The biological role of fetuin-B in inhibition of premature zona pellucida hardening during oocyte maturation

Sadr, Seyedeh Zeynab; Jahnen-Dechent, Wilhelm (Thesis advisor); Spehr, Marc (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022, 2023)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Das Eierstockgewebe enthält verschiedene Stadien von Follikeln, die sich während der Follikulogenese entwickeln. Im letzten Stadium, dem präovulatorischen Follikel, der eine unreife Eizelle enthält, erfolgt der Eisprung der Eizelle, der mit der Reifung der Eizelle zusammenfällt. Die reife Eizelle oder Eizelle der Metaphase II (MII) ist bereit, von Spermien befruchtet zu werden. Vor der Befruchtung und während der Reifung setzt eine kleine Anzahl von Kortikale Granula, die sich unter der Eizellenmembran befinden, ihren Inhalt frei. Diese Granula bestehen aus Proteasen, darunter die Metalloproteinase Ovastacin. Ovastacin wird durch Fetuin-B gehemmt, das über den Blutkreislauf in die Eizelle gelangt. In Abwesenheit von Fetuin-B spaltet Ovastacin das Zona-pellucida-Protein 2 (ZP2), was zu einer Verhärtung der Zona pellucida (ZP) führt. Aufgrund der vorzeitigen Verhärtung der ZP können daher keine Spermien eindringen. Die Verhärtung der ZP ist ein bekanntes Risiko während der In-vitro-Reifung von Eizellen vor der In-vitro-Fertilisation. Um dieses Problem anzugehen, wurden Eizellen von Mäusen mit Fetuin-B-Mangel, die eine vorzeitige ZP-Verhärtung und damit Unfruchtbarkeit aufwiesen, durch Anwendung von rekombinantem Fetuin-B in vitro gereift. Bemerkenswerterweise konnten Fetuin-B-defiziente Eizellen zum ersten Mal durch konventionelle In-vitro-Fertilisation befruchtet werden. Allerdings wiesen Fetuin-B-defiziente Eizellen im Vergleich zu fertilen heterozygoten Eizellen eine geringere Zweizell-Embryorate auf (10 ± 1 % vs. 49 ± 11 %, p = 0,0063), was darauf hindeutet, dass die vorzeitige ZP-Härtung teilweise bereits vor der Eizellenreifung stattgefunden hat. Diese Annahme konnte durch einen ZP2-Immunoblot verifiziert werden, da die ZP2-Spaltung in Fetuin-B-defizienten Eizellen aus Antralfollikeln (AF-Eizellen) sichtbar war. Zur individuellen Analyse der Eizellen hinsichtlich der ZP-Härtung haben wir das Elastizitätsmodul von AF-Eizellen durch Nanoindentation gemessen. AF- Eizellen wiesen vor der Reifung eine geringe Rate weicher ZP auf, was die niedrige Befruchtungsrate von 10 ± 1 % nach der In-vitro-Reifung der Eizellen erklären könnte. Was das frühere Stadium der Oozyten betrifft, so wiesen die aus Sekundärfollikeln stammenden Eizellen (SF- Eizellen) keine vorzeitige ZP-Härtung auf. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass Ovastacin zwischen dem Übergang vom Sekundär- zum Antralfollikelstadium freigesetzt wird. Folglich ist die Verwendung von rekombinantem Fetuin-B vorteilhaft, um eine vorzeitige ZP-Härtung während der In-vitro-Reifung zu verhindern, und könnte als Zusatzstoff im Stadium der Sekundärfollikel verwendet werden.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Chemosensorik [163310]
• Fachgruppe Biologie [160000]
• [529000-2]