PAN Olsztyn

Fizjologia Rozrodu:

• Tlenek azotu (NO) jest głównym auto/parakrynnym mediatorem działania luteolitycznej PGF₂α oraz cytokin podczas regresji ciałka żółtego (CL) u zwierząt gospodarczych (krowa, klacz). Ekspresja enzymów zaangażowanych w produkcję NO w CL krowy i klaczy jest zależna od fazy cyklu jajnikowego. NO hamuje sekrecję progesteronu (P4), stymuluje sekrecję prostaglandyn oraz indukuje apoptozę komórek CL podczas jego luteolizy.  

• Ekspresja czynnika martwicy nowotworu-α (TNFα i jego receptorów w macicy kotki, krowy i klaczy jest zależna od fazy cyklu jajnikowego i wpływa na funkcje wydzielnicze jajników oraz macicy podczas cyklu i wczesnej ciąży. TNFα zależnie od fazy cyklu jajnikowegomoduluje wydzielanie PGF₂α i PGE₂. Cytokiny należące do rodziny TNF (TNF i FasL) oraz IFN_γ odgrywają istotną rolę w indukowaniu mechanizmów biorących udział w apoptozie komórek CL krowy i klaczy. Do głównych czynników, które zapobiegają indukowanej przez cytokiny apoptozie komórek CL zaliczamy glukokortykosteroidy oraz P4. Dodatkowo wykazano, że niskie stężenia TNFα inicjują proces luteolizy, natomiast wysokie stężenia podtrzymują oraz przedłużają funkcjonowanie CL krów in vivo.

• W przeciwieństwie TNFα i IFN_γ, interleukina-1α wykazuje działanie luteotropowe, modulując/wspierając działanie sygnału płodowego – interferonu tau (IFNτ) oraz stymulując sekrecję luteotropowej PGE2 podczas wczesnej ciąży.

• Kwas lizofosfatodowy (LPA) odgrywa auto-parakrynnę rolę w funkcjonowaniu CL i macicy krowy. Wykazano obecność LPA w macicy i CL krowy oraz zróżnicowaną ekspresję receptorów LPARs w przebiegu cyklu jajnikowego oraz wczesnej ciąży. W błonie śluzowej macicy LPA stymuluje wydzielanie luteotropowej PGE2  z komórek zrębu łącznotkankowego, natomiast hamuje wydzielanie luteolitycznej PGF₂α z komórek nabłonkowych. Dodatkowo LPA stymuluje wydzielanie P4 z komórek steroidogennych CL jedynie poprzez stymulację ekspresji 3βHSD.

• Glikokortykosteroidy (GCs) pełnią rolę lokalnych mediatorów w funkcjonowaniu macicy krowy poprzez modulację sekrecji prostaglandyn. Określono, że ekspresja, lokalizacja oraz aktywność enzymów odpowiedzialnych za konwersję GC - 11β-HSD (typ 1 i 2) oraz receptorów (GC-R) w błonie śluzowej macicy są zależne od fazy cyklu i ciąży u krowy. IFN_τ(sygnał zarodkowy) aktywuje enzymatyczną przemianę GCs a także zwiększa produkcję aktywnego kortyzolu, stymulując tym samym ekspresję i aktywność 11β-HSD-1. Podczas wczesnej ciąży kortyzol może działać jako mediator luteotropowego działania IFN_τ poprzez stymulację sekrecji P4 oraz PGE2 wspierając funkcje CL we wczesnej ciąży.

• Ustalenie modelu in vitro do badania funkcji wydzielniczych błony śluzowej macicy kotki. Wykazano, że komórki nabłonkowe błony śluzowej macicy kotki są głównym źródłem uwalniania PGF_2α, natomiast komórki łącznotkankowe są odpowiedzialne za produkcję PGE2. Steroidy jajnikowe mogą wpływać na uwalnianie prostaglandyn z komórek nabłonka błony śluzowej macicy kotki.

• Opisanie komórkowych, enzymatycznych i molekularnych mechanizmów działania prostaglandyn, oksytocyny i P4 w regulacji funkcji wydzielniczych CL klaczy. Wykazano, że PGE₂ wykazuje najsilniejsze działanie luteotropowe poprzez zwiększanie sekrecji P4 oraz podwyższenie żywotności i proliferacji komórek CL klaczy. Dodatkowo P4 i oksytocyna stymulują sekrecję PGE₂.

• Wykazanie roli leukotrienów (LT) w auto-, parakrynnych mechanizmach regulacyjnych w jajniku i błonie śluzowej macicy krowy podczas cyklu jajnikowego i wczesnej ciąży. Leukotrieny modulują wydzielanie prostaglandyn w CL oraz macicy podczas cyklu jajnikowego i we wczesnej ciąży u krowy. Stymulują ponadto wydzielanie progesteronu, 17β-estradiol i PGF_2α w komórkach ziarnistych pęcherzyków jajnikowych.

Patologia Rozrodu:

• PGF_2α i PGE₂ wpływają na aktywność skurczową zapalnie zmienionej macicy świń. Stwierdzono, że PGE₂ działając poprzez receptory EP2 i EP4 przyczynia się do osłabienia siły i częstotliwości skurczów zapalnie zmienionej macicy oraz, że PGF_2α wpływa na aktywność skurczową miometrium działając nie tylko za pośrednictwem swoich receptorów, ale również poprzez receptory dla PGE₂.

• Proces zapalny błony śluzowej macicy świni i krowy prowadzi do zmian wydzielania hormonów związanych z funkcjonowaniem układu rozrodczego. U świni, dotyczą one obniżenia poziomów hormonu luteinizującego, prolaktyny i estrogenów oraz wzrostu wydzielania androstendionu. U obu gatunków powodują silnie zmiany w metabolizmie kwasu arachidonowego i produkcji NO. W zapalnie zmienionej macicy świń i krowy zmienia się wydzielanie PGE₂ i PGF_2α i innych metabolitów kwasy arachidonowego (leukotrienów- LT) oraz ekspresja i/lub komórkowa lokalizacja enzymów uczestniczących w metabolizmie kwasu arachidonowego (syntaz PG:  PTGS-2, PTGES i PTGFS oraz lipooksygenazy-5). Wykazano także, że w zależności od stopnia nasilenia zmian w wydzielaniu i wzajemnym stosunku odpowiednich PG i LT dochodzi do zaburzeń funkcji jajników. Procesy zapalne błony śluzowej macicy i jajników wywołane bakteriami związane są ze wzrostem produkcji NO w tych narządach, co wskazuje na udział NO w przebiegu procesów zapalnych narządów zwierząt gospodarskich (świnia i krowa).

• W torbielowato zmienionych jajnikach świń znacznemu wzrostowi liczby włókien noradrenergicznych oraz zawartości katecholamin towarzyszą zmiany aktywności steroidogennej, sugerując, że związki te poprzez wpływ na steroidogenezę, mogą mieć wpływ na przebieg zwyrodnienia torbielowatego jajników. Co więcej, wzrost gęstości noradrenergicznych włókien nerwowych w torbielowato zmienionych jajnikach świń związany jest ze wzrostem ekspresji czynnika wzrostu nerwów. Określono także, że w przeciwieństwie do włókien noradrenergicznych w torbielowatych jajnikach zmniejszeniu ulega gęstość włókien cholinergicznych.

• Wykazanie, udziału cytokin (TNFα, IL-1α), NO i endotoksyny bakteryjnej (LPS) w patogenezie stanów zapalnych gruczołu mlekowego krowy, modulacji na poziomie enzymatycznym wydzielania prostaglandyn i leukotrienów oraz opisanie ich molekularnego mechanizmu działania w komórkach nabłonkowych zatoki mlekonośnej wymienia krowy in vitro.  Cytokiny regulują ekspresję syntez prostaglandynowych:  PTGS-2, PTGFS - AKR1B5, PGES oraz lipooksygenazy 5-LO). Glikokortykosteroidy zaś są elementem lokalnego systemu przeciwzapalnego w wymieniu krowy: kortyzol jest produkowany lokalnie w komórkach nabłonkowych wymienia (obecność 11β-HSD1) i hamuje stymulowane cytokinami wydzielanie PG.

• Określenie wpływu aktywnych metabolitów izoflawonów (fitoestrogenów) na funkcje rozrodcze krowy i klaczy. U krowy izoflawony i ich metabolity zaburzają wydzielanie P4 w CL, preferencyjnie stymulują uwalnianie PGF_2α poprzez aktywację ekspresji syntazy PTGFs w komórkach nabłonkowych śluzówki macicy, co może być przyczyną obniżonej płodności krów, w tym wczesnego zamierania zarodków. Określono również wewnątrzkomórkowe i molekularne mechanizmy działania izoflawonów w komórkach śluzówki macicy i komórkach steroidogennych CL. Wykazano jedynie genomowy, zależny od jądrowych receptorów estrogenowych, mechanizm działania metabolitów izoflawonów w układzie rodnym krowy (CL, macica).

• Wykazanie, że manipulacje hormonalne - synchronizacja rui, w zależności od metody i rodzaju stosowanego preparatu (szczególnie analogów PGF_2α), może obniżać wrażliwość CL na endogenne czynniki luteotropowe. Może to być przyczyną niedomogi lutealnej, a obniżone wydzielanie progesteronu w CL krów po hormonalnej ingerencji, może być przyczyną niedostatecznej osłony rozwijającego się zarodka przez produkty CL w pierwszym, krytycznym okresie ciąży.

Schemat 1. Wpływ cytokin (TNFα), tlenku azotu (NO), steroidów jajnikowych oraz fitoestrogenów na  metabolizm kwasu arachidonowego podczas luteolizy i we wczesnej ciąży u bydła.

Schemat 2. Hipotetyczny model funkcjonalnej i strukturalnej regresji ciałka żółtego krowy [Skarzyński i in. 2005, 2008, 2010, prace przeglądowe].