Hypothyroidism in adult male rats alters posttranscriptional mechanisms of luteinizing hormone biosynthesis

BACKGROUND: Studies in men are not consistent regarding the effects of thyroid hormone on the production of gonadotropins. In hypothyroidism consequent to diverse causes, an increase or no change in serum luteinizing hormone (LH) have been reported. The attempt to explain the mechanisms involved in this pathology using rats as an experimental model also seems to repeat this divergence, since hypothyroidism has been shown to induce hypogonadotropic hypogonadism, a hypergonadotropic state, or not to affect the basal levels of LH. Notably, the promoter region of the gene encoding the Lh beta subunit and GnRH (gonadotropin-releasing factor) does not contain a thyroid responsive element. Therefore, we investigated the hypothesis that, in male rats, posttranscriptional mechanisms of LH synthesis are altered in hypothyroidism. We also attempted to determine if hypothyroidism directly affects testicular function in male rats. METHODS: Male Wistar rats, 60 days old, were thyroidectomized or sham-operated. After 20 days, they were decapitated, and the pituitaries were collected and analyzed for Lh mRNA, LH content, poly(A) tail length, and polysome profile. The testes were collected and analyzed for Lh receptor mRNA, LH receptor content, and histology using morphometric analyses. The testis, epididymis, seminal vesicle, and ventral prostate were weighed, and serum concentrations of LH, testosterone, thyrotropin (TSH), and triiodothyronine (T3) were measured. RESULTS: Hypothyroidism was associated, in the pituitary, with an increase in Lh mRNA expression, a reduction in Lh mRNA poly(A) tail length, a reduction in the number of LH transcripts associated with polysomes. Pituitary LH was decreased but serum LH was increased from 102 to 543 pg/mL. Despite this, serum testosterone concentrations were decreased from 1.8 to 0.25 ng/mL. A decreased germinative epithelium height of the testes and a reduced weight of androgen-responsive tissues were observed (ventral prostrate: 74 vs. 23 mg/100 g body weight [BW]; seminal vesicle undrained: 280 vs. 70 mg/100 g BW; and seminal vesicle drained: 190 vs. 60 mg/100 g BW). CONCLUSIONS: Hypothyroidism in adult male rats has dual effects on the pituitary testicular axis. It alters posttranscriptional mechanisms of LH synthesis and probably has a direct effect on testicular function. However, these data suggest the possibility that reduced LH bioactivity may account in part for impaired testicular function.

The juvenile three-spined stickleback : model organism for the study of estrogenic and androgenic endocrine disruption in laboratory and field

Industrial and domestic sewage effluents have been found to cause reproductive disorders in wild fish, often as a result of the interference of compounds in the effluents with the endocrine system. This thesis describes laboratory-based exposure experiments and a field survey that were conducted with juveniles of the three-spined stickleback, Gasterosteus aculeatus. This small teleost is a common fish in Swedish coastal waters and was chosen as an alternative to non-native test species commonly used in endocrine disruption studies, which allows the comparison of field data with results from laboratory experiments. The aim of this thesis was to elucidate 1) if genetic sex determination and differentiation can be disturbed by natural and synthetic steroid hormones and 2) whether this provides an endpoint for the detection of endocrine disruption, 3) to evaluate the applicability of specific estrogen- and androgen-inducible marker proteins in juvenile three-spined sticklebacks, 4) to investigate whether estrogenic and/or androgenic endocrine disrupting activity can be detected in effluents from Swedish pulp mills and domestic sewage treatment plants and 5) whether such activity can be detected in coastal waters receiving these effluents. Laboratory exposure experiments found juvenile three-spined sticklebacks to be sensitive to water-borne estrogenic and androgenic steroid substances. Intersex – the co-occurrence of ovarian and testicular tissue in gonads – was induced by 17β-estradiol (E2), 17α-ethinylestradiol (EE2), 17α-methyltestosterone (MT) and 5α-dihydrotestosterone (DHT). The first two weeks after hatching was the phase of highest sensitivity. MT was ambivalent by simultaneously eliciting masculinizing and feminizing effects. When applying a DNA-based method for genetic sex identification, it was found that application of MT only during the first two weeks after hatching caused total and apparently irreversible development of testis in genetic females. E2 caused gonad type reversal from male to female. E2 and EE2 induced vitellogenin - the estrogen-responsive yolk precursor protein, while DHT and MT induced spiggin – the androgen-responsive glue protein of the stickleback. None of the effluents from two pulp mills and two domestic sewage treatment plants had any estrogenic or androgenic activity. Juvenile three-spined sticklebacks were collected during four subsequent summers at the Swedish Baltic Sea coast in recipients of effluents from pulp mills and a domestic sewage treatment plant as well as remote reference sites. No sings of endocrine disruption were observed at any site, when studying gonad development or marker proteins, except for a deviation of sex ratios at a reference site. The three-spined stickleback – with focus on the juvenile stage – was found to be a sensitive species suitable for the study of estrogenic and androgenic endocrine disruption.

Charakterisierung von Tumorantigenen des kutanen T-Zell Lymphoms

Immuntherapien stellen basierend auf gut charakterisierten, tumorspezifischen Antigenen ein vielversprechendes Konzept in der Tumor-Therapie dar. Für das kutane T-Zell Lymphom (CTCL) sind bislang nur wenige tumorassoziierte Antigene bekannt. In dieser Arbeit konnten ein mögliches Onkogen (PAR-3ta), ein weiteres, putativ Virus-induziertes Antigen (se57-1), neue Antigene und ihre Splicing-Varianten (se70-2, cTAGE-1/2, cTAGE-5), sowie lymphozytenspezifische Differenzierungsantigene (se20-10-Familie) für das CTCL gefunden werden. Auf Grund des Cancer-Testis spezifischen Expressionsprofils kommen die Antigene cTAGE-1 (46% CTCL-Expression), cTAGE-1B (31%) und cTAGE-5A (44%) für eine CTCL-Immuntherapie in Frage. Einige bekannte, spezifische Tumorantigene konnten auch im CTCL nachgewiesen werden: MAGE-A9 (21%), GAGE 3-7b (46%) und MUC-1 (44%). Die Immunogenität konnte mittels der SEREX-Technologie durch reaktive Antikörper gegen rekombinantes MAGE-A9 in 22% der getesteten CTCL-Seren, gegen GAGE in 16% und gegen cTAGE-5A in 15% bewiesen werden. Die cTAGE-mRNAs bilden eine neue Cancer-Testis Antigenfamilie. Die Multigenfamilie ist durch Retrotransposition eines aktiven Gens (cTAGE-5) entstanden, wobei 7 aktive, transkribierte und 7 nicht transkribierte Pseudogene unterschieden werden müssen. Die aktiven Gene cTAGE-1, cTAGE-1B und cTAGE-5A werden tumorspezifisch aus den Chromosomen 18p11.2 und 14 gespliced. Die Testis-CTCL spezifischen mRNAs können häufig auch in anderen Tumoren gefunden werden. Die Antigene cTAGE-1, cTAGE-5, MAGE-A9 und GAGE 3-7b gehören zu den ersten spezifischen Zielstrukturen des CTCLs, die somit für mögliche Immuntherapien in Betracht kommen.

Eine neue Form der Pyruvatkinase in Säugerspermien

Nach Homogenisation ejakulierter Eberspermien und Zentrifugation des Homogenates blieben mehr als 60% der Aktivität des glykolytischen Enzyms Pyruvatkinase (PK) an Zellfragmenten im Sediment gebunden. Diese strukturgebundene PK wurde als PK-S bezeichnet. Das Detergenz Triton X-100 führte nicht zur Ablösung der PK-S; mit Trypsin konnten jedoch rund 80% der PK-S ohne Verlust an Aktivität von den Strukturen gelöst und durch kombinierte Kationenaustausch- und Hydrophobizitätschromatographie gereinigt werden (spezifische Aktivität: 116,7 U/mg Protein). Die lösliche PK aus Eberspermien konnte ebenfalls durch ein ähnliches Verfahren angereichert werden. Im Gel (SDS-PAGE) zeigten die Untereinheiten der PK-S mit 64.400 eine geringfügig größere relative Molekülmasse als die der PK-M1 aus Kaninchenmuskel (62.000). Die kinetischen Eigenschaften der abgelösten PK-S als auch der noch an Spermienstrukturen gebundenen PK-S und der löslichen PK aus Eberspermien waren sehr ähnlich und entsprachen der M1-Isoform der PK. Antikörper gegen Kaninchenmuskel-PK (Anti-PK-M1) reagierten auch mit der löslichen PK und der PK-S aus Eberspermien. Edman-Abbau der ersten 19 Aminosäuren zeigte, dass die tryptisch abgelöste PK-S am N-Terminus um 5 Aminosäuren gegenüber nativer PK-M1 verlängert ist, während der C-Terminus der erhaltenen PK-S-Sequenz mit einem meist nahe dem N-Terminus gelegenen Sequenzabschnitt der PK-M1 und -M2 übereinstimmt. Die N-terminale Verlängerung der nativen PK-S enthält sicherlich mehr als die nach tryptischer Lyse nachgewiesenen 5 Aminosäuren. Vergleiche der Aminosäure- und übersetzten Nukleotidsequenzen sowie die kinetischen Eigenschaften lassen vermuten, dass die PK-S, wie die PK-M1 und PK-M2, vom PKM-Gen codiert wird. Gegen die gereinigte PK-S wurden Antikörper in Kaninchen produziert. Da das Antiserum nicht ausreichend spezifisch für PK-S war, wurden aus ihm affinitätschromatographisch Antikörper (Anti-PK-S) isoliert, die hohe Affinität zu einem synthetisierten PK-S-Peptid (13 N-terminale Aminosäuren der tryptisch abgelösten PK-S) hatten. Dieses Anti-PK-S-Präparat war spezifisch für PK-S; es reagierte weder mit Kaninchenmuskel-PK noch mit löslicher PK oder anderen Proteinen aus Eberspermien. Anti-PK-S und Anti-PK-M1 wurden zur Lokalisierung von PK-S und löslicher PK in Spermien von Eber, Bulle und Mensch sowie in Schnitten von Eberhoden eingesetzt. Mit Anti-PK-S wurden der Bereich des Akrosoms und das lange flagellare Hauptstück sowie der Übergangsbereich zwischen Kopf und Mittelstück von Eberspermien fluoreszenzmarkiert, wogegen das kurze, die Mitochondrien enthaltende Mittelstück des Flagellums und der postakrosomale Kopfbereich nur mit Anti-PK-M1 markiert wurden. Immunogoldmarkierung in elektronenmikroskopischen Bildern bestätigte die Lokalisierung von PK-S im Akrosombereich. Im Hauptstück banden Anti-PK-M1 und Anti-PK-S an die fibröse Scheide. Glyzerinaldehyd-3-phosphat Dehydrogenase (GAPDH) konnte von mir ebenfalls im Akrosombereich, im Übergangsbereich zwischen Kopf und Mittelstück und an der fibrösen Scheide detektiert werden. Auch an Bullen- und Humanspermien konnte über Immunogoldmarkierung PK und vermutlich GAPDH an der fibrösen Scheide gezeigt werden. Im Akrosombereich dieser Spermien waren die Nachweise von PK und GAPDH jedoch nicht sicher. In Eberhodenschnitten war die PK-S erstmals, oder zumindest vermehrt, in den elongierenden Spermatiden über Fluoreszenzmarkierung nachweisbar, während andere, vermutlich somatische PK vermehrt in den früheren Stadien (Spermatogonien, aber auch in den Spermatozyten und runden Spermatiden) auftrat. Für die GAPDH zeigte sich ein ähnlicher Entwicklungsverlauf. Die Ergebnisse zeigen, dass in Eberspermien zwei Isoformen der PK auftreten: eine N-terminal verlängerte, strukturgebundene Form, die PK-S, und eine lösliche Form, die beide der PK-M1 ähneln. Der ungewöhnliche N-Terminus der PK-S dient vermutlich der spezifischen räumlichen Anordnung der PK-S im Akrosombereich und an der fibrösen Scheide, nicht aber der Modulation kinetischer Eigenschaften. Meine Untersuchungen stützen die Hypothese, dass in bestimmten Kompartimenten von Säugerspermien die Glykolyse durch Verankerung einiger ihrer Enzyme strukturell hochgeordnet ist. Dadurch wird vermutlich die Versorgung der Mitochondrien-freien Regionen mit ATP sichergestellt. Man kann diese Organisation als Anpassung des Stoffwechsels von Spermien deuten, bei denen die Mitochondrien in einem kleinen Bereich (Mittelstück) hinter dem Spermienkopf kompartimentiert sind. Im Hauptstück des Flagellums könnte die Glykolyse ATP für die Spermienmotilität liefern, im Akrosombereich für die Verhinderung einer vorzeitigen Akrosomreaktion. Somit käme der strukturierten Glykolyse eine essentielle Bedeutung für die Befruchtungsfähigkeit von Säugerspermien zu.

Ansatz zur Generierung einer konditionalen, reversiblen Wt1 k.o.-Maus

Ansatz zur Generierung einer konditionalen, reversiblen Wt1 k.o.-Maus Der Wilms-Tumor (WT, Nephroblastom) ist ein embryonaler Nierentumor, der durch die maligne Transformation von undifferenziertem Nierengewebe, sog. nephrogenen Resten, entsteht. WT treten mit einer Inzidenz von 1 in 10.000 Lebendgeburten auf. Das Hauptmanifestationsalter, der normalerweise einseitig und sporadisch auftretenden Tumore, liegt zwischen dem 3. und 4. Lebensjahr. Etwa 10 % der Patienten entwickeln jedoch bilaterale Tumore. In diesen Fällen ist eine Assoziation mit komplexen genetischen Krankheitsbildern (u. a. WAGR-, Denys-Drash-, Frasier- und Beckwith-Wiedemann-Syndrom) festzustellen. In 15 % der sporadischen WT sind Mutationen im WT1 (Wilms-Tumor 1)-Gen beschrieben. WT1 besteht aus zehn Exons und weist typische Merkmale von Transkriptionsfaktoren (z. B. vier Zinkfinger) auf. Zwei alternative Spleißereignisse betreffen Exon 5 (+/−Exon 5) und Exon 9 (Transkripte mit bzw. ohne die codierenden Sequenzen für die AS Lysin-Threonin-Serin; +/−KTS). Die Lage der drei alternativ vorhandenen AS zwischen den Zinkfingern 3 und 4 bestimmt die verschiedenen Funktionen der WT1-Proteine (4 Isoformen) als Transkriptionsfaktor (−KTS) bzw. als RNA-bindendes Protein (+KTS). Das zunächst im Zusammenhang mit WT als Tumorsuppressorgen identifizierte WT1 ist ein Entwicklungsgen mit einem sehr komplexen Expressionsmuster in der Embryonalentwicklung. Dabei ist v. a. die Bedeutung in der Urogenitalentwicklung entscheidend. Konstitutive, homozygote Wt1−/− k.o.-Mäuse sind embryonal (~ E12,5 dpc) letal und bilden u. a. keine Gonaden und keine Nieren. Aus diesem Grund existiert bisher kein Wilms-Tumormodell. Die Herstellung eines konditionalen murinen Tiermodells auf Basis des Tet on/off-Systems zur Untersuchung der Nierenentwicklung bzw. zur Analyse der Wilms-Tumorpathogenese war Ziel dieser Arbeit. Hierfür wurden drei Mauslinien generiert: Zwei transgene sog. Responder-Linien, die eine chimäre spleißbare Wt1-cDNA der Variante musWt1+Exon 5;+/−KTS unter der Kontrolle eines Tet-responsiven Promotors im Genom tragen. Dieses tTA/Dox-abhängig regulierbare Wt1-Transgen (tgWt1) sollte (exogen regulierbar) die Expression des endogenen Wt1-Lokus ausreichend nachahmen, um die kritischen Phasen der Embryogenese zu überwinden und lebensfähige Tiere zu erhalten. Parallel dazu wurde die Wt1-Effektor-Mauslinie (WE2) generiert. Diese trägt einen tetrazyklinabhängigen Transaktivator (tTA) zur Steuerung Tet-regulierbarer Transgene unter der Kontrolle des endogenen Wt1-Promotors. Die durch homologe Rekombination in ES-Zellen erreichte Integration des tTA direkt am Translationsstartpunkt des Wt1-Lokus hat in den Tieren einen heterozygoten Wt1 knock out/tTA knock in zur Folge. Die bisher vorgenommenen Verpaarungen doppelt transgener Wt1-tTA+/−/Resp-Mäuse ergaben keinen Rescue des letalen Wt1 k.o. und es konnten bislang keine Wilms-Tumore induziert werden. Alle im Verlauf der Arbeit generierten Mauslinien wurden umfassend charakterisiert. So konnte für die Tiere der Responder-Linien Wt1-Resp1 (mit zusätzlichen Isolator-Sequenzen zum Schutz des Transgens vor Positionseffekten) und Wt1-Resp2 (ohne Isolatoren) konnte die Tet-induzierbare Expression und die Spleißbarkeit des tgWt1 in MEF-Assays und mittels Effektor-Mäusen auf RNA-Ebene nachgewiesen werden. Die genomische Charakterisierung der WE2-Linie ergab eine ungeklärte etwa 120 kb große Inversion am Wt1-Lokus, die alle 5'-regulatorischen Sequenzen mitsamt des tTA vom Rest von Wt1 trennt. Tiere dieser Linie weisen aber dennoch einen funktionalen Wt1 k.o. auf: Unter den Nachkommen aus Intercross-Verpaarungen von Wt1-tTA+/−-Mäusen lassen sich auf Grund der Letalität keine Wt1−/−-Genotypen nachweisen. Die Charakterisierung der Effektor-Linie auf RNA-Ebene und mittels Reporter-Mäusen liefert ein Wt1-analoges tTA-Expressionsmuster: So findet man eine deutliche tTA-Expression u. a. in Niere (Glomeruli), Uterus, Ovar und Testis. Die hier vorgestellten Experimente ergeben darüber hinaus eindeutige Hinweise einer Beteiligung von Wt1 in der Entstehung der glatten Muskulatur bzw. in der Vaskulogenese.

DNA methylation, histone modification and the transcription factor dE2F1 in Drosophila

Drosophila melanogaster enthält eine geringe Menge an 5-methyl-Cytosin. Die von mir untersuchte männliche Keimbahn von Drosophila weist jedoch keine nachweisbaren Mengen an DNA-Methylierung auf. Eine künstliche Expression der murinen de novo Methyltransferasen, DNMT3A und DNMT3B1, in den Fliegenhoden, führte nicht zu der erwarteten Methylierungszunahme und hatte keinen Effekt auf die Fruchtbarkeit der Männchen. Auch die gewebespezifische Expression unter der Verwendung des UAS/GAL4-Systems zeigte keine phenotypischen Veränderungen. Hingegen fanden wir auf Protein-Ebene des Chromatins von D. melanogaster und D. hydei spezifische Modifikationsmuster der Histone H3 und H4 in der Keimbahn, wie auch in den somatischen Zellen des Hodenschlauches. Die Modifikationsmuster der beiden Zelltypen unterscheiden sich grundlegend und weichen zudem von dem für Eu- und Heterochromatin erwarteten ab, was auf eine größere Komplexität des „Histon-Codes“ als angenommen hindeutet. Folglich liegt die epigenetische Information in Drosophila wahrscheinlich anstatt auf DNA- auf Protein-Ebene, wodurch Genexpression über die Chromatinstruktur reguliert wird. Es wurde gezeigt, dass der Transkriptionsfaktor E2F, der eine Schlüsselfunktion im Zellzyklus hat, durch unterschiedliche Transkripte offenbar quantitativ reguliert wird. Unsere Nachforschungen ergaben, dass die drei E2F1 Genprodukte in Drosophila neben ihrer Zellspezifität auch in unterschiedlichen Expressionsniveaus auftreten, was die Annahme einer quantitativen Expression unterstützt. Die verschiedenen Funktionen der multiplen Gene in Säugern, könnten so funktionell kompensiert werden. Die durch die Expression dreier dE2F1-Transkripte vermutete Synthese verschiedener Proteine konnte nicht bewiesen werden.

Identifizierung und Charakterisierung T-zellerkannter tumorassoziierter Antigene im Melanommodell D41

In der vorliegenden Arbeit wurden Zielstrukturen autologer, tumorreaktiver CD8+ T-Zellen im Modell des Melanompatienten D41 charakterisiert, der im metastasierten Stadium nach Vakzinierung mit autologen dendritischen Zellen und bestrahlten Tumorzellen eine dauerhafte komplette Remission erreichte (O´Rourke et al., Melanoma Res. 17:316, 2007). Aus kryokonservierten Blutlymphozyten verschiedener Zeitpunkte wurden durch Stimulation mit autologen Tumorzellen (D41-MEL) in unabhängigen gemischten Lymphozyten-/Tumorzell-Kulturen (MLTCs) tumorreaktive CD8+ T-Zellen angereichert. Als Erstes wurde überprüft, ob sie gegen bekannte Melanomantigene in Assoziation mit den HLA-Klasse I-Allelen des Patienten gerichtet waren. Dabei zeigten sich Reaktivitäten gegen das melanosomale Differenzierungsantigen Melan-A mit HLA-A*0201 und darüber hinaus gegen die Cancer/Testis-Antigene (CTA) MAGE-A3 und MAGE-A6 mit HLA-A*0101, sowie NY-ESO-1, MAGE-A4 und MAGE-A10 mit HLA-A*0201. In einem zweiten Schritt wurde mit T-Zell-Klonen aus D41-MLTC 2, die keines dieser Antigene erkannten, eine cDNA-Expressionsbank von D41-MEL gescreent. Dies führte zur Klonierung einer für TSPY 1 (testis-specific protein Y-encoded 1) kodierenden cDNA mit einem der T-Zell-Klone. Er erkannte mit hoher Affinität die synthetischen TSPY 1-Peptide LLDDIMAEV (Aminosäurepositionen 66-73) und LLLDDIMAEV (Aminosäurepositionen 65-73) in Assoziation mit HLA-A*0201. Serologische Immunantworten gegen das als CTA einzustufende TSPY 1 sind bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals eine T-Zell-Antwort gegen TSPY 1 nachgewiesen. TSPY 1 trägt mutmaßlich zu Entstehung des Gonadoblastoms bei, seine Expression wurde jedoch z.B. auch in Seminomen, Leberzellkarzinomen und Melanomen nachgewiesen. Die Expression von TSPY 1 in der Zelllinie D41-MEL-Zellen war sehr heterogen. Einzelne Klone der Linie exprimierten TSPY 1 auf stabil hohem, andere Klone auf ebenso stabil intermediärem bzw. nicht detektierbarem Niveau. Die Expression und die Erkennung durch TSPY 1-reaktive T-Zell-Klone wurde durch die demethylierende Substanz 5-Aza-2´-deoxycytidine gesteigert. Dies spricht für eine Promotor-Hypermethylierung als Ursache fehlender bzw. niedriger Expression, wie dies für verschiedene CTA zutrifft. Die im Blut des Patienten D41 detektierbare antitumorale T-Zell-Reaktivität war bereits vor der Vakzinierung mit Tumorzellen nachweisbar und hatte sich somit spontan entwickelt. Ihre Individualität war vorgegeben durch das Antigenexpressionsmuster der D41-Tumorzellen, sowie durch den HLA-Phänotyp und mutmaßlich auch das T-Zellrepertoire des Patienten. Die detaillierte Analyse komplexer antitumoraler T-Zellantworten legt den Grundstein für eine Immuntherapie, die sich auf das tatsächliche Potential des individuellen T-Zellsystems stützen kann.

In vivo and in vitro investigation of the tissue-specific activity of the human CYP3A4 and CYP3A5 promoters

The human cytochrome P450 3A4 (CYP3A4), the predominant but variably expressed cytochrome P450 in adult liver and small intestine is involved in the metabolism of over 50% of currently used drugs. Its paralog CYP3A5 plays a crucial role in the disposition of several drugs with low therapeutic index, including tacrolimus. Limited information is available for the CYP3A5 transcriptional regulation and its induction by xenobiotics remains controversial. In the first part of this study, we analysed the CYP3A5 transcriptional regulation and its induction by xenobiotics in vivo using transgenic mice. To this end, two transgenic strains were established by pronuclear injection of a plasmid, expressing firefly luciferase driven by a 6.2 kb of the human CYP3A5 promoter. A detailed analysis of both strains shows a tissue distribution largely reflecting that of CYP3A5 transcripts in humans. Thus, the highest luciferase activity was detected in the small intestine, followed by oesophagus, testis, lung, adrenal gland, ovary, prostate and kidney. However, no activity was observed in the liver. CYP3A5-luc transgenic mice were similarly induced in both sexes with either PCN or TCPOBOP in small intestine in a dose-dependent manner. Thus, the 6.2 kb upstream promoter of CYP3A5 mediates the broad tissue activity in transgenic mice. CYP3A5 promoter is inducible in the small intestine in vivo, which may contribute to the variable expression of CYP3A in this organ. rnThe hepato-intestinal level of the detoxifying oxidases CYP3A4 and CYP3A5 is adjusted to the xenobiotic exposure mainly via the xenosensor and transcriptional factor PXR. CYP3A5 is additionally expressed in several other organs lacking PXR, including kidney. In the second part of this study, we investigated the mechanism of the differential expression of CYP3A5 and CYP3A4 and its evolutionary origin using renal and intestinal cells, and comparative genomics. For this examination, we established a two-cell line models reflecting the expression relationships of CYP3A4 and CYP3A5 in the kidney and small intestine in vivo. Our data demonstrate that the CYP3A5 expression in renal cells was enabled by the loss of a suppressing Yin Yang 1 (YY1)-binding site from the CYP3A5 promoter. This allowed for a renal CYP3A5 expression in a PXR-independent manner. The YY1 element is retained in the CYP3A4 gene, leading to its suppression, perhaps via interference with the NF1 activity in renal cells. In intestinal cells, the inhibition of CYP3A4 expression by YY1 is abrogated by a combined activating effect of PXR and NF1 acting on their respective response elements located adjacent to the YY1-binding site on CYP3A4 proximal promoter. CYP3A4 expression is further facilitated by a point mutation attenuating the suppressing effect of YY1 binding site. The differential expression of CYP3A4 and CYP3A5 in these organs results from the loss of the YY1 binding element from the CYP3A5 promoter, acting in concert with the differential organ expression of PXR, and with the higher accumulation of PXR response elements in CYP3A4. rn

Untersuchungen zur Chemosensitivität von testikulären Tumorzellen gegenüber Cisplatin

Metastasierender Krebs ist bei Erwachsenen in der Regel nicht heilbar. Eine Ausnahme stellen testikuläre Keimzelltumoren (TKZT) dar, da über 75 % der Patienten mit fortgeschrittenen metastasierenden TKZT mit einer auf Cisplatin basierenden Kombinations-Chemotherapie geheilt werden können. Zelllinien, die aus TKZT isoliert wurden, behalten diese Cisplatin-Sensitivität in vitro bei. Somit spiegeln Testistumorzelllinien die klinische Situation wider und sind deswegen ein gutes Modellsystem um zu untersuchen, welche Faktoren der Cisplatin-Sensitivität zugrunde liegen. Die Ursachen der Cisplatin-Sensitivität in Testistumoren sind nicht bekannt. Es wurde bereits gezeigt, dass Testistumorzellen eine geringe Kapazität für die Entfernung von Cisplatin-induzierten DNA-Platinierungen aufweisen. Dieser Defekt in der DNA-Reparatur könnte ein Faktor für die beobachtete Cisplatin-Sensitivität sein. Cisplatin induziert sowohl Intrastrang-Vernetzungen als auch Interstrang-Vernetzungen (ICLs). Die Bildung und Reparatur der Cisplatin-induzierten Intrastrang-Vernetzungen wurde mittels DNA-Slot-Blot, die Bildung und Entfernung von Interstrang-Vernetzungen wurde mithilfe des Comet-Assays untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die Reparatur von Intrastrang-Vernetzungen in Testis- und Blasentumorzelllinien vergleichbar ist. Somit sind Testistumorzellen in diesem Reparaturweg nicht beeinträchtigt. Im Unterschied dazu zeigte sich, dass Testistumorzellen die ICLs nicht oder nur mit einer reduzierten Kapazität entfernen können.Da die ICL-Reparatur über die Bildung von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB) mit anschließender DSB-Reparatur verläuft, wurde die Kinetik der DSB-Reparatur anhand der Immundetektion der Histon-Variante γH2AX, die zur Visualisierung von DSB verwendet wird, verfolgt. γH2AX Foci wurden nach Behandlung mit Cisplatin in Testistumorzellen und Blasentumorzellen gebildet. Anders als in Blasentumorzellen blieb der Prozentsatz an γH2AX-positiven Zellen in Testistumorzellen bestehen. Offensichtlich konnten die Testistumorzellen die Cisplatin-induzierten ICLs nicht korrekt prozessieren, was dazu führte, dass γH2AX Foci persistierten. Da unreparierte DNA-Läsionen eine DNA-schadensabhängige Antwort einleiten können, wurde die Aktivierung der Hauptfaktoren dieser Signalwege untersucht. In den Testistumorzellen zeigte sich eine Erhöhung der p53 Proteinmenge nach Cisplatin-Behandlung. Des Weiteren wurde die durch Cisplatin induzierte Aktivierung von ATM/ATR, Chk1/Chk2, Bax und Noxa in Testis- und Blasentumorzellen vergleichend untersucht. Es wurde bereits gezeigt, dass der Reparaturfaktor ERCC1-XPF in Testistumorzelllinien reduziert vorliegt. Um eine mögliche Rolle von ERCC1-XPF für die Reparatur-Defizienz der ICLs und Cisplatin-Sensitivität in Testistumorzellen zu analysieren, wurde ERCC1-XPF in der Testistumorenzelllinie 833K mithilfe eines Expressionsvektors überexprimiert, und der Einfluss von ERCC1-XPF auf ICL-Reparatur sowie Cisplatin-Sensitivität wurde ermittelt. Überexpression von ERCC1-XPF führte zur Reparatur der ICLs in 833K-Zellen und verminderte die Cisplatinsensitivität. Somit scheint die Cisplatinsensitivität der Testistumorzellen, zumindest zum Teil, auf einer verminderten ICL-Reparatur zu beruhen. Des Weiteren wurde in „proof of principle“ Experimenten ERCC1-XPF in der Cisplatin-resistenten Blasentumorzelllinie MGH-U1 mittels siRNA herunterreguliert, und die Auswirkung der Herunterregulation auf die ICL-Reparatur und die Cisplatinsensitivität wurde geprüft. RNA-Interferenz-vermittelte Herunterregulierung von ERCC1-XPF reduzierte die Prozessierung der Cisplatin-induzierten ICLs und verstärkte die Cisplatinsensitivität in MGH-U1 Zellen. Somit wurde in dieser Arbeit zum ersten Mal gezeigt, dass die Testistumorzellen in Vergleich zu Blasentumorzellen in der Reparatur von ICLs defizient sind, wobei die verminderte ICL-Reparatur auf die geringe Expression von ERCC1-XPF zurückgeführt werden konnte. Diese ICL-Reparatur-Defizienz könnte, zumindest zu einem Teil, für die Sensitivität der Testistumoren gegenüber Cisplatin verantwortlich sein.

Physiologische Konsequenzen eines gestörten Ceramid Stoffwechsels unter Beteiligung von Ceramidsynthase 3 und saurer Ceramidase = Physiological consequences of a disturbed ceramide metabolism due to altered activities of ceramide synthase 3 and acidic ceramidase

Tiefes Wissen über den Ceramid Stoffwechsel ist rudimentär für das Verständnis der Haut-Pathophysiologie (z.B. für atopische Dermatitis oder Psoriasis ) und unabdingbar für gezielte Therapieansätze. Wenn die zwei wichtigen Barriere Funktionen, gegen transepidermalen Wasserverlust und Pathogene Invasionen undicht werden, sind bestimmte Barriere Komponenten wie z.B. Ceramide stark verändert. In Haut und Hoden führt die Deletion der Ceramid-Synthase 3 zu einem Arrest der epidermalen Reifung und der Spermatogenese, welches ihre Bedeutung für eine intakte Barriere heraushebt. Sphingosin (So), ein Abbauprodukt von Cer, wurde als antimikrobielles Mittel identifiziert. So konnte das Wachstum von Candida albicans hemmen und die Invasion von Pathogenen in tiefere Hautschichten verringern, wodurch ihre mögliche Rolle in der Therapie von Hauterkrankungen gezeigt wurde. Auch eine neue Klasse von Ceramiden, die 1-O-acylceramide, wurde entdeckt. 1-O-acylceramide könnten zu einer funktionellen Wasserdurchlässigkeit Barriere beitragen, da sie zu den hydrophobesten der epidermalen Cers gehören. Die neutrale Glucosylceramidase scheint topologisch mit der 1-Oacylceramid Produktion verbunden zu sein, sowie die Enzyme der Diacylglycerol O-Acyltransferase-2 (DGAT2) Familie eine Rolle dabei spielen könnten. Die Identifizierung der für die 1-O-acylceramid Synthese verantwortlichen Enzyme wir Gegenstand weiterer Forschung sein, jedoch zeigten Untersuchungen an Mäusen, defizient für die saure Ceramidase (Farber-Krankheit), dass Makrophagen ein weiterer potenzieller Produktionsort sein könnten.

Why boys will be boys: two pathways of fetal testicular androgen biosynthesis are needed for male sexual differentiation

Human sexual determination is initiated by a cascade of genes that lead to the development of the fetal gonad. Whereas development of the female external genitalia does not require fetal ovarian hormones, male genital development requires the action of testicular testosterone and its more potent derivative dihydrotestosterone (DHT). The "classic" biosynthetic pathway from cholesterol to testosterone in the testis and the subsequent conversion of testosterone to DHT in genital skin is well established. Recently, an alternative pathway leading to DHT has been described in marsupials, but its potential importance to human development is unclear. AKR1C2 is an enzyme that participates in the alternative but not the classic pathway. Using a candidate gene approach, we identified AKR1C2 mutations with sex-limited recessive inheritance in four 46,XY individuals with disordered sexual development (DSD). Analysis of the inheritance of microsatellite markers excluded other candidate loci. Affected individuals had moderate to severe undervirilization at birth; when recreated by site-directed mutagenesis and expressed in bacteria, the mutant AKR1C2 had diminished but not absent catalytic activities. The 46,XY DSD individuals also carry a mutation causing aberrant splicing in AKR1C4, which encodes an enzyme with similar activity. This suggests a mode of inheritance where the severity of the developmental defect depends on the number of mutations in the two genes. An unrelated 46,XY DSD patient carried AKR1C2 mutations on both alleles, confirming the essential role of AKR1C2 and corroborating the hypothesis that both the classic and alternative pathways of testicular androgen biosynthesis are needed for normal human male sexual differentiation.

Evaluation des effets de l’extrait aqueux des fleurs de Nymphaea lotus Linn. (Nymphéacées) sur la fonction de reproduction des rats normoglycémique et diabétique de type 1

In traditional medicine of Cameroon, Nymphaea lotus Linn. (Nympheaceae) is used for treatment of male sexual disorders. The aim of this study was to evaluate the effects of the N. lotus flowers aqueous extracts on general mating behavior, fertility and some androgenic parameters of normoglycemic and diabetic adult male rats. Mating behavior assessment was carried out with primiparous and with oestrus female rats. Male rats were divided into 5 groups and subjected once in a day to the following treatment: distilled water (10 mL/kg), Sildenafil citrate (5mg/kg), Testosterone enanthate (5mg/kg) and plant extract (75 mg/kg and 150 mg/kg). Treatment lasted for 8 and 55 days before sacrifice. Organ weight, epididymal sperm counts, motility, viability, histomorphometric analysis, muscular strength, seminal fructose, cholesterol level, epididymal and serum proteins testicular were determined. Results showed a dose- dependant influence of the treatment in sperm count and motility which significantly increases compared to the distilled water-administered control. An increase in some sexual performance parameters (mount and intromission frequencies) was observed in both diabetic and normal rats compared to respective controls. The latencies of mount and intromission were significantly reduced. Computed frequencies of penile licking, index of libido and sexual motivation were higher in normal and diabetic extract-treated animals; which suggest an enhancement of motivational parameters. The treatment also caused significant increases in the weight of the testis, prostate, epididymis, in serum cholesterol and epididymal protein level in normal rats compared to the distilled water-administered control. These results indicate an androgenic pro-sexual potential of N. lotus in male rats and justify the empirical use of N. lotus in the management of erectile dysfunction and fertility disorders in males. Key-words: Nymphaea lotus, prosexual, androgenic, fertility, diabetic, male rat. //Selon les tradipraticiens de l’Ouest-Cameroun, Nymphaea lotus Linn. (N. lotus), de la famille des Nymphéacées, est utilisé pour le traitement des dysfonctionnements sexuels chez les hommes. Dans cette étude, l’effet de l’extrait aqueux des fleurs de N. lotus sur la fonction de reproduction des rats mâles adultes normaux et diabétiques a été évalué. Dans le but d’évaluer les effets de l’extrait aqueux des fleurs de N. lotus sur les paramètres généraux de copulation, d’androgénicité et de fertilité, les rats normoglycémiques et diabétiques ont été divisé en 3 groupes contrôle [Groupe I- recevant de l’eau distillée, Groupe II et III recevant respectivement du citrate de sildénafil (5 mg/kg) et l’énanthate de testostérone (5 mg/kg)] et deux groupes expérimentaux traités à l’extrait aux doses 75 mg/kg (Groupe IV) et 150 mg/kg (Groupe V). L’eau distillée, l’extrait et la substance de référence était administré per os une fois par jour. Pour analyser le comportement sexuel et la fertilité, des femelles primipares et en oestrus étaient utilisées. Le traitement a duré 8 et 55 jours avant le sacrifice. Le poids relatif des organes, le nombre de spermatozoïde, la motilité, les analyses morphométriques, la force musculaire, le taux de cholestérol, le taux de protéines sériques et épididymaires étaient déterminé. Le temps de latence de monte et d’intromission a diminué significativement alors que la fréquence d’éjaculation a augmenté. L’index de libido, la fréquence de monte, d’intromission, d’éjaculation, d’orientation des mâles vis-à-vis d’eux même et l’index de motivation sexuelle a augmenté chez les animaux traités l’extrait comparés à ceux ayant reçu de l’eau distillée aussi bien chez les normaux que chez le diabétiques qui n’enregistrent d’ailleurs aucune éjaculation. Le traitement a augmenté significativement (P < 0,01) le poids des testicules, de la prostate et de l’épididyme. Il est observé une augmentation dose-dépendante du nombre et de la motilité des spermatozoïdes (P < 0,05), ainsi qu’une augmentation significative (P < 0,001) temps-dépendant du taux de cholestérol sérique et de protéines épididymaires. Ces résultats indiquent un potentiel androgénique pro-érectile de N. lotus chez les rats mâles et justifient l’utilisation empirique des fleurs de N. lotus dans le traitement des dysfonctions érectiles et des problèmes de fertilité chez les hommes. Mots-clés: Nymphaea lotus, pro-érectile, androgénique, fertilité, diabétiques, rat male

Of marsupials and men: "Backdoor" dihydrotestosterone synthesis in male sexual differentiation

Following development of the fetal bipotential gonad into a testis, male genital differentiation requires testicular androgens. Fetal Leydig cells produce testosterone that is converted to dihydrotestosterone in genital skin, resulting in labio-scrotal fusion. An alternative 'backdoor' pathway of dihydrotestosterone synthesis that bypasses testosterone has been described in marsupials, but its relevance to human biology has been uncertain. The classic and backdoor pathways share many enzymes, but a 3α-reductase, AKR1C2, is unique to the backdoor pathway. Human AKR1C2 mutations cause disordered sexual differentiation, lending weight to the idea that both pathways are required for normal human male genital development. These observations indicate that fetal dihydrotestosterone acts both as a hormone and as a paracrine factor, substantially revising the classic paradigm for fetal male sexual development.

Isolation of Besnoitia besnoiti from infected cattle in Portugal

Besnoitia besnoiti, an obligate intracellular protozoan parasite belonging to the phylum apicomplexa, is the causative agent of bovine besnoitiosis. Besnoitiosis is responsible for significant losses in the cattle industry of Africa and Mediterranean countries due to the high morbidity rate, abortion and infertility in males. The acute stage of disease is associated with the proliferative forms (tachyzoites) and is characterized by fever, whimpery, general weakness and swelling of the superficial lymph nodes. During the following chronic stage, a huge number of cysts are formed mainly in the subcutaneous tissues. This process is non-reversible, and chronic besnoitiosis is characterized by hyper-sclerodermia, hyperkeratosis, alopecia and, in bulls, atrophy, sclerosis and focal necrosis that cause irreversible lesions in the testis. In this paper we report on the identification of large cysts in the skin of a cow and a bull in Portugal, which presented loss of hair and enlargement and pachydermis all over the body. The observation of a two-layered cyst wall within the host cell, the encapsulation of the host cell by a large outer cyst wall, and the subcutaneous localization of the cysts within the host, were characteristic for B. besnoiti. The parasites were isolated from the infected animals and successfully propagated in Vero cells without prior passages in laboratory animals. Morphological characterization of B. besnoiti tachyzoites and the amplification of the 149 bp segment from the internal transcribed spacer 1 (ITS1), aided with specific primers, confirmed the identification of B. besnoiti.

Differential expression of IGF-I mRNA and peptide in the male and female gonad during early development of a bony fish, the tilapia Oreochromis niloticus

Insulin-like growth factor I (IGF-I) plays a key role in the complex system that regulates bony fish growth, differentiation, and reproduction. The major source of circulating IGF-I is liver, but IGF-I-producing cells also occur in other organs, including the gonads. Because no data are available on the potential production sites of IGF-I in gonad development, developmental stages of monosex breedings of male and female tilapia from 0 day postfertilization (DPF) to 90 DPF were investigated for the production sites of IGF-I at the peptide (immunohistochemistry) and mRNA (in situ hybridization) level. IGF-I mRNA first appeared in somatic cells of the male and female gonad anlage at 7 DPF followed by IGF-I peptide around 9-10 DPF. Gonad anlagen were detected from 7 DPF. Starting at 7 DPF, IGF-I peptide but no IGF-I mRNA was observed in male and female primordial germ cells (PGCs) provided that IGF-I mRNA was not under the detection level, this observation may suggest that IGF-I originates from the somatic cells and is transferred to the PGCs or is of maternal origin. While in female germ cells IGF-I mRNA and peptide appeared at 29 DPF, in male germ cells both were detected as late as at 51-53 DPF. It is assumed that the production of IGF-I in the germ cells is linked to the onset of meiosis that in tilapia ovary starts at around 28 DPF and in testes at around 52-53 DPF. In adult testis, IGF-I mRNA and peptide occurred in the majority of spermatogonia and spermatocytes as well as in Leydig cells, the latter indicating a role of IGF-I in the synthesis of male sex steroids. In adult ovary, IGF-I mRNA and IGF-I peptide were always present in small and previtellogenic oocytes but only IGF-I peptide infrequently occurred in oocytes at the later stages. IGF-I expression appeared in numerous granulosa and some theca cells of follicles at the lipid stage and persisted in follicles with mature oocytes. The results suggest a crucial role of local IGF-I in the formation, differentiation and function of tilapia gonads.