Wybrane mechanizmy molekularne remodelingu układu rozrodczego ptaków podczas przerwy w nieśności

Abstract

Celem pracy była weryfikacja hipotez zakładających, że: (1) różne szlaki apoptozy są zaangażowane w przebudowę tkanek układu rozrodczego ptaków podczas przerwy w aktywności rozrodczej; (2) hormon wzrostu (GH) bierze udział w regulacji remodelingu i funkcji układu rozrodczego w okresie przerwy w nieśności, (3) akwaporyny (AQPs) są zaangażowane w regulację funkcjonowania układu rozrodczego ptaków podczas przerwy w nieśności. Aby zrealizować, założony cel określono: (1) dynamikę apoptozy oraz ekspresję i aktywność najważniejszych markerów tego procesu w jajniku i jajowodzie kury podczas przerwy w nieśności wywołanej różnymi czynnikami, (2) ekspresję genów wybranych białek jaja podczas przerwy w nieśności, (3) wpływ egzogennego hormonu wzrostu na proces apoptozy, ekspresję receptorów steroidowych oraz ekspresję wybranych białek antyapoptotycznych, proapoptotycznych i funkcjonalnych w układzie rozrodczym kury podczas przerwy w nieśności, a także scharakteryzowano (4) zmiany ekspresji akwaporyny 4 (AQP4) w jajowodzie kury podczas przerwy w nieśności. Wykazane zmiany w ekspresji i/lub aktywności kluczowych kaspaz inicjatorowych i wykonawczych w układzie rozrodczym kury podczas przerwy w aktywności rozrodczej indukowanej głodzeniem lub podawaniem tamoksyfenu (TMX), wskazują na udział różnych szlaków apoptozy w procesie przebudowy jajnika i jajowodu w tym okresie. Zmiany w poziomie transkryptów wybranych specyficznych protein żółtka jaja w wątrobie i białka jaja w jajowodzie oraz stężenia hormonów steroidowych we krwi podczas przerwy w nieśności wywołanej różnymi czynnikami sugerują zależność, między działaniem steroidów jajnika, głównie estrogenów, a ekspresją genów kodujących białka jaja. Obserwowane zmiany w stężeniu hormonów steroidowych i ekspresji mRNA ich receptorów, a także w ekspresji genów i aktywności enzymów związanych z proliferacją i apoptozą komórek pod wpływem egzogennego GH wskazują, że hormon ten warunkuje tempo regresji i odmłodzenia układu rozrodczego podczas przerwy w nieśności. GH stymulując proliferację i hamując apoptozę komórek najmniejszych pęcherzyków jajnikowych, promuje ich rozwój na wczesnym etapie folikulogenezy. Zmiany w ekspresji genów wybranych białek jaja w odpowiedzi na iniekcje GH podczas przerwy w nieśności wywołanej głodzeniem, sugerują jego udział w regulacji czynności sekrecyjnej wątroby i jajowodu związanej z tworzeniem jaja. Zależną od segmentu, tkanki i aktywności sekrecyjnej jajowodu ekspresja mRNA i białka AQP4 wskazuje na jej udział w regulacji transportu wody wymaganej do formowania jaja w jajowodzie kury. Ponadto, zmiany w ekspresji AQP4 na poziomie mRNA i białka po podaniu TMX, sugerują związek między działaniem estrogenów, a ekspresją tego genu.

The aim of the study was to verify the following research hypotheses: (1) different apoptosis pathways are involved in the remodelling of the avian reproductive system during a pause in reproductive activity, (2) growth hormone (GH) takes part in the regulation of remodelling and functioning of the reproductive system during a pause in laying, and (3) aquaporins (AQPs) are involved in the regulation of bird's reproductive system during a pause in egg laying. In order to verify these hypotheses the following items were determined: (1) the dynamics of apoptosis and the expression and activity of the most important markers of this process in the hen ovary and oviduct during a pause in laying caused by different factors, (2) the gene expression of selected egg proteins during a cessation of egg laying, (3) the effect of the exogenous growth hormone on the apoptosis process, expression of steroid receptors, and expression of selected antiapoptotic, proapoptotic and functional proteins in the hen reproductive system during a pause in laying, and (4) the changes in the expression of aquaporin 4 (AQP4) in the chicken oviduct during a pause in egg laying. The changes in the expression and/or activity of crucial initiator and executive caspases in the hen reproductive system during a pause in reproductive activity, induced by fasting or tamoxifen (TMX) treatment, indicate the participation of different apoptosis pathways in the process of ovarian and oviductal remodelling during this period. Changes in the transcript levels of selected specific proteins of the egg yolk in the liver and egg albumen in the oviduct as well as the concentrations of steroid hormones in the blood during a pause in laying caused by different factors, suggest a relationship between the action of ovarian steroids, mainly estrogens, and the expression of genes encoding egg proteins. The observed alterations in steroid hormone concentrations and mRNA expression of their receptors as well as in the expression of genes and enzymes activity associated with cell proliferation and apoptosis under the influence of the exogenous GH indicate that this hormone determines the rate of regression and rejuvenation of reproductive system during a pause in laying. GH by stimulation of cell proliferation and inhibition of cell apoptosis in the smallest ovarian follicles, promotes their development at an early stage of folliculogenesis. The changes in gene expression of selected egg proteins in response to GH injection during a pause in laying induced by fasting, suggest its participation in the regulation of the liver and oviduct secretion activities associated with the egg formation. Depended on the segment, tissue, and secretory activity of the oviduct, the mRNA and protein expression of AQP4 indicates that it takes part in the regulation of water transport required for the formation of egg in the chicken oviduct. Moreover, changes in AQP4 expression at mRNA and protein levels after TMX treatment suggest a relationship between estrogen activity and expression of AQP4 gene.