Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-27176
Titel: Molecular Plasticity of Murine Gonadotropes
Verfasser: Qiao, Sen
Sprache: Englisch
Erscheinungsjahr: 2016
Erscheinungsort: Homburg/Saar
SWD-Schlagwörter: Gonade
Hypophyse
DDC-Sachgruppe: 610 Medizin, Gesundheit
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: Gonadotrope Zellen in der anterioren Hypophyse sind innerhalb der Hypothalamus- Hypophysen-Gonaden-Achse von besonderer Bedeutung, da diese die Kommunikation zwischen dem Gehirn und den Gonaden vermitteln und damit eine funktionelle Verbindung innerhalb der Reproduktionsachse darstellen. Neuere Ergebnisse deuten darauf hin, dass gonadotrope Zellen weiblicher Mäuse in Form eines Netzwerkes organisiert sind, das Plastizität zeigt und sich dadurch den veränderten endokrinen Bedingungen unterschiedlicher physiologischer Zustände anpasst. Allerdings ist bisher wenig darüber bekannt, wie sich diese Zellen auf molekularer Ebene den unterschiedlichen hormonellen Bedingungen funktionell anpassen. In dieser Dissertation habe ich eine binäre genetische Strategie benutzt, die das Markieren der gonadotropen Zellen von Mäusen mit einem Fluoreszenzprotein erlaubt. Dieses Mausmodell ermöglichte mir das Anreichern der gonadotropen Zellen unter Verwendung der fluoreszenzaktivierenden Zellsortierung und anschließender mRNA-Sequenzierung. Unter Verwendung dieser Methode habe ich die Expressionsprofile der gonadotropen Zellen unter Berücksichtigung des Geschlechtes und in verschiedenen Entwicklungs- und Hormonstadien analysiert und miteinander verglichen werden. Hierzu habe ich das Transkriptom gonadotroper Zellen aus juvenilen Männchen bzw. Weibchen, aus zyklierenden Weibchen im Diestrus bzw. im Proestrus, und aus laktierenden Weibchen bzw. aus adulten Männchen untersucht. meine Daten zeigen, dass gonadotrope Zellen in jedem analysierten Stadium ein einzigartiges Expressionsprofil mit 100-500 Genen, die nur in einem bestimmten Stadium exprimiert werden, aufweisen. Zudem konnte ich zeigen, dass in diesen Zellen umfangreiche Genexpressionsprofiländerungen mit bis zu 2200 differenziell exprimierten Genen während der Entwicklung und beim Vergleich interschiedlicher Hormonprofile stattfinden. Unter Verwendung der Kyoto Enzyklopädie (Gen und Genomanalyse) konnte ich zeigen, dass von den differentiell exprimierten Genen jene prominent exprimiert waren, die unter anderem im GnRH-Signalweg, im Ca2+-Signalweg und im MAPK-Signalweg eine wichtige Rolle einnehmen. Meine Daten zeigen einen hohen Grad an molekularer Plastizität innerhalb der gonadotropen Zellpopulation. Neuere Ergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen den Transienten Rezeptor Potential (TRP) Kationenkanäle und der Hypophysenphysiologie hin. Bisher ist jedoch nicht bekannt, ob und wie TRP-Kanäle zur Funktion der gonadotropen Zellen beitragen. Meine Untersuchungen zeigen, dass 14 von 28 TRP-Kanälen, die im gesamten Mausgenom kodiert sind, in den gonadotopen Zellen der Maus exprimiert werden, wobei die höchsten Expressionswerte für TRPC5 bei juvenilen Weibchen gefunden wurden. Die TRP-Kanal-Expression in diesen Zellen weisteine beträchtliche Plastizität auf und hängt sowohl vom Geschlecht als auch vom Entwicklungs- und Hormonstatus des Tieres ab. Wir kombinierten dann verschiedene genetische Strategien, um die TRPC5-Kanalfunktion in den gonadotropen Zellen von juvenilen Weibchen zu charakterisieren. Wir konnten zeigen, dass der TRPC5-Agonist Englerin A ein zytosolisches Ca2+-Signal und einen Zellstrom in diesen Zellen aktiviert, der bei TRPC5-defizienten Mäusen fehlt. Weiterhin konnten wir eine TRPC5-Aktivierung in den gonadotropen Zellen nachweisen, die durch die Stimulation des GnRHR induziert wird. Bisher konnte ich allerdings keine Abnormalitäten in reproduktionsphysiologischen Parametern wie dem Einsetzen der Pubertät wie auch dem Körpergewicht in TRPC5-defizienten weiblichen Mäusen im Vergleich zu den Kontrollen feststellen. Die Ten-eleven translocation (TET) Enzyme nehmen eine zentrale und komplexe Rolle in der Festlegung der Genexpressionsänderung während der Entwicklung ein. Wir zeigen hier, dass Tet1, Tet2 und Tet3 in murinen gonadotropen Zellen exprimiert werden und dass Tet1 die Expression der luteinisierenden Hormon β-Untereinheit (Lhb) unterdrückt, während Tet2 die Expression des Lhb-Gens verstärkt. Das Tet1-Level sinkt einhergehend mit Zelldifferenzierung und bei Exposition zum regulatorischen GnRH. Unsere Arbeit identifiziert neue regulatorische Elemente und einen neuartigen epigenetischen Signalweg bezüglich der zentralen Reproduktionregulation von Säugetieren. Zusammenfassend konnte ich zeigen, dass murine gonadotrope Zellen erhebliche Plastizität auf molekularer Ebene aufweisen, um sich den unterschiedlichen physiologischen Bedürfnissen anzupassen. Wir fanden, dass Tet1 und Tet2 unterschiedliche Rollen bei der Regulierung der Expression von Lhb einnehmen. Zudem konnten wir zeigen, dass GnRH den TRPC5-Kanal über den GnRHR aktiviert.
Gonadotropes in the anterior pituitary gland are of particular importance within the hypothalamic-pituitary-gonadal axis because they provide a means of communication and thus a functional link between the brain and the gonads. Recent results indicate that female gonadotropes may be organized in the form of a network that shows plasticity and adapts to the altered endocrine conditions of different physiological states. However, little is known about functional changes on the molecular level within gonadotropes during these different conditions. In this study I capitalized on a binary genetic strategy in order to fluorescently label murine gonadotrope cells. Using this mouse model allows to produce an enriched gonadotrope population using fluorescence activated cell sorting to perform mRNA sequencing. By using this strategy, I analyzed and compared the expression profile of murine gonadotropes in different genders and developmental and hormonal stages. I found that gonadotropes taken from juvenile males and females, from cycling females at diestrus and at proestrus, from lactating females, and from adult males each have unique gene expression patterns with approximately 100 to approximately 500 genes expressed only in one particular stage. I also demonstrated extensive gene-expression profile changes with up to 2200 differentially expressed genes when comparing female and male development, juveniles and adults, and cycling females. Differentially expressed genes were significantly enriched in the GnRH signaling, Ca2+ signaling, and MAPK signaling pathways by Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes analysis. My data provide an unprecedented molecular view of the primary gonadotropes and reveal a high degree of molecular plasticity within the gonadotrope population. Recent results have implicated Transient Receptor Potential (TRP) cation channels in pituitary physiology, however, if and how TRP channels contribute to gonadotrope function is not known. I found that 14 out of 28 TRP channels encoded in the mouse genome are expressed in murine gonadotropes with highest expression levels found for TRPC5 in juvenile females. We show that TRP channel expression in these cells exhibits considerable plasticity and that it depends on gender as well as on the developmental and hormonal status of the animal. We then combined different genetic strategies to characterize TRPC5 channel function in gonadotropes from juvenile females. We show that the TRPC5 agonist Englerin A activates a cytosolic Ca2+ signal and a whole-cell current in these cells, which is absent in TRPC5-deficient mice. We further show a TRPC5 activation in gonadotropes via stimulation of the GnRHR. However, I also observed normal puberty onset and body weight in TRPC5-deficient female mice. The Ten-eleven translocation (TET) enzymes play central and complex roles in determining the changing patterns of gene expression during development. We report here that Tet1, Tet2 and Tet3 expressed in murine gonadotropes, and that Tet1 represses the expression of the luteinizing hormone β-subunit (Lhb) gene, whereas Tet2 enhances the expression of the Lhb gene. Tet1 levels drop with cell differentiation and exposure to the regulatory gonadotropin-releasing hormone. Our work thus exposes new regulatory elements and a novel epigenetic pathway in the central regulation of mammalian reproduction. In summary, I found that murine gonadotropes show great plasticity to adapt different physiological needs. We found Tet1 and Tet2 played distinct roles in regulating the expression of the gene Lhb. We also found a TRPC5 activation in gonadotropes via stimulation of the GnRHR.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-ds-271768
hdl:20.500.11880/27030
http://dx.doi.org/10.22028/D291-27176
Erstgutachter: Boehm, Ulrich
Tag der mündlichen Prüfung: 12-Sep-2017
SciDok-Publikation: 14-Mai-2018
Fakultät: M - Medizinische Fakultät
Fachrichtung: M - Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie
Fakultät / Institution:M - Medizinische Fakultät

Dateien zu dieser Ressource:
Datei Beschreibung GrößeFormat 
Molecular Plasticity of Murine Gonadotropes.pdf8,32 MBAdobe PDFÖffnen/Anzeigen


Alle Ressourcen in diesem Repository sind urheberrechtlich geschützt.