Thesis (M. Phil.)--University of Hong Kong, 2010. / Includes bibliographical references (leaves 49-59). Also available online.

Thesis (M. Phil.)--University of Hong Kong, 2010. / Includes bibliographical references (leaves 49-59). Also available in print.

published_or_final_version / Biological Sciences / Master / Master of Philosophy

Die Transkriptionsfaktoren der p53 Familie besitzen diverse Aufgaben sowohl während der Tumorentstehung als auch während der Entwicklung. In seiner ursprünglichen, evolutionär konservierten Rolle hat p63, ein Mitglied der p53 Familie, die Aufgabe die genetische Stabilität von Keimzellen zu gewährleisten und beeinflusst zudem die Keimbahnentwicklung. Mit Hilfe von „knockout“ (KO) Mausmodellen wurde bereits der Einfluss der 3 Transkriptionsfaktoren p53, p63 und p73 auf die weibliche und männliche Keimbahn untersucht. Während p53KO und p63KO Mäuse fruchtbar sind, führt der gemeinsame Verlust aller p73 Isoformen oder der Verlust der transkriptionell aktiven Isoform TAp73 hingegen zur Infertilität der Tiere. Weibliche TAp73KO Tiere sind deshalb infertil, da es bei ihnen zu einer Inhibition der Ovulation kommt, die Blastozystenentwicklung gestört ist und Spindeldefekte in den Oozyten auftreten. Eine Erklärung für die Infertilität von männlichen TAp73KO Mäusen wurde hingegen noch nicht gegeben. In der vorliegenden wissenschaftlichen Studie beschreiben wir eine bisher unbekannte Funktion des Transkriptionsfaktors TAp73: seinen Einfluss auf die Entwicklung und den Erhalt der adulten männlichen Keimbahn. Untersuchungen an Mausmodellen zeigen, dass „total“ p73KO und Isoform-spezifische TAp73KO Mäuse im Alter von 6 Wochen oder älter einen starken Verlust von sich entwickelnden Keimzellen in den testikulären Tubuli aufweisen. ΔNp73KO Tiere zeigen diesen Phänotyp nicht und ihre Testis Morphologie entspricht der der Wildtyp (WT) Tiere. Der Phänotyp der p73KO und TAp73KO Testes lässt sich durch eine starke Reduktion in der Zahl der späten Stadien der Spermatozyten und Spermatiden charakterisieren, wohingegen die Zahl der basalen Spermatogonien und pachytänen Spermatozyten des Keimepithels nicht betroffen ist (reguläre Zellzahl und Proliferation). Die Depletion von p73 oder TAp73 führt zu einer Anhäufung von apoptotischen und unreifen Keimzellen im Lumen des Epididymis, was auf eine atypische, verfrühte Ablösung der Keimzellen aus dem Keimepithel schließen lässt. Diese Beobachtung wird dadurch bestätigt, dass die Sertoli-Zellen, welche die Keimzellen stützen und ernähren, im Elektronenmikroskop verkürzte cytoplasmatische Arme sowie eine verstärkte Vakuolisierung aufweisen. Außerdem zeigt das Keimepithel große strukturelle Veränderungen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Keimzellen nicht mehr dicht zu einem Epithel gepackt sind und die Sertoli-Keimzell-Verbindung gestört ist. Der Verlust der Epithelstruktur begleitet von der Reduktion der Keimzellen scheint das Ergebnis eines Defekts der Blut-Testis-Schranke (BTS) zu sein. Dies wird durch einen in vivo BTS Permeabilitätstest und die gestörte Morphologie der Sertoli-Sertoli „tight junctions“ deutlich. Der funktionelle Verlust der BTS führt zur Zerstörung der epithelialen Polarität und der Umgebung der sich entwickelnden Keimzellen. Somit wird auch die basal-luminal gerichtete Migration der Keimzellen entlang der Keimzelltaschen der Sertoli-Zellen verhindert. Der molekulare Hintergrund für das Ungleichgewicht in der Reorganisation der Zell-Zell Verbindungen wurde mit Hilfe der quantitativen Expressionsanalyse des Gesamtgenoms untersucht. Dabei wurde Testis Gewebe von TAp73KO mit WT Mäusen verglichen, um TAp73-Zielgene zu finden. Die Depletion von TAp73 führt zur Induktion von Genen, die an der Adhäsion und Zellmigration beteiligt sind; Integrine und Proteaseinhibitoren wie Timp1 und die Serpine zeigen eine Hochregulation in der Expression. Es ist bekannt, dass diese Proteine bei der Reorganisation von Zell-Zell Verbindungen im Testis involviert sind. Die Studie zeigt, dass TAp73 vorwiegend in den Keimzellen exprimiert wird und dass diese parakrin auf die Sertoli-Zellen zu wirken scheinen, da die Überexpression von TAp73 Zielgenen in isolierten Sertoli-Zellen in der Langzeitkultur zurückgeht. Zusammenfassend konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass die Funktion von TAp73 für die adulte Spermatogenese unerlässlich ist. TAp73 reguliert im Testis ein Transkriptionsprogramm von Genen, die an Adhäsion und Migration beteiligt sind, sichert den Zusammenhalt des Keimepithels und verhindert den frühzeitigen Verlust von Keimzellen. Somit wird die ungestörte Keimzellentwicklung ermöglicht. Umgekehrt führt die Depletion von TAp73 zu starken Defekten in Zell-Zell Verbindungen von sich entwickelnden Keimzellen im Keimepithel, was die Infertilität von p73KO und TAp73KO Mäusen erklärt.

1. INTRODUCTION 1.1. Work actuality In recent years the number of males with urination disorders mostly induced by prostate pathology has significantly increased [Gas et al., 1998; Khan, Khan et al., 2005; Amaral, Coeli et al., 2004]. Benign prostate hyperplasia (BPH) affects males at a much younger age making them complain of urination disorders of different types and intensity. It is quite a common pathology among males (which is) conditioned by life style and nutrition [Saga & Sugimura, 2004; Shabbir & Mumtaz, 2004; Cambell, 2005]. Clinical symptoms of BPH are not restricted only to urination complaints. With an increase of age of males, the balance of androgens and estrogens undergoes changes in the male organism, affecting the power of libido. According to C.M.Porth, 2005, two theories related to senility have been created, trying to explain biological processes occurring with age: The first theory is related to the so called genetically programmed changes. This theory affirms that changes brought on by aging, are genetically predetermined. Another theory is called the stochastic theory which says that all changes are of accidental nature, i.e. the body undergoes accidental changes. There is one more theory, the so-called neuroendocrinic theory of senility. This theory involves three basic factors of the process of aging: 1) facilitated degradation of hormones, 2) decreased synthesis and secretion of hormones, 3) diminished sensitivity of “target” receptors to... [to full text]

Cystatin Related Epididymal Spermatogenic protein (CRES) is expressed in both the testis and epididymis and found associated with spermatozoa. It appears as non-glycosylated (14 and 12 kDa) and glycosylated isoforms (19 and 17 kDa). The role of CRES is enigmatic and dependent on localization of its isoforms, which is the objective of this study. The initial approach was to investigate testicular and epididymal origins of these isoforms by immunohistochemistry and immunogold cytochemistry. To further pinpoint CRES localization we then selectively extracted and fractionated epididymal spermatozoa in order to find by immunoblotting which sperm fractions contained CRES isoforms. Immunohistochemical analysis of mouse spermatogenesis showed that CRES was expressed in the tail cytoplasm of elongating spermatids from step 9-16, with a pattern reminiscent of outer dense fibre (ODF) proteins. Ultrastructural immunocytochemistry revealed that the immunogold label was concentrated over growing ODFs and mitochondrial sheath in the testes which persisted in spermatozoa through the epididymis. Sequential extractions of isolated sperm tails with Triton X-100-dithiothreitol (DTT) to remove the mitochondrial sheath, whose extract contained an unrelated 66 kDa immunoreactive band, followed by either sodium dodecyl sulfate (SDS)-DTT or urea-DTT to solubilise accessory fibres of the tail revealed a 14 kDa immunoreactive band associated with the ODF. In addition, Western blots revealed glycosylated and non-glycosylated CRES isoforms in nonyl phenoxylpolyethoxylethanol (NP40) extracts of the caput, but not cauda, sperm. Immunohistochemical analysis of the caput and cauda epithelium showed that CRES is secreted by the Golgi apparatus of the ii initial segment, fills the proximal caput lumen, and disappears by mid caput. Western blots of caput and cauda tissue and luminal fluid revealed 14 and 19 kDa immunoreactive bands in caput tissues and luminal fluid, but not in the cauda. This study concludes that there are two origins of CRES, one arising in the testis and the other in the epididymis. Testicular CRES is ionically and covalently associated with the ODF while epididymal CRES is detergent soluble and is most likely associated temporarily with the surface of caput epididymal sperm. / Thesis (Master, Anatomy & Cell Biology) -- Queen's University, 2010-09-03 14:22:01.913

In the Drosophila testis, sperm are derived from germline stem cells (GSCs) which undergo a stereotyped pattern of divisions and differentiation. The somatic cells at the tip of the testis form the hub, which is the niche for both the somatic cyst stem cells (CySCs) and GSCs. The hub expresses Upd, a ligand for the JAK/STAT pathway that has roles in the maintenance of CySCs and GSCs. Male mutants of upd3, another ligand of the JAK/STAT pathway, become sterile much earlier than the wild-type, leading to the hypothesis that similar to upd, upd3 also promotes the self-renewal of stem cells in testis. It was found here that upd3 is also expressed in the hub, and that mutants of upd3 have fewer CySCs and GSCs. Using a GFP reporter of the JAK/STAT pathway, it was found that the JAK/STAT pathway is not only activated in the stem cells, consistent with its known function in the maintenance of stem cells, but is also activated in the elongated cyst cells that encapsulate late stage differentiating spermatids. The reduction of JAK/STAT activity in the somatic cyst cells led to impaired spermatid individualization, a late stage of spermatogenesis during which the syncytial spermatids are separated. The impairment of individualization was shown by the loss of three characteristic structures: individualization complexes (ICs), cystic bulges (CBs), and waste bags (WBs). The failure of IC formation implies STAT activity is required for the initiation of individualization, and the loss of CBs and WBs suggests STAT activity is required for the progression of individualization. Activation of caspases in elongated spermatids is known to be required for individualization. The reduction of JAK/STAT activity in cyst cells almost completely eliminated the activation of two effector caspases: drICE and DCP-1. It was concluded that JAK/STAT activity in somatic cyst cells promotes individualization by stimulating caspase activity in spermatids. The JAK/STAT pathway is not only required for the maintenance of stem cells at the tip, but also required for individualization away from the tip during late differentiation, thus is reutilized in Drosophila spermatogenesis.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2007. / Härtill 5 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol inst., 2003. / Härtill 5 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2006. / Härtill 4 uppsatser.