Die Implantation einer Blastozyste im Uterus stellt für den maternalen Organismus eine große Herausforderung dar. Neben morphologischen Veränderungen des Endometriums sind Anpassungen auch im Immun- und Gefäßsystem notwendig. Kenntnisse über die verantwortlichen Faktoren für diese Prozesse sind bei Menschen und anderen Primaten noch immer unvollständig. Dabei sind Implantationsstörungen oftmals Ursache von Fruchtbarkeitsproblemen (SHARKEY und SMITH 2003). Besonders im Bereich der assistierten Reproduktion stellen implantationsbedingte Probleme eine Hauptursache für geringe Erfolgsraten dar (APLIN und KIMBER 2004). Das Ziel der Erforschung von Mechanismen im Zusammenhang mit der Implantation ist es, ein besseres Verständnis für die physiologischen und auch pathologischen Vorgänge zu erlangen. In dessen Folge die Erkenntnisse für die Behandlung von Implantationsstörungen genutzt werden könnten. Anhand des in der reproduktionsbiologischen Forschung etablierten Primatenmodells des Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) wurde in der vorliegenden Arbeit die Expression ausgewählter Faktoren in verschiedenen Zyklusphasen mit dem Schwerpunkt der Implantationsphase untersucht. Dafür wurden zeitlich genau terminierte Uterusproben von konzeptiven und nicht-konzeptiven Tieren entnommen und molekularbiologisch, histologisch und immunhistochemisch analysiert. Erstmals konnte im Uterus von Weißbüschelaffen die zeitliche und räumliche Regulierung von Choriongonadotropin (CG), Östradiolrezeptor-α (ERα), Östradiolrezeptor-ß (ERß), Progesteronrezeptor (PR), Aromatase (ARO), 17β-Hydroxysterois-Dehydrogenase Typ 7 (17β-HSD7) sowie Relaxin (RLN) und Relaxinrezeptor (RXFP1) auf Gen- und Proteinebene in verschiedenen Zyklusphasen in der vorliegenden Vollständigkeit dargestellt werden. Alle in dieser Arbeit untersuchten Faktoren zeigten eine rezeptorspezifische Veränderung der Expressionsmuster, auf räumlicher und zeitlicher Ebene im Verlauf des Implantationsprozesses. Es konnte dargestellt werden, dass die feto-maternale Kommunikation bereits vor dem direkten Kontakt der Blastozyste mit dem Endometrium beginnt. So wurde bei konzeptiven Tieren eine verstärkte Expression von CG, ERα, PR, 17β-HSD7 und RXFP1 in der Implantationsphase nachgewiesen. Diese Faktoren sind geeignete Kandidaten für weiterführende Untersuchungen und Evaluierung von Markern für die Präimplantationsphase und rezeptiven Uteri von Weißbüschelaffen. Die ebenfalls untersuchten Faktoren ERβ, ARO und RLN zeigten Expressionsmuster, welche erst nach der Implantation bei konzeptiven Tieren Unterschiede aufwiesen. Aus diesem Grund sind diese Faktoren nicht als frühe Marker der Implantationsphase geeignet, gleichwohl sie wichtige Funktionen in der Postimplantationsphase übernehmen. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen, dass nicht alleine ein einzelner Faktor eine herausragende Bedeutung im Implantationsprozess hat, sondern vielmehr ein äußerst komplexes Netzwerk von Signalen nötig ist, um eine erfolgreiche Gravidität zu gewährleisten. Die Aufgabe der Steroidrezeptoren ERα und PR liegt in der grundlegenden Bereitstellung eines rezeptiven Uterus während des Implantationszeitfensters. Gleichzeitig erfolgt eine sehr genau koordinierte Regulation dieser Steroidrezeptoren über die lokal produzierten Faktoren CG, ARO, 17β-HSD7, RLN und der Rezeptoren RXFP1 und ERβ. Neben den morphologischen Veränderungen des Endometriums, sind einzelne Faktoren auch bei der Angiogenese und Entwicklung der maternalen Immuntoleranz beteiligt. Es kann demnach davon ausgegangen werden, dass die präzise Regulation dieser Faktoren eine essentielle Voraussetzung für den Erfolg der Implantation und Gravidität ist.

Steroid hormones act as important regulators of physiological processes including gene expression. They provide possible mechanistic explanations of observed sex-dimorphisms in obesity and coronary artery disease (CAD). Here, we aim to unravel causal relationships between steroid hormones, obesity, and CAD in a sex-specific manner. In genome-wide meta-analyses of four steroid hormone levels and one hormone ratio, we identified 17 genome-wide significant loci of which 11 were novel. Among loci, seven were female-specific, four male-specific, and one was sex-related (stronger effects in females). As one of the loci was the human leukocyte antigen (HLA) region, we analyzed HLA allele counts and found four HLA subtypes linked to 17-OH-progesterone (17-OHP), including HLA-B*14*02. Using Mendelian randomization approaches with four additional hormones as exposure, we detected causal effects of dehydroepiandrosterone sulfate (DHEA-S) and 17-OHP on body mass index (BMI) and waist-to-hip ratio (WHR). The DHEA-S effect was stronger in males. Additionally, we observed the causal effects of testosterone, estradiol, and their ratio on WHR. By mediation analysis, we found a direct sex-unspecific effect of 17-OHP on CAD while the other four hormone effects on CAD were mediated by BMI or WHR. In conclusion, we identified the sex-specific causal networks of steroid hormones, obesity-related traits, and CAD.

MSc (Microbiology) / Department of Microbiology / Background: The occurrence of microorganisms and endocrine disrupting chemicals (EDCs) in water poses a serious concern due to their effects on humans, animals and environment. In recent years, EDCs have been increasingly reported in rivers that receive large amounts of wastewater effluents. Of all the EDCs, natural and synthetic hormones are among those that are recognized for their potential to mimic or interfere with normal hormonal functions of humans and animals. The present study aimed at assessing the occurrence of these hormones in relation to the molecular diversity of Aeromonas and evaluating the resistance of Aeromonas to antibiotics as well as to assess anti-bacterial activity of two selected traditional medicinal plants. Methods: Wastewater, water and fish samples were collected from various sources (rivers, wastewater treatment plants, taps, and dams) for the detection of hormones and isolation of Aeromonas species. The analysis of hormones from various organs of the fish and from water samples was conducted, after extraction using enzymelinked immunosorbent assays (ELISA). Different types of hormones including Estriol, Estradiol, Ethinylesradiol and Testosterone were detected, and their concentrations determined. Aeromonas spp were isolated rom the samples using microbiological methods and Conventional PCR was used for genotyping as well as for detection of the beta-lactamase genes. Kirby-bauer method was used to determine the susceptibility profiles of Aeromonas to different antibiotics. Microdilution assay was used to determine the Anti-bacterial activity of the plant (Annoniceae and Zornia milneana) extracts against Aeromonas species. Results: A total of 144 samples were collected from 23 different locations in two countries: South Africa and Zambia. These included wastewater and treated wastewater, River water, fish and tap water. 17α-ethinylestradiol (EE2) was detected in most of the samples (92.7%) with concentrations varying from 0.59 ng/ml to 65 ng/ml. The hormones were also detected from drinking water, with testosterone detected at high concentrations of up to 140 ng/ml in tap water. Most sewage treatment plants were not able to remove the EE2 from the wastewater as the concentration of this hormone in the final effluent was almost always higher than that in the influent. These homones were also detected in drinking water at high concentrations of up to 53.49 ng/ml in the tap water for EE2 and 1777 ng/ml for E2. The overall detection of Aeromonas species in the samples was 84.5%. A. caviae was the most prevalent species accounting for 73.6%, followed by A. veronii with 64.6%. The bacteria were completely resistant to cefuroxime accounting for 100% resistance. Aeromonas isolates also showed high resistance to trimethroprim (88.7% for A. hydrophila), cefazolin (highest 97.8% for A. cavie), and ceftazidime (83.9% for A. sobria). TEM was the most prevalent beta-lactamase gene with detection rate of 87%. All isolates lacked the presence of the CTX-M3 gene. Also, wastewater had the highest prevalence of A. veronni and A. caviae accounting for 87.5% and 82.5% respectively. Multiple antibiotic resistance was also observed with the Aeromonas isolates being resistant to up to 11 antibiotics. High prevalence of 77.1% of Aeromonas hydrophila was observed in the presence of ethinylestradiol (EE2). Aeromonas veronii and Aeromonas caviae were the most predominant species in the presence of total estriol, A. veronii had a prevalence of 57.1% and A. caviae had a prevalence of 52.8%. Aeromonas hydrophila and Aeromonas caviae had the lower prevalence in the presence of hormones with the percentages of 26.1% and 27.8% respectively. The methanol extracts of both Zornia milneana and Annona species showed good activity against the Aeromonas spp with the lowest MIC of 0.078 mg/ml. Ethyl acetate extracts were the least effective. Conclusion: This study has shown high occurrence of steroid hormones in all types of environmental samples tested. These included tap water, river water, wastewater and fish both in Zambia and South Africa. Therefore, steroid hormones constitute and important health problem in the Southern African Sub-Region. The incapacity of the wastewater treatment plants to remove EE2 is an important problem that needs to be tackled immediately. The prevalence of Aeromonas species is very high in our environmental water as well as in drinking water, with the highest prevalence observed in fish and wastewater. It was also revealed that there is relationship between steroid hormones and Aeromonas species, with the hormones supporting the growth of Aeromonas species. The presence of beta-lactamase genes which causes Aeromonas to be resistant to antibiotics was also noted. Methanol extracts of Zornia milneana and Annona spp were the most effective against Aeromonas spp and could serve as primary sources for the isolation of lead compounds. / NRF

Steroid hormones belong to a group of compounds known as endocrine disruptors. They are hydrophobic compounds and are categorized as natural and synthetic estrogens. Some common household products have been implicated as estrogen mimics. Exposure effects of these compounds are felt by human and wildlife, such reproductive alterations in fish and frogs. They mainly introduced into the environment through veterinary medicines administration to animals and the discharges from wastewater treatment plants (WWTPs). In this study, a new alternative analytical procedure that is simple, rapid and fast for the determination and quantification of five steroidal hormones: estriol (E3), beta estradiol (β-E2), alpha estradiol (α-E2), testosterone (T), progesterone (P) and bisphenol A (BPA) using the High pressure liquid chromatography coupled to a charged aerosol detector (HPLC-CAD). These compounds were studied because of their strong endocrine-disrupting effects in the environment. Under optimum conditions, a linear graph was obtained with correlation coefficient (R2) ranging from 0.9952 - 0.9996. The proposed method was applied to the analysis of water samples from a wastewater plant and the results obtained were satisfactory. The limits of detection (LOD) for the target analytes in wastewater influent was between 0.0002 – 0.0004 μg/L and the limit of quantification (LOQ) was 0.001 μg/L respectively for each of the analytes. Enrichment factors of 148- 258, and extraction efficiency 84- 102% were obtained for the target analytes; relative standard deviations (% RSD) for m = 6 were between 2.8 and 7.6%. The concentration of the EDCs in environment sample was between 0.2 - 2.3 μg/L. / Chemistry / M. Sc. (Chemistry)

Il est connu qu’on retrouve chez les femmes en post-ménopause un risque plus important de développer des maladies oculaires comparativement aux hommes du même groupe d’âge. Il semble que les changements hormonaux, et en particulier la baisse importante des niveaux d’estradiol, secondaires à la sénescence folliculaire constituent un facteur étiologique à long terme. Cela étant, il est légitime de se demander si les variations des niveaux d’hormones sexuelles endogènes peuvent également occasionner des effets à court terme sur les tissus de l’œil. Cette interrogation constitue d’ailleurs le motif principal de l’élaboration de la présente étude. Sachant qu’il se produit chez les femmes non ménopausées des variations continuelles des niveaux d’hormones sexuelles stéroïdiennes au cours de leur cycle menstruel, des femmes en âge de procréer ont été recrutées comme sujets d’étude. Dans un deuxième temps, afin de trouver le paramètre d’intérêt, on a effectué une revue de la documentation scientifique qui révèle un fait bien établi : les estrogènes favorisent la vasodilatation des vaisseaux sanguins par l’intermédiaire du monoxyde d’azote, et permettent, par le fait même, l’accroissement du débit sanguin tissulaire. Or, comment mesurer des variations de débit sanguin dans des tissus oculaires? Comme il est expliqué dans la discussion du présent mémoire, les variations d’oxygénation dans un organe dont le métabolisme est relativement stable sont le reflet de variations de débit sanguin. Grâce à une technique de mesure basée sur la spectroréflectométrie, il est possible de mesurer le taux d’oxyhémoglobine (HbO2) des lits capillaires du disque optique. En observant les variations du taux d’oxyhémoglobine au cours du cycle menstruel chez les sujets, on peut ainsi mesurer l’effet des variations hormonales cycliques sur l’irrigation des tissus oculaires. En somme, l’objectif de cette recherche est de mieux comprendre, en suivant le cycle menstruel des femmes, l’effet des hormones sexuelles endogènes sur l’oxygénation des lits capillaires du disque optique. Étant à la base du métabolisme de l’œil, l’apport en oxygène et en divers substrat véhiculés par la circulation sanguine est important au maintien de la santé oculaire. L’éclaircissement du lien entre les hormones et l’oxygénation de la rétine constituerait un avancement important, puisqu’il permettrait de comprendre pourquoi certaines atteintes oculaires, comme la cécité, touchent davantage les femmes. Les résultats de cette étude ont démontré que le taux d’oxyhémoglobine mesuré dans les lits capillaires du disque optique de l’œil ne subit pratiquement pas de variations significatives durant le cycle menstruel lorsqu’on considère les incertitudes des valeurs mesurées. Également, on observe une variabilité similaire des taux d’oxyhémoglobine mesurés chez les femmes en âge de procréation et chez les hommes du même groupe d’âge. Cela suggère que les changements hormonaux cycliques, qui ne se produisent que chez les femmes, n’occasionnent probablement pas de variation significative mesurable du taux d’oxyhémoglobine. Bref, malgré les effets possibles des estrogènes sur le diamètre artériolaire, il semble que les mécanismes locaux de régulation du débit sanguin tissulaire maintiennent un état d’équilibre propre au tissu irrigué et adapté aux besoins métaboliques locaux. / Postmenopausal women, when compared to men from the same age group, are more prone to develop ocular disease. It is thought that long term hormonal changes caused by ovarian senescence, and especially the drop in estradiol, are the etiological mechanism by which this phenomenon occurs. Whether variations in the levels of endogenous sexual hormones can produce short term effects in the tissues of the eye is less understood and, therefore, constitutes the main reason for carrying out the present study. Given that non menopausal women have repeated short term changes in the levels of sex steroid hormones during their menstrual cycle, we have recruited such women as study subjects. We also reviewed the scientific literature to establish what would be the parameter of interest and found a well characterised phenomenon: estrogens promote vasodilation by increasing nitrogen oxide production and thus promote a rise in blood flow. As to measuring variations in blood flow within the eye, it was explained in the discussion of the present memoir that changes in the oxygenation of an organ with a constant metabolism are induced by changes in the blood flow irrigating that organ. Using a method based on spectroreflectometry, it is possible to measure oxyhaemoglobin levels (HbO2) in the capillaries of the optic disc. By studying the variation of the HbO2 levels during the menstrual cycle, we can appreciate the effect of the cyclic hormonal changes on the ocular blood flow. The supply in oxygen and nutrients brought to an organ by its blood flow is essential for its metabolism. Therefore, the discovery of a correlation between sex hormone levels and the oxygenation of the retina would prove to be an important step towards understanding the higher frequency of certain ocular diseases in postmenopausal women, as compared to men of the same age group. The results of our study show that HbO2 levels in the capillary beds of the optic disc do not undergo statistically significant variations during the menstrual cycle. The same results were found, during a similar observational period, for male subjects used in the study as controls. These results suggest that cyclic variations in the levels of sex hormones, which occur only in nonmenaopausal women, do not induce significant changes in the oxygenation of the optic disc. In short, despite the possible effect of estrogens on the arteriolar diameter, it seems that local regulatory mechanisms of the blood flow maintain a tissue in a state of equilibrium that is adapted to its specific metabolic demand.

Steroid hormones belong to a group of compounds known as endocrine disruptors. They are hydrophobic compounds and are categorized as natural and synthetic estrogens. Some common household products have been implicated as estrogen mimics. Exposure effects of these compounds are felt by human and wildlife, such reproductive alterations in fish and frogs. They mainly introduced into the environment through veterinary medicines administration to animals and the discharges from wastewater treatment plants (WWTPs). In this study, a new alternative analytical procedure that is simple, rapid and fast for the determination and quantification of five steroidal hormones: estriol (E3), beta estradiol (β-E2), alpha estradiol (α-E2), testosterone (T), progesterone (P) and bisphenol A (BPA) using the High pressure liquid chromatography coupled to a charged aerosol detector (HPLC-CAD). These compounds were studied because of their strong endocrine-disrupting effects in the environment. Under optimum conditions, a linear graph was obtained with correlation coefficient (R2) ranging from 0.9952 - 0.9996. The proposed method was applied to the analysis of water samples from a wastewater plant and the results obtained were satisfactory. The limits of detection (LOD) for the target analytes in wastewater influent was between 0.0002 – 0.0004 μg/L and the limit of quantification (LOQ) was 0.001 μg/L respectively for each of the analytes. Enrichment factors of 148- 258, and extraction efficiency 84- 102% were obtained for the target analytes; relative standard deviations (% RSD) for m = 6 were between 2.8 and 7.6%. The concentration of the EDCs in environment sample was between 0.2 - 2.3 μg/L. / Chemistry / M. Sc. (Chemistry)

The main purpose of this thesis was to examine the relationship of pre-diagnostic circulating levels of sex-steroids (androgens and estrogens), sex hormone binding globuline (SHBG), insulin-like growth factor-I (IGF-I), IGF binding proteins (BP) and C-peptide (as a marker of pancreatic insulin secretion) with risk of ovarian and endometrial cancer. Additionally, the interrelationships of body mass index (BMI), sex-steroids, IGF-I and IGFBP-3 were examined. Two case-control studies were nested within 3 prospective cohort studies centered in New York (USA), Umeå (Sweden) and Milan (Italy). The ovarian study included 132 cancer cases. The endometrial study included 166 cancer cases in the IGF-I and C-peptide component and 124 postmenopausal cases in the sex-steroids component. For each case, two controls matching the case for cohort, age, menopausal status and date at recruitment were selected. In total 286 and 315 controls were included in the ovarian and endometrial cancer studies, respectively. Odds ratios (OR) and their 95% confidence intervals (CI) for cancer risk associated with increasing hormone concentrations were estimated by conditional logistic regression. The cross-sectional analysis was based on anthropometric and hormonal data from 620 controls selected for the two nested case-control studies. There was no association of prediagnostic androstenedione, testosterone, DHEAS, SHBG or estrone with ovarian cancer risk in the whole study population or in women who were pre- or postmenopausal at blood donation. In the premenopausal group, risk appeared to increase with increasing androstenedione (OR (95% CI) for the highest tertile: 2.35 (0.81-6.82), p=0.12). There was no association of IGF-I, IGFBP-1, 2, 3 or C-peptide concentrations with risk of ovarian cancer risk in the study group as a whole. In analyses restricted to subjects who had developed ovarian cancer at an early age (<55), circulating IGF-I was directly and strongly associated with risk (OR (95% CI): 4.74 (1.20-18.7), p<0.05 for the highest IGF-I tertile). In the endometrial study, previous observations were confimed that elevated circulating estrogens and androgens and decreased SHBG increase risk of developing endometrial malignancy after menopause. Multivariate ORs (95% CI) for endometrial cancer for quartiles with the highest hormone levels were: 4.13 (1.76-9.72), p<0.001 for estradiol; 3.67 (1.71-7.88), p=0.001 for estrone; 2.15 (1.05-4.40), p<0.04 for androstenedione; 1.74 (0.88-3.46), p=0.06 for testosterone; 2.90 (1.42-5.90), p<0.01 for DHEAS and 0.46 (0.20-1.05), p<0.01 for SHBG. Prediagnostic IGF-I, IGFBP-1, -2 and –3 were not related to risk of endometrial cancer in the whole study population. In postmenopausal women, levels of IGFBP-1 were inversely related to risk with an OR for the highest quartile of 0.36 (0.13-0.95), p<0.05. Endometrial cancer risk increased with increasing levels of C-peptide (p<0.01), up to an OR of 4.40 (1.65-11.7) for the highest quintile after adjustment for BMI and other confounders. The cross-sectional analyses showed that in both pre- and postmenopausal women SHBG decreased with increasing BMI. In the postmenopausal group, estrogens, testosterone and androstenedione increased with BMI, while the association with IGF-I was non-linear, the highest mean IGF-I concentration being observed in women with BMI between 24 and 25. In postmenopausal women, IGF-I was positively related to androgens, inversely correlated with SHBG, and was not correlated with estrogens. In conclusion, elevated pre-diagnostic sex-steroids, IGF-I or C-peptide increase risk of developing ovarian and endometrial cancer. BMI influences the circulating levels of these hormones, especially after menopause.

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.

Ziele: Die Arbeit hatte die Etablierung und Validierung einer robusten, spezifischen und sensitiven GC-NCI-MS Methode zum Ziel, um Testosteron und 17α-OH-Progesteron im Serum zuverlässig quantifizieren zu können. Anschließend wurde die Methode mit dem Siemens ADVIA Centaur Immunoassay zur Testosteronanalyse verglichen. Hintergrund der Arbeit ist die mangelnde Richtigkeit und Sensitivität der Steroidhormonanalyse mit Immunoassays, inbesondere bei Hormonanylsen in geringen Konzentrationen, wie z.B. Testosteron bei Frauen und Kindern. Methode: Die Methode umfasste die Zugabe von deuterierten Internen Standard zu 1 ml Serum, gefolgt von Flüssig-Flüssig-Extraktion mit Ethylacetat und einem Clean-up mittels Festphasenextraktion. Die angereicherten und aufgereinigten Proben können mit Pentafluor¬benzyl¬hydroxylamin-hydrochlorid und MSTFA/TMCS (99:1) erfolgreich derivatisiert und im Anschluss in die GC-MS injiziert werden. Die Methode zeigt eine exzellente chromatographische Trennung. Testosteron und 17-OH-Progesteron wurden im Selected Ion Monitoring detektiert, die Quantifizierung erfolgte durch den Vergleich der Verhältnisse der Peakflächen zwischen Internen Standard und Analyten. Für den Methodenvergleich, zwischen der GC-MS Methode und dem Siemens ADVIA Centaur Immunoassay, wurde Testosteron in 10 Proben von Männern und 20 Proben von Kindern und Frauen analysiert. Ergebnisse: In dem für Männer physiologischen Konzentrationsbereich (2,62 -9,29 ng/ml) konnte eine sehr gute Übereinstimmung der Analysenergebnisse beider Methoden gezeigt werden (r= 0,97). Im Gegensatz dazu fiel im niedrigen Konzentrationsbereich aus Seren von Frauen und Kindern (0,05 - 0,51 ng/ml) eine geringe Übereinstimmung (r= 0,77) der Messergebnisse auf, wobei hier mit dem untersuchten Immunassay im Mittel um 158,9 % höhere Konzentrationen erzielt wurden. Schlussfolgerung: Der Methodenvergleich spiegelt die aktuelle Problematik in der Testosteronanalytik wider. So werden Messdifferenzen zu massenspektrometrischen Referenzmethoden auf eine mangelnde analytische Spezifität und Sensitivität, als auch ungenügende Validierung der Immunoassays zurückgeführt. Wenn niedrige Konzentrationen erwartet werden, wie bei der Testosteronanalyse in Serum von Frauen und Kindern, oder wenn zweifelhafte Analysenergebnisse vorliegen, sollte auf massenspektrometrische Referenzmethoden zurückgegriffen werden.

Il est connu qu’on retrouve chez les femmes en post-ménopause un risque plus important de développer des maladies oculaires comparativement aux hommes du même groupe d’âge. Il semble que les changements hormonaux, et en particulier la baisse importante des niveaux d’estradiol, secondaires à la sénescence folliculaire constituent un facteur étiologique à long terme. Cela étant, il est légitime de se demander si les variations des niveaux d’hormones sexuelles endogènes peuvent également occasionner des effets à court terme sur les tissus de l’œil. Cette interrogation constitue d’ailleurs le motif principal de l’élaboration de la présente étude. Sachant qu’il se produit chez les femmes non ménopausées des variations continuelles des niveaux d’hormones sexuelles stéroïdiennes au cours de leur cycle menstruel, des femmes en âge de procréer ont été recrutées comme sujets d’étude. Dans un deuxième temps, afin de trouver le paramètre d’intérêt, on a effectué une revue de la documentation scientifique qui révèle un fait bien établi : les estrogènes favorisent la vasodilatation des vaisseaux sanguins par l’intermédiaire du monoxyde d’azote, et permettent, par le fait même, l’accroissement du débit sanguin tissulaire. Or, comment mesurer des variations de débit sanguin dans des tissus oculaires? Comme il est expliqué dans la discussion du présent mémoire, les variations d’oxygénation dans un organe dont le métabolisme est relativement stable sont le reflet de variations de débit sanguin. Grâce à une technique de mesure basée sur la spectroréflectométrie, il est possible de mesurer le taux d’oxyhémoglobine (HbO2) des lits capillaires du disque optique. En observant les variations du taux d’oxyhémoglobine au cours du cycle menstruel chez les sujets, on peut ainsi mesurer l’effet des variations hormonales cycliques sur l’irrigation des tissus oculaires. En somme, l’objectif de cette recherche est de mieux comprendre, en suivant le cycle menstruel des femmes, l’effet des hormones sexuelles endogènes sur l’oxygénation des lits capillaires du disque optique. Étant à la base du métabolisme de l’œil, l’apport en oxygène et en divers substrat véhiculés par la circulation sanguine est important au maintien de la santé oculaire. L’éclaircissement du lien entre les hormones et l’oxygénation de la rétine constituerait un avancement important, puisqu’il permettrait de comprendre pourquoi certaines atteintes oculaires, comme la cécité, touchent davantage les femmes. Les résultats de cette étude ont démontré que le taux d’oxyhémoglobine mesuré dans les lits capillaires du disque optique de l’œil ne subit pratiquement pas de variations significatives durant le cycle menstruel lorsqu’on considère les incertitudes des valeurs mesurées. Également, on observe une variabilité similaire des taux d’oxyhémoglobine mesurés chez les femmes en âge de procréation et chez les hommes du même groupe d’âge. Cela suggère que les changements hormonaux cycliques, qui ne se produisent que chez les femmes, n’occasionnent probablement pas de variation significative mesurable du taux d’oxyhémoglobine. Bref, malgré les effets possibles des estrogènes sur le diamètre artériolaire, il semble que les mécanismes locaux de régulation du débit sanguin tissulaire maintiennent un état d’équilibre propre au tissu irrigué et adapté aux besoins métaboliques locaux. / Postmenopausal women, when compared to men from the same age group, are more prone to develop ocular disease. It is thought that long term hormonal changes caused by ovarian senescence, and especially the drop in estradiol, are the etiological mechanism by which this phenomenon occurs. Whether variations in the levels of endogenous sexual hormones can produce short term effects in the tissues of the eye is less understood and, therefore, constitutes the main reason for carrying out the present study. Given that non menopausal women have repeated short term changes in the levels of sex steroid hormones during their menstrual cycle, we have recruited such women as study subjects. We also reviewed the scientific literature to establish what would be the parameter of interest and found a well characterised phenomenon: estrogens promote vasodilation by increasing nitrogen oxide production and thus promote a rise in blood flow. As to measuring variations in blood flow within the eye, it was explained in the discussion of the present memoir that changes in the oxygenation of an organ with a constant metabolism are induced by changes in the blood flow irrigating that organ. Using a method based on spectroreflectometry, it is possible to measure oxyhaemoglobin levels (HbO2) in the capillaries of the optic disc. By studying the variation of the HbO2 levels during the menstrual cycle, we can appreciate the effect of the cyclic hormonal changes on the ocular blood flow. The supply in oxygen and nutrients brought to an organ by its blood flow is essential for its metabolism. Therefore, the discovery of a correlation between sex hormone levels and the oxygenation of the retina would prove to be an important step towards understanding the higher frequency of certain ocular diseases in postmenopausal women, as compared to men of the same age group. The results of our study show that HbO2 levels in the capillary beds of the optic disc do not undergo statistically significant variations during the menstrual cycle. The same results were found, during a similar observational period, for male subjects used in the study as controls. These results suggest that cyclic variations in the levels of sex hormones, which occur only in nonmenaopausal women, do not induce significant changes in the oxygenation of the optic disc. In short, despite the possible effect of estrogens on the arteriolar diameter, it seems that local regulatory mechanisms of the blood flow maintain a tissue in a state of equilibrium that is adapted to its specific metabolic demand.