Mechanismen des Dottertransports

Das Dotter ist die Hauptquelle der Nährstoffe für den heranwachsenden Hühnerembryo, jedoch sind die molekularen Details des Mechanismus für die Aufnahme der Eigelbkomponenten in den Embryo noch immer größtenteils unbekannt. Während der Oogenese im Huhn erfolgt die Aufnahme der Eigelbkomponenten Vitellogenin (VTG) und very low density lipoprotein (VLDL) in die Eizelle durch das LDL receptor related protein LR8 (H. Bujo, M. Hermann, M. O. Kaderli, L. Jacobsen, S. Sugawara, J. Nimpf, T. Yamamoto, and W. J. Schneider (1994) EMBO J. 13, 5165-5175). Die Dotter-Vorstufenproteine werden partiell abgebaut, wobei die Fragmentierung aber nicht die Bindung von VLDL an LR8 verhindert. Unsere vorangegangenen Studien haben gezeigt, dass das auf der Oberfläche der endodermalen Endothellzellen (EECs) des Dottersacks lokalisierte LR8 mit dem gespeicherten VLDL im Eigelb interagiert. Nach Internalisierung und Abbau werden die VLDL-Partikel in den EECs resynthetisiert und von diesen in den embryonalen Blutkreislauf sekretiert (M. Hermann, M. G. Mahon, K. A. Lindstedt, J. Nimpf, and W. J. Schneider (2000) J. Biol. Chem. 275, 16837-16844). Es ist sehr wahrscheinlich, dass neben LR8 auch andere Mitglieder der LDL Rezeptor Familie eine wichtige Rolle im Lipidstoffwechsel und bei der Reproduktion des Huhns spielen; wir konnten bereits LRP1, LRP2 und LRP380 als Kandidaten hierfür identifizieren. Die Funktion und Regulation dieser Proteine im Dotter-zu-Embryo-Transport sind bislang unbekannt. Die vorliegende Studie zielt auf die Aufklärung der Rolle von LDL-Rezeptor- Familienmitgliedern im Dottersack und in den EECs, sowie des Mechanismus für den Transfer von Dotter und Dotterkomponenten in den embryonalen Blutkreislauf ab.

Der Fokus der vorliegenden Studie lag auf der molekularen Charakterisierung, Expression, Regulation und Funktion von 2 der größten Proteine im Huhn, genannt LRP2 und LRP380. Für den heranwachsenden Hühnerembryo ist das Dotter die primäre Nahrungsquelle. Unsere vorangegangenen Studien hatten gezeigt, dass das sogenannte LR8 Protein auf der Oberfläche der endodermalen Epithellzellen (EECs) des Dottersacks, welcher das Dotter umgibt, lokalisiert ist. LR8 ist von uns als jener Rezeptor, der die Aufnahme von Dotter in den Dottersack vermittelt, charakterisiert worden. Die Hauptträger von Fetten im Blut und Dotter sind Lipoproteine, wie z.B. das sogenannte VLDL. Nach Aufnahme und darauffolgenden Abbau werden die VLDL-Partikel in den EECs resynthetisiert und von diesen in den embryonalen Blutkreislauf eingeschleust. In dieser Studie haben wir zusätzlich zu LR8 auch LRP2 und LRP380 untersucht, da diese wahrscheinlich ebenfalls eine signifikante Rolle im Lipidstoffwechsel und in der Reproduktion des Huhns spielen. Wir konnten die Mengen an LRP380 und seine Lokalisierung während der Entwicklung der Eizellen in den sogenannten Follikeln und im Dottersack bestimmen. Die relative Menge von LRP380 während des Follikelwachstums ist in Hühnern (R/O- Hühner), deren LR8 Protein aufgrund einer Mutation nicht funktioniert, gegenüber normalen Hühnern deutlich erhöht. Die Erhöhung der Menge an LRP380 in den mutanten Follikeln deutet auf eine Rolle von LRP380 im Follikelwachstum hin. LRP2 (auch als Megalin genannt), das größte bekannte Mitglied der Rezeptorgruppe, zu der auch LR8 und LRP380 gehören, ist in der Niere essentiell für die Rückgewinnung von nützlichen Proteinen aus dem Harn. Die von uns gewonnene Aminosäuren-Sequenz des Hühner LRP2 zeigt ein hohes Maß von Identität mit dem menschlichen LRP2 von 73%. Zum ersten Mal zeigt unsere Studie hormon-spezifische Unterschiede in der Menge an LRP2 in der Hühnerniere und auch in menschlichen Nierenzellen; dies ist sicherlich eines der wichtigsten Ergebnisse dieses Projekts. In der Niere des Huhnes, befinden sich signifikant höhere Spiegel von LRP2-mRNA und Protein als in Hähnen. In Hähnen können diese Spiegel durch Verabreichung von Östrogen erhöht werden. Die Beobachtungen hängen wohl mit den dramatischen Unterschieden im Stoffwechselstatus zwischen Hähnen und Hennen zusammen. Die Inkubation humaner Nierenzellen mit Östrogen führt ebenso zu erhöhter LRP2 Expression. Diese Ergebnisse deuten auf einen wichtigen Einfluss von Sexhormonen auf die Regulation der Transportfunktion von LRP2 in Nieren hin. Auch der Dottersack der Hühner produziert funktionierendes LRP2. Die Mengen an LRP2 im Dottersack während der verschiedenen Stadien der embryonalen Entwicklung steigen zunächst zu Beginn der Entwicklung an bleiben sodann während der schnellen Wachstumsperiode hoch. Wie auch LR8, befindet sich LRP2 an der Oberfläche von EEC, also dem Dotter benachbart. Diese Resultate weisen auch auf eine Funktion von LRP2 in der Ernährung des Hühnerembryos hin.