung gezeigt hat. Die feline Oviductinsequenz konnte in der vorliegenden Arbeit vollständig identifiziert werden. Sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene zeigte sich eine zyklusabhängige Expression von Oviductin im Eileiter mit höchsten mRNA-Kopienzahlen bzw. höchster Proteinsynthese während des Östrus. Für funktionelle Studien wurde eine Methode zur Herstellung eines rekombinant exprimierten Oviductins in E.coli etabliert. Die Anwesenheit des rekombinanten Proteins führte zu einer signifikant höheren Spermienbindung an die Zona pellucida feliner Eizellen. Die Zugabe des rekombinanten Proteins während der In-vitro Fertilisation (IVF) hatte keinen Einfluss auf die Teilungs- oder Entwicklungsraten der Embryonen, allerdings zeigten Blastocysten, die sich aus einer IVF mit Oviductin entwickelten, eine signifikant höhere Expression des gap junction protein alpha 1 Gens, was für eine verbesserte Embryonenqualität spricht. / The domestic cat serves as a model to develop and improve assisted reproductive techniques for wild felid species from which most of them are listed on the IUCN Red List of threatened species. In-vitro embryo production is successfully applied for the domestic cat but adaption to other felids, caused by their diversity in reproductive physiology, is often difficult. The biggest challenge is to create an in-vitro environment as near as possible to in-vivo conditions within the oviduct where final maturation of gametes, fertilization and early embryo development occur. Therefore, the aim of this doctoral thesis was to characterize feline oviductin, a glycoprotein which is exclusively expressed in the oviduct. Several functional studies with other species could show an influence of oviductin on gamete interaction, fertilization, cleavage rates and embryo development. In the present work gene sequence of the feline oviductin could be identified. Highest mRNA copy numbers and protein synthesis were detected during oestrus, indicating a cycle-dependent expression of oviductin in the cat. For functional studies, a method for production of recombinant oviductin in E.coli was established. Sperm-zona binding was significantly higher when recombinant oviductin was present. Addition of oviductin during in-vitro fertilization (IVF) had no effect on cleavage, morula rates or blastocyst development. In contrast, in blastocysts developed from IVF with oviductin, we found a significantly higher mRNA expression of gap junction alpha protein 1, suggesting a higher quality of in-vitro produced embryos.

Der Gelbkörper (corpus luteum, CL) ist eine transitorische Drüse, die im Ovar nach der Ovulation gebildet wird und durch ihre Progesteron-(P4)-Produktion die Trächtigkeit unterstützt. Bei allen bisher untersuchten Säugetieren endet die sekretorische Aktivität der CL mit dem Ende der Trächtigkeit oder Laktation, danach werden die CL abgebaut. Der Zyklus von Katzenartigen, wie etwa der Hauskatze, folgt dem gleichen Muster. Anders verläuft der Zyklus bei Luchsen. Beim Eurasischen Luchs (Lynx lynx) und beim Pardelluchs (Lynx pardinus) persistieren die CL nach der Geburt für mehr als zwei Jahre und sezernieren weiter P4. Die vorgestellte Arbeit sollte die Funktion persistierender (per) CL im Luchs untersuchen und die Fortpflanzung von Katzen weiter aufklären. Dazu wurden grundlegende histologische und hormonelle Aspekte der Lutealphase analysiert und der Einfluss des apoptotischen Systems sowie die Rezeptivität gegenüber Steroiden bei der Regulation der CL-Funktion betrachtet. Die CL von Hauskatzen und Luchsen wurden histomorphologisch unterteilt. In allen Proben wurden intraluteales P4 und Östrogene bestimmt. Weiterhin wurde die mRNA- und, wenn möglich, die Proteinexpression der proapoptotischen Faktoren BAX, Caspase-3, FAS, Tumor necrosis factor (TNF), TNF Rezeptor 1 (TNFRSFA1) und der Überlebensfaktoren (BCL2, TNFRSFB1), sowie des Progesteronrezeptors (PGR), der PGR-Membrankomponente (PGRMC) 1 und 2, des Östrogenrezeptors (ESR) 1 und 2, des G-Protein-gekoppelten Östrogenrezeptors 1 (GPER1) und des Androgenrezeptors (AR) gemessen. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Lutealphase der Hauskatze durch FAS, Caspase-3 und die TNF Rezeptoren 1 und 2 reguliert sein könnte. Steroide könnten über ihre Rezeptoren PGR, PGRMC1 und PGRMC2, ESR1 und AR wirken. Die physiologische Persistenz der CL beim Luchs könnte über BCL2, FAS, TNFRSFB1, PGRMC1, PGRMC2, ESR1, GPER1 und AR vermittelt werden. / Corpus luteum (CL) is a transitory gland which forms in the ovary after ovulation and supports the pregnancy with its production of progesterone (P4). In all mammals studied so far, the CL loses its secretory activity after pregnancy and regresses from the ovary. The feline luteal cycle follows the same pattern, and CL of the domestic cat functionally and structurally regress after lactation. However, the story is different for the lynx. In the Eurasian (Lynx lynx) and Iberian (Lynx pardinus) lynx, CL persist after parturition, weaning and for up to two years, still retaining their ability to secrete P4. Current work was initiated to understand the control of unusual persistent (per) CL in lynx and to learn more about feline reproduction in general. For this, studies on the basic histological and endocrinological aspects of the feline luteal phase, as well as potential involvement of systems of apoptosis and steroid receptivity in the CL regulation were performed. Collected CL from domestic cats and lynx were classified based on their histomorphology. In all samples, intraluteal P4 and estrogens were measured. Moreover, mRNA and where possible protein levels were determined for pro-apoptotic BAX, caspase-3, FAS, tumor necrosis factor (TNF), TNF receptor 1 (TNFRSFA1), pro-survival BCL2, TNFRSFB1, and for progesterone receptor (PGR), PGR membrane components (PGRMC) 1 and 2, estrogen receptors (ESR) 1 and 2, G protein-coupled estrogen receptor 1 (GPER1) and androgen receptor (AR). The results suggest that the luteal phase of the domestic cat is potentially regulated by caspase-3, FAS, TNFRSF1A, TNFRSF1B, and by actions of steroids via PGR, PGRMC1, PGRMC2, ESR1 and AR. Physiological persistence of Iberian lynx CL might be mediated by BCL2, FAS, TNFRSFB1, PGRMC1, PGRMC2, ESR1, GPER1 and AR. Current work indicates profound differences between the CL function and regulation in domestic cats and lynx, and promotes a highly species-specific approach in reproduction studies.