Artyku³ przegl¹dowy Review
U ssaków utrzymanie ci¹¿y zachodzi dziêki komuni-kacji pomiêdzy zarodkiem/p³odem wraz z b³onami p³o-dowymi, macic¹ oraz cia³kiem ¿ó³tym. Interakcje te za-pobiegaj¹ funkcjonalnej oraz strukturalnej regresji cia³ka ¿ó³tego i luteolizie. O sukcesie reprodukcyjnym decydu-je zw³aszcza faza oko³oimplantacyjna, podczas której wskanik zamieralnoci zarodkowej jest najwy¿szy. Z tego wzglêdu matczyne rozpoznanie ci¹¿y, rozumiane jako synteza i uwalnianie swoistych czynników utrzymuj¹cych ci¹¿ê, jak równie¿ modyfikuj¹ce dzia³alnoæ uk³adu im-munologicznego samicy, jest kluczowym zjawiskiem dla utrzymania i rozwoju ci¹¿y.
Rozwój i utrzymanie ci¹¿y wymaga szeregu fizjolo-gicznych adaptacji organizmu matki, zw³aszcza uk³adu immunologicznego. Przystosowanie to nale¿y rozumieæ jako modyfikacje dotycz¹ce zmiany liczby komórek uk³a-du odpornociowego i ich fenotypu, pe³nionych przez nie funkcji oraz zdolnoci do wydzielania specyficznych czyn-ników, np. cytokin. Cytokiny uczestnicz¹ w utrzymaniu funkcji cyklicznego cia³ka ¿ó³tego, adhezji zarodka do b³ony luzowej macicy, implantacji, a nastêpnie partycy-puj¹ w mechanizmach odpowiedzialnych za jego wzrost i ró¿nicowanie. Miejscowa obecnoæ odpowiedniej ilo-ci cytokin podczas ilo-ci¹¿y, wydaje siê mieæ decyduj¹ce znaczenie dla jej utrzymania (19). Matczyny uk³ad od-pornociowy podlega wówczas selektywnej tolerancji im-munologicznej, immunosupresji oraz immunomodulacji,
przy towarzysz¹cej mu silnej odpornoci przeciwbakte-ryjnej.
Koncepcja traktuj¹ca ci¹¿ê jako stan immunomodula-cjiimmunosupresji, pozwalaj¹cy na implantacjê i roz-wój zarodka, bêd¹cego swoistym aloprzeszczepem, ak-ceptowana jest od lat. £o¿ysko nie stanowi bowiem szczel-nej bariery umo¿liwiaj¹cej ca³kowite odseparowanie ko-mórek p³odu i matki od siebie, jak sugerowa³ Medawar (16), natomiast pozwala na wzajemn¹ wymianê i komu-nikacjê komórek podczas ci¹¿y. Zarówno komórki pocho-dzenia p³odowego (6), jak równie¿ DNA p³odu przedo-staj¹ siê do kr¹¿enia matczynego i mog¹ byæ w nim wy-krywane d³ugi czas po porodzie (6). Doniesienia te wska-zuj¹, ¿e za immunologiczn¹ interakcjê miêdzy p³odem a matk¹ odpowiadaj¹ regulacyjne mechanizmy zlokali-zowane w kr¹¿eniu obwodowym, których rol¹ jest zaha-mowanie odpowiedzi uk³adu immunologicznego skiero-wanej na p³odowe alloantygeny.
Okres przedimplantacyjny oraz faza adhezji, kontaktu i wnikania komórek zarodka do komórek macicy oraz ³o¿yskowanie wymagaj¹ bardzo precyzyjnych, gatunko-wo specyficznych, mechanizmów regulacyjnych. Interak-cje matczyno-zarodkowe w fazie przedimplantacyjnej prowadz¹ do matczynego rozpoznania ci¹¿y i jej utrzy-mania. Zarodek w tej fazie wytwarza ogromn¹ iloæ sub-stancji biologicznie czynnych: cytokin (interferony, inter-leukiny 1, 2, 4, 6, 10, GMCSF, TNFá), enzymów
(prote-Ró¿nice gatunkowe w mechanizmach warunkuj¹cych
matczyne rozpoznanie ci¹¿y u ssaków
MARTA J. SIEMIENIUCH, MAREK BOGACKI*, DARIUSZ J. SKAR¯YÑSKI, IZABELA WOC£AWEK-POTOCKA
Zak³ad Immunologii Rozrodu, *Pracownia Biologii Zarodka Instytutu Rozrodu Zwierz¹t i Badañ ¯ywnoci PAN, ul. Tuwima 10, 10-747 Olsztyn
Siemieniuch M. J., Bogacki M., Skar¿yñski D. J., Woc³awek-Potocka I.
Differences between species in maternal recognition of pregnancy in mammals
Summary
The maternal recognition of pregnancy in mammals is based on the communication between embryo/fetus, uterus and corpus luteum. The development and maintenance of the gestation needs a great deal of physiological adaptations in females, especially in the immunological system. In ruminants IFNô has a basic meaning for the maternal recognition of pregnancy. IFNô is an antyluteolitic factor produced by mononuclear cells in the trophoblast and ensure the communication between the female and the developing embryo. However, in pigs IFNô secretion is not a factor of pregnancy recognition and the communication between the mother and embryos may be conducted by estrogens at about 10-11 days of gestation and the change in PGF2á secretion. Up
until now interferone produced by trophoblasts has not been observed in horses. Pregnancy maintenance and embryo development depends on the embryo migration in the uterus lumen before implantation. Little is known about maternal recognition signals of pregnancy in carnivores. The only thing that has been confirmed is elevated concentrations of acute phase proteins (C-reactive protein, haptoglobin, fibrinogen, seromucoid, ceruloplasmine, glikoproteins) detected in pregnant bitches serum.
aza metaloprotein stromy oraz tkankowy inhibitor meta-loproteinaz), prostaglandyn (prostaglandyna E i F), hor-monów (hormon uwalniaj¹cy kortykotropiny, estrogeny).
Sygna³y rozpoznania ci¹¿y
Owce
Zahamowanie luteolizy, podtrzymanie funkcji aktyw-nego cia³ka ¿ó³tego (CL) i wydzielania progesteronu (P4) s¹ kluczowymi warunkami utrzymania ci¹¿y w jej wczes-nym okresie. Badania prowadzone na owcach wykaza³y, ¿e zasadniczym mechanizmem reguluj¹cym luteolizê jest pozytywne sprzê¿enie zwrotne pomiêdzy oksytocyn¹ (OT) wydzielan¹ przez CL i/lub przysadkê oraz lutelityczn¹ prostaglandyn¹ (PG) F2á, produkowana przez b³onê lu-zow¹ macicy. Interakcja pomiêdzy tymi czynnikami za-pewnia powrót do cyklu jajnikowego. Regulatorami eks-presji receptorów dla OT (OTR) w b³onie luzowej maci-cy owmaci-cy s¹ progesteron i estrogeny. Jednak¿e mechanizm ten zostaje zahamowany w wyniku zap³odnienia i rozwo-ju zarodka, przeciwdzia³aj¹c regresji CL (13).
U prze¿uwaczy INFô posiada zasadnicze znaczenie dla matczynego rozpoznania ci¹¿y. Jest produkowany przez komórki mononuklearne trofoektodermu i pe³ni rolê anty-luteolitycznego sygna³u s³u¿¹cego do komunikacji miê-dzy rozwijaj¹cym siê zarodkiem a uk³adem rozrodczym samicy (4). Zadaniem INFô jest wywieranie efektu anty-luteolitycznego na b³onê luzow¹ macicy, realizowane na drodze parakrynnej, który zapobiega produkcji i pulsa-cyjnemu uwalnianiu PGF2á. Interferony tau s¹ specyficz-ne dla gatunku zwierzêcia. U wszystkich prze¿uwaczy INFô syntetyzowany jest przez trofoektodermê w okresie przed- i oko³oimplantacyjnym, pomiêdzy dniem 10. a 21.--24. ci¹¿y, i jest odpowiedzialny za hamowanie pulsacyj-nego wydzielania prostaglandyny F2á.
U owiec INFô posiada szeæ izoform, które ró¿ni¹ siê jakociowo i ilociowo w wywieraniu efektu antyluteoli-tycznego (15). Owcze bia³ko trofoblastu-1 (oTP-1), bê-d¹ce wariantem INFô, jest pierwszym bia³kiem produko-wanym przez trofoektodermê w okresie oko³oimplanta-cyjnym i ma zasadnicze znaczenie dla procesu knidacji (4, 22). Owcze bia³ko trofoblastu-1 prezentuje sekwen-cjê aminokwasów w 45-70% odpowiadaj¹c¹ sekwencji interferonów tau, spotykanych u pozosta³ych gatunków ssaków (22). Bia³ko to, oprócz zasadniczej antyluteo-litycznej funkcji, posiada równie¿ aktywnoæ antywiru-sow¹ oraz wykazuje nisk¹ toksycznoæ (22). Stwierdzo-no równie¿ aktywStwierdzo-noæ antyproliferacyjn¹ oraz immuStwierdzo-no- immuno-modulujac¹ tego bia³ka. Synteza i uwalnianie owczego INFô wydaje siê zale¿na od rozwoju zarodka. U owcy rozpoczyna siê oko³o 10. dnia ci¹¿y i prezentuje tenden-cjê rosn¹c¹ wraz z pocz¹tkowym wzrostem zarodka, osi¹-gaj¹c maksimum oko³o 12.-13. dnia ci¹¿y (22). Fakt ten jest istotny zw³aszcza podczas embriotransferu, który z po-wodzeniem mo¿na przeprowadziæ u owiec do 12. dnia cyklu, tj. od 48 do 72 godzin przed rozpoczêciem spo-dziewanej luteolizy. Z powodu niemo¿noci wykrycia tej substancji w krwi obwodowej, przyjmuje siê, ¿e dzia³a-nie oTP-1 ma charakter lokalny i ograniczone jest do b³o-ny luzowej macicy dzia³anie parakrynne (4). Doma-ciczne podanie INFô powoduje wyd³u¿enie fazy lutealnej cyklu rujowego poprzez luteotropowe dzia³anie w
stosun-ku do CL. Z tego wzglêdu owczy INFô traktowany jest jako antyluteolityczny czynnik rozpoznania wczesnej ci¹-¿y, produkowany przez zarodek (4).
Oczyszczony rekombinant owczego INFô hamuje wy-wo³an¹ OT produkcjê i pulsacyjne uwalnianie PGF2á oraz przed³u¿a trwanie CL u prze¿uwaczy. Interferon-ô dzia³a antyluteolitycznie u owiec poprzez: hamowanie transkryp-cji genu dla receptora estrogenowego, porednio wp³y-waj¹c tak¿e na transkrypcje genu dla receptora OTR, sta-bilizacjê lub podwy¿szenie fizjologicznego progu dla receptorów P4 w luzówce macicy, bezporedni wp³yw na zahamowanie wra¿liwoci receptora estrogenowego oraz OTR, indukcjê syntezy w inhibitora enzymu koniecz-nego do syntezy PGF2á, co w konsekwencji zapobiega pul-sacyjnemu uwalnianiu PGF2á w efekcie dzia³ania OT (13, 23). Zaobserwowano bowiem, ¿e zarówno podczas ci¹-¿y, jak i po domacicznym podaniu IFNô, nastêpuje zaha-mowanie transkrypcji genów receptora dla estrogenów oraz OTR w warstwie epitelialnej oraz wydzielniczej lu-zówki macicy owcy. Molekularne mechanizmy regulacji transkrypcji genów dla receptorów P4 i estrogenów obej-muj¹ specyficzne czynniki regulacyjne zale¿ne od INFô, do których nale¿¹ IRF-1 i IRF-2 (IFN regulatory factor-1 and 2) hamuj¹ce transkrypcjê wspomnianych receptorów (27). luzówka macicy owcy musi zostaæ poddana dzia-³aniu IFNô przed rozpoczêciem luteolizy w celu skutecz-nego rozpoznania i podtrzymania ci¹¿y. Je¿eli wzronie liczba macicznych receptorów OTR, INFô nie bêdzie w stanie zapobiec luteolizie. Ekspozycja luzówki na INFô musi nast¹piæ pomiêdzy 11./12. a 14. dniem ci¹¿y, aby zablokowaæ ekspresjê OTR i w konsekwencji pulsacyjne uwalnianie luteolitycznej PGF2á. Regulatorami ekspresji OTR w b³onie luzowej macicy owcy s¹ progesteron i estrogeny.
Interferon tau wp³ywa na sekrecjê bia³ek de novo po-przez skrawki macicy owcy. Stwierdzono syntezê jede-nastu bia³ek oraz spadek produkcji szeciu. Dla porów-nania, stymulowanie skrawków macicy krowy bydlêcym IFNô skutkuje wydzielaniem przynajmniej trzech bia³ek. Bia³ka produkowane pod wp³ywem owczego INFô przez b³onê luzow¹ macicy nale¿¹ do rodziny â2 -mikroglobu-liny, bia³ka Mx posiadaj¹cego w³aciwoci przeciwwi-rusowe oraz 2-5 syntazy oligoadenylowej (OAS 2,5--oligoadenylate synthase). Ekspresja tego enzymu jest bezporednio regulowana poprzez zarodkowy INFô, w obecnoci P4. Dodatkowo OAS uczestniczy w kontroli komórkowego wzrostu i ró¿nicowania. Istotne iloci mRNA bia³ka Mx zosta³y wykryte równie¿ w warstwie naczyniowej ródb³onku naczyñ krwiononych i nab³on-ku powierzchniowym luzówki macicy nieciê¿arnych owiec. Najwy¿sz¹ ekspresjê bia³ka Mx w luzówce ma-cicy owcy odnotowano podczas wystêpowania maksymal-nego stê¿enia P4, zarówno w b³onie luzowej macicy, jak i we krwi obwodowej. Najwy¿sza koncentracja bia³ka Mx przypada na okres dominacji IFNô w macicy, który u owiec ma miejsce miêdzy 12.-17. dniem cyklu. Nale¿y zazna-czyæ, i¿ nie stwierdzono ekspresji bia³ka Mx w komór-kach ³¹cznotkankowych oraz miêniowych macicy nie-ciê¿arnych owiec. Znaczna ekspresja bia³ka Mx jest wykrywalna jeszcze 25. dnia ci¹¿y, czyli ju¿ poza okre-sem najwiêkszej produkcji owczego IFNô (1). Rola bia³-ka Mx w utrzymaniu wczesnej ci¹¿y wydaje siê
niepod-wa¿alna. Ponadto owczy INFô uzyskany z 16-dniowego zarodka wywiera, wraz z innymi bia³kami wydzielanymi przez trofoblast, hamuj¹cy wp³yw na limfocyty CD8+ i CD4+ (19), dodatkowo wyizolowano zwi¹zek o supre-sorowym dzia³aniu na limfocyty T z komórek jedno-j¹drzastych ze wiat³a macicy w 14. dniu ci¹¿y.
Byd³o
Badania dowodz¹, ¿e zarodki bydlêce pomiêdzy 17. a 25. dniem ci¹¿y wykazuj¹ ekspresjê kilku genów dla b-IFNô z cDNA nale¿¹cym do trzech ró¿nych filogene-tycznie grup (-ô1,2,3). U krów obni¿enie ekspresji, wy-stêpowania i powinowactwa OTR, zapobiegaj¹ce OT-za-le¿nej produkcji PGF2á, jest tylko jednym z wielu mecha-nizmów antyluteolitycznego dzia³ania IFNô (10, 18, 20, 21). Przyjêto, ¿e u owiec IFNô hamuje produkcjê luteo-litycznej PGF2á poprzez obni¿enie liczby receptorów es-tradiolowych, w konsekwencji zapobiegaj¹c wzrostowi OTR zale¿nych od estradiolu. Natomiast u krowy IFNô hamuje wydzielanie PGF2á w luzówce macicy na drodze bezporedniej, nie polegaj¹cej jedynie na obni¿eniu licz-by OTR, lecz poprzez obni¿enie ekspresji enzymów szla-ku syntezy prostaglandyn, w tym syntazy prostaglandy-nowej G/H (PTGS; dawna nazwa cyklooksygenaza COX) oraz syntazy prostaglandyny F (PGFS), poprzez mechanizm niezale¿ny od zmian receptora OTR i syste-mu jego przekanictwa wewn¹trzkomórkowego. Wyka-zano, ¿e IFNô bezporednio hamuje kinazê bia³kow¹ C (PKC), bêd¹c¹ kluczowym elementem kaskady przeka-zywania informacji wewn¹trzkomórkowej, aktywuj¹cym enzymatyczny szlak syntezy PGF2á, obni¿a równie¿ eks-presjê PGTS-2 oraz fosfolipazy A2 (PLA 2), niezale¿nie od systemu pobudzenia OTR (20). Ponadto IFNô obni¿a produkcjê PGF2á oraz ekspresjê mRNA dla PTGS-2 nie-zale¿nie od aktywnoci wewn¹trzkomórkowych przeka-ników (Raf/MEK1/mitogen-activated PK signaling casca-de), prowadz¹c do aktywacji transkrypcji w odpowiedzi na OT oraz pobudzon¹ przez ni¹ kinazê bia³kow¹ C (20). Ponadto IFNô wp³ywa na PTGS-2 g³ównie poprzez uk³ad siedmiu bia³ek regulatorowych bêd¹cych przekanikami sygna³u i aktywatorów transkrypcji (STAT) (13). W dzia-³aniach o charakterze luteotropowym, zachodz¹cych pod wp³ywem IFNô, drog¹ przekazywania sygna³u jest uk³ad JAK/STAT (13). Interferon ô bezporednio i szybko wp³y-wa wiêc na os³abienie ekspresji genu PTGS-2, hamuj¹c syntezê PGF2á w luzówce macicy krowy (20). Dowie-dziono równie¿, ¿e IFNô poprzez zahamowanie ekspresji mRNA dla PTGS-2, obni¿a produkcjê i wydzielanie pro-staglandyn w komórkach nab³onkowych luzówki maci-cy krowy (20), które s¹ pierwotnym ród³em PGF2á (25). Równolegle IFNô nasila ekspresjê PTGS-2 oraz syntazy prostaglandyn w komórkach stromy (20), bêd¹cych pier-wotnym ród³em luteotropowej PGE2 (25).
Kolejnym proponowanym mechanizmem, poprzez któ-ry IFNô hamuje luteolizê, jest wp³yw na zmianê kierunku syntezy prostaglandyny luteolitycznej PGF2á na luteo-tropow¹ PGE2 (20). Interferon-ô obni¿a aktywnoæ syn-taz prostaglandyn (PGFSL-2 i ACR1B5) oraz PGE2 -9--ketoreduktazy (PGFSL-1, poprzednia nazwa 9K-PGR enzym przekszta³caj¹cy PGE2 w PGF2á), hamuj¹c synte-zê PGF2á (12) i jednoczenie wzmagaj¹c akumulacjê PGE2. Badania Skar¿yñskiego i in. (24-26), Miyamoto
i in. (17), Woc³awek-Potockiej (29) wykaza³y, ¿e jednym z g³ównych aktywatorów induktorów wydzielania lute-olitycznej PGF2á z macicy krowy jest czynnik martwicy nowotworu (TNF-á). Skoro TNF-á odgrywa kluczow¹ rolê w luteolitycznej kaskadzie u byd³a (20, 24), mecnizmy rozpoznania ci¹¿y u krowy winny uwzglêdniæ ha-mowanie dzia³anie tej cytokiny. Okuda i in. (21) wykaza-li, ¿e IFNô hamuje stymuluj¹cy efekt TNF-á na pulsacyj-ne wydzielanie PGF2á w komórkach ³¹cznotkankowych b³ony luzowej macicy krowy poprzez obni¿enie ekspre-sji genu PTGS-2. Interesuj¹ce jest, ¿e IFNô samodzielnie nie wywiera hamuj¹cego wp³ywu na pulsacyjne wydzie-lanie PGF2á oraz nie obni¿a bezporednio ekspresji tego genu. Wykazano, ¿e efekt hamuj¹cy IFNô wystêpuje jedy-nie w przypadku TNF-á-regulowanej syntezy PGF2á (21). W okresie oko³oimplantacyjnym zarodek od¿ywiany jest histiotrofowo, dziêki otaczaj¹cej go wydzielinie zwa-nej mleczkiem macicznym. Wydzielina stanowi kompleks bia³ek, lipidów, wêglowodanów, cukrów i jonów, niezbêd-nych we wczesnej fazie rozwoju zarodkowego (1). Wy-twarzanie bia³ek nastêpuje prawdopodobnie pod wp³ywem dzia³ania receptora IFNô. Rozwój i utrzymanie ci¹¿y w okresie okoloimplantacyjnym jest u byd³a mo¿liwe tak¿e w wyniku wzrostu stê¿enia kwasu linolenowego, okrelonego pocz¹tkowo jako inhibitor ródmacicznej syn-tazy prostaglandyn (EPSI) (28). Kwas linolenowy jest kompetencyjnym inhibitorem kwasu arachidonowego i specyficznych syntaz prostaglandynowych; przy zwiêk-szonej iloci kwasu linolenowego nie dochodzi wiêc do wystarczaj¹cej do luteolizy syntezy PGF2á. Prawdopodob-nie za wzrost syntezy kwasu linolenowego w luzówce macicy podczas wczesnej ci¹¿y odpowiedzialny jest wzrost stê¿enia IFNô. U byd³a wzrost iloci kwasu linole-nowego jest charakterystyczny dla okresu oko³oimplan-tacyjnego. Zjawisko to nie wystêpuje u owiec, u których stê¿enie PGF2á jest wy¿sze u ciê¿arnych ni¿ cyklicznych samic (28).
Podsumowuj¹c, zasadnicz¹ ró¿nic¹ w mechanizmie rozpoznania ci¹¿y u byd³a jest fakt, ¿e produkcja PGF2á nie jest zale¿na jedynie od OT, jak ma to miejsce u owiec, natomiast IFNô u byd³a oddzia³ywuje na komórki nab³on-ka luzówki macicy poprzez kilnab³on-ka mechanizmów.
Kozy
Podobnie jak u pozosta³ych prze¿uwaczy, równie¿ u kóz INFô odpowiada za wczesne rozpoznanie ci¹¿y i pocz¹tkow¹ komunikacjê matczyno-p³odow¹. U kóz stwierdzono, ¿e trofoblast produkuje dwie izoformy IFNô do 17. dnia ci¹¿y. Antyluteolityczny mechanizm dzia³a-nia IFNô izolowanych z trofoblastów kozich jest podob-ny do owczego bia³ka trofoblastu (oTP-1) (4).
winie
Matczyne rozpoznanie ci¹¿y u wiñ zgodnie z teori¹ Bazera i Thatchera z 1977 (5), zapocz¹tkowane jest pro-dukcj¹ estrogenów przez blastocysty oko³o 11. dnia ci¹-¿y, co jest uznawane za g³ówny czynnik zapobiegaj¹cy regresji cia³ka ¿ó³tego (3). Oszacowano, ¿e ju¿ w 13. dniu ci¹¿y w sumie oko³o 1,4 µg wolnych estrogenów opusz-cza obszar macicy, co jest iloci¹ olbrzymi¹ i mog¹c¹ sta-nowiæ potê¿ny sygna³ uczestnicz¹cy w matczynym roz-poznawaniu ci¹¿y. Jednak istnieje wiele niecis³oci
zwi¹-zanych z danymi dotycz¹cymi stê¿enia estrogenów we krwi. Stê¿enia siarczanu estronu u krytych loszek wyno-si³y 100-200 pg/ml wiêcej ni¿ u loszek nieciê¿arnych w tym samym czasie od owulacji, jednak nie jest pewne, czy ród³em estronu jest zarodek, a do jakiego stopnia estrogeny produkowane s¹ przez macicê i jajnik. Wiado-mo natomiast, ¿e podanie estrogenów pomiêdzy 11. a 15. dniem cyklu rujowego u lochy skutkuje utrzymaniem czynnoci cia³ka ¿ó³tego przez okres równy d³ugoci ci¹-¿y i wywo³aniem stanu ci¹ci¹-¿y rzekomej (2). Wiele wska-zuje wiêc, ¿e estrogeny s¹ najwa¿niejszym sygna³em wysy³anym z zarodka i to w³anie one modulacj¹ wydzie-lania i syntezy prostaglandyn, które, tak jak u innych ga-tunków (prze¿uwacze), posiadaj¹ kluczowe znaczenie we wczesnym rozpoznaniu i utrzymaniu ci¹¿y (30).
Prostaglandyna F2á, u tego gatunku, odgrywa istotn¹ rolê w regresji cia³ka ¿ó³tego (8), obni¿aj¹c koncentracjê progesteronu poprzez wysoce specyficznie receptory, które wystêpuj¹ w du¿ych komórkach lutealnych. Iloæ tych receptorów w wyizolowanych komórkach lutealnych wzrasta po 12. dniu cyklu, jednak oko³o 14. dnia ci¹¿y i pseudoci¹¿y iloæ receptorów by³a znacznie ni¿sza ni¿ w analogicznym okresie u cyklicznych loch (8). Sugeruje to, ¿e redukcja poziomu wi¹zania PGF2á w czasie ci¹¿y odgrywa istotn¹ rolê w matczynym rozpoznaniu ci¹¿y (30). Badania wskazuj¹, ¿e u wiñ w cyklu poziom PGF2á we krwi obwodowej wzrasta od 12. dnia cyklu i osi¹ga najwy¿sze stê¿enie 17. dnia (5-9 ng/ml). U wiñ ciê¿ar-nych natomiast najwy¿sze stê¿enie PGF2á we krwi ma-cicznej wynosi³o oko³o po³owê tej wartoci (2,8 i 2,3 ng/ ml), odpowiednio, w 15. i 16. dniu ci¹¿y. W kolejnych dniach ci¹¿y nastêpowa³o obni¿enie siê tego stê¿enia we krwi obwodowej i macicznej. Tak wiêc ochronny wp³yw estrogenów, pochodz¹cych z zarodka na cia³ko ¿ó³te, okre-lany jako dzia³anie antyluteolityczne, polegaæ mo¿e na redukcji oddzia³ywania PGF2á na cia³ko ¿ó³te ci¹¿owe.
Proponowanych jest kilka mechanizmów podejmuj¹-cych próbê wyjanienia tego zjawiska. Jednym z nich jest funkcjonuj¹cy w obrêbie krezki macicy mechanizm prze-ciwpr¹dowego przenikania PGF2á z krwi ¿ylnej i limfy do macicy (retrograde transfer) oraz zdolnoæ ¿y³ i têtnic macicy do akumulacji PGF2á(11). W ten sposób zredu-kowana iloæ luteolitycznej prostagladyny docieraj¹cej do jajnika mia³aby przed³u¿yæ funkcje cia³ka ¿ó³tego na po-trzeby rozwijaj¹cego siê zarodka i rodowiska maciczne-go. Jednak z wczeniejszych badañ wynika, ¿e stê¿enie PGF2á we krwi odp³ywaj¹cej ¿y³ami z macicy jest ju¿ znacznie ni¿sze u loszek ciê¿arnych w porównaniu z losz-kami cykliczymi. Mog³oby to wiadczyæ, ¿e synteza PGF2á jest redukowana ju¿ w komórkach endometrium lub, ¿e zgodnie z teori¹ Bazera i Thatchera (5), mecha-nizmem ochrony cia³ka ¿ó³tego przed jego regresj¹ jest egzokrynna sekrecja PGF2á do wiat³a macicy w 13.-17. dniu po inseminacji, zainicjowana przez estrogeny po-chodz¹ce z zarodka. Jednak pojawia siê pytanie, czy wspomniany mechanizm usuwania PGF2á do wiat³a macicy jest wystarczaj¹cym mechanizmem ochrony cia³-ka ¿ó³tego.
Mechanizmami wspomagaj¹cymi u wiñ mog³yby byæ zmiany w syntezie prostaglandyn. Wykazano bowiem podwy¿szon¹ ekspresjê genu COX-2 zarówno podczas luteolizy, jak równie¿ u samic ciê¿arnych we wczesnej
ci¹¿y (30). Wskazuje to na du¿a rolê tego enzymu w pro-dukcji prostaglandyn podczas luteolizy oraz w okresie matczynego rozpoznania ci¹¿y. Natomiast wysoka eks-presja PGES-1 (koñcowy enzym w syntezie PGE2) w lu-zówce macicy w 10.-11. dniu ci¹¿y wp³ywa na zmianê stosunku PGE2 : PGF2á niezbêdnego podczas matczyne-go rozpoznania ci¹¿y (30). W badaniach in vitro wyka-zano, ¿e komórki lutealne stymulowane PGE2 i PGF2á w stosunku 2 : 1 i 4 : 1 produkuj¹ zwiêkszone iloci estra-diolu (30). Fakt ten wiadczy o tym, ¿e komórki lutealne s¹ dodatkowym ród³em produkuj¹cym estradiol pod wp³ywem PGE2 we wczesnej ci¹¿y.
Estrogeny ponadto utrzymuj¹ wysok¹ iloæ receptorów LH w cia³ku ¿ó³tym, posiadaj¹c przy tym bezporednie dzia³anie luteotropowe oraz ³¹cznie ze zwiêkszon¹ ilo-ci¹ PGE2 zapewniaj¹ prawid³owy przep³yw krwi w b³o-nie luzowej macicy i cia³ku ¿ó³tym.
Konie
Jak dot¹d nie stwierdzono obecnoci IFN pochodzenia zarodkowego w przypadku koni. Matczyne rozpoznanie ci¹¿y zale¿ne jest od przemieszczania siê zarodka we-wn¹trz wiat³a macicy (14) i odgrywa rolê poni¿ej 15. dnia ci¹¿y (9).
Wp³yw wczesnego zarodka na zahamowanie syntezy luteolitycznej PGF2á, podobnie jak u innych gatunków, jest mechanizmem przed³u¿aj¹cym wydzielniczoæ CL i podtrzymuj¹cym ci¹¿ê u klaczy (2). W cyklu rujowym u klaczy wzrost koncentracji PGF2á zarówno w macicz-nej krwi ¿ylmacicz-nej, jak i wyp³uczynach z macicy stwierdza siê pomiêdzy 14. a 16. dniem cyklu. Luteolizie towarzy-szy obni¿enie koncentracji produkowanego P4 przez CL. U ciê¿arnych klaczy odnotowuje siê spadek stê¿enia PGF2á zarówno w krwi ¿ylnej, jak równie¿ w wyp³uczynach z macicy. Stwierdza siê równie¿ nieobecnoæ b¹d silnie obni¿on¹ liczbê OTR we wczesnej ci¹¿y u klaczy (2). Nie do koñca poznany jest mechanizm, dziêki któremu mi-gruj¹cy w wietle macicy zarodek pomiêdzy 12. a 18. dniem ci¹¿y hamuje syntezê prostaglandyny luteolitycz-nej. Nale¿y zaznaczyæ, ¿e u klaczy do tej pory nie zosta³ dok³adnie wyjaniony mechanizm indukowania i przebie-gu luteolizy. Fakt ten pozwala jedynie przypuszczaæ i spe-kulowaæ, jaki bêdzie hipotetyczny mechanizm ochronny, CL przeciwdzia³aj¹cy jego regresji. Obserwuje siê wyso-kie stê¿enia estradiolu i estronu produkowane przez zaro-dek miêdzy 8. a 20. dniem ci¹¿y. Jednak¿e dowiadcze-nia z podaniem estrogenów w celu przed³u¿edowiadcze-nia aktyw-noci CL nie przynios³y jednoznacznych wyników. Pod-czas wczesnej ci¹¿y, pomiêdzy 12. a 14. dniem, zarodek koñski produkuje trzy ci¹¿owe bia³ka, których mechanizm dzia³ania w utrzymaniu wczesnej ci¹¿y nie zosta³ nadal jednoznacznie wyjaniony. Mo¿na przypuszczaæ, ¿e pro-dukcja przez zarodek estrogenów i/lub bia³ek hamuje syntezê i uwalnianie luteolitycznej prostaglandyny przez b³onê luzow¹ macicy, podtrzymuje i wyd³u¿a aktywnoæ wydzielnicz¹ cia³ka ¿ó³tego, bior¹c udzia³ w utrzymaniu wczesnej ci¹¿y.
Implantacja zarodka oraz ³o¿yskowanie u klaczy regu-lowane jest czêciowo przez czynniki wzrostu, w tym IGF-II, ekspresja genu IGF-II zosta³a stwierdzona w tkan-kach zarodka i ³o¿ysku pomiêdzy 14. a 150. dniem ci¹¿y. Równie¿ nab³onkowy czynnik wzrostu (EGF) rozwa¿any
jest jako czynnik warunkuj¹cy implantacjê, jak te¿ sty-muluj¹cy wytwarzanie mleczka macicznego (23). Znacz-ny wzrost ekspresji EGF stwierdza siê pomiêdzy 33. a 83. dniem ci¹¿y u klaczy. Zauwa¿ono tak¿e wzrost ilo-ci TGF-â1 w luzówce mailo-cicy klaczy w okresie oko³o-implantacyjnym (33.-45. dzieñ ci¹¿y), wnioskuje siê wiêc równie¿ o udziale tego czynnika w omawianym procesie. Pozosta³e mediatory implantacji i ³o¿yskowania, których obecnoæ w podwy¿szonym stê¿eniu stwierdzono w okre-sie oko³oimplantacyjnym u klaczy, to: TNF-á, IL-2, IL-4, IFN-ã (23).
W luzówce macicy ciê¿arnej klaczy wraz z rozwojem ci¹¿y wykszta³caj¹ siê specyficzne dla gatunku kubki maciczne, bêd¹ce p³odowym aloprzeszczepem. W tych strukturach, pomiêdzy 33. a 120. dniem ci¹¿y, zachodzi produkcja kosmówkowej gonadotropiny (eCG) (1). Rol¹ hormonu kosmówkowego jest podtrzymywanie syntezy P4 i utrzymanie rozwijaj¹cej siê ci¹¿y.
Psy
Wiedza koncentruj¹ca siê na matczynym rozpoznaniu ci¹¿y i biologicznie aktywnych substancjach warunkuj¹-cych to rozpoznanie, a przede wszystkim sam mechanizm indukowania i przebiegu luteolizy s¹, w przypadku suk, s³abo zbadane. W przypadku miêso¿ernych nie stwier-dzono, jak dot¹d, ¿adnego czynnika charakterystycznego dla wczesnej ci¹¿y, jak ma to miejsce u innych gatunków. Zbadano produkcjê dziewiêciu bia³ek w skrawkach mat-czynej czêci ³o¿yska pochodz¹cych z 26. dnia ci¹¿y oraz stwierdzono syntezê bia³ek przez p³odow¹ czêæ ³o¿yska (7). Evans i Anderton (cyt. za 23) stwierdzili podwy¿szo-n¹ koncentracjê bia³ek ostrej fazy zapalnej (bia³ko C-re-aktywne, haptoglobina, fibrynogen, seromukoid, cerulo-plazmina, glikoproteiny) w osoczu ciê¿arnych suk. Przy-czyn¹ tego zjawiska mo¿e byæ reakcja uk³adu immunolo-gicznego samicy wobec obcych antygenów rozwijaj¹ce-go siê zarodka.
Mechanizmy warunkuj¹ce rozpoznanie wczesnej ci¹-¿y oraz dialog pomiêdzy zarodkiem a matk¹ stanowi¹ od wielu lat temat intensywnych badañ. W produkcji zwie-rzêcej brak rozpoznania ci¹¿y i nie przekazanie odpowied-niego sygna³u antyluteolitycznego do organizmu samicy skutkuj¹ wczesn¹ i pón¹ zamieralnoci¹ zarodka, co w konsekwencji powoduje ogromne straty ekonomiczne. Dotychczas wykazano, ¿e zasadniczym mechanizmem antyluteolitycznym jest zwiêkszona produkcja PGE2, za-pewniaj¹ca odpowiedni stosunek PGE2 : PGF2á, natomiast obecnoæ estrogenów oraz innych czynników o charakte-rze immunomoduluj¹cym zapewnia wczesne i precyzyj-ne rozpoznanie, a przede wszystkim utrzymanie ci¹¿y przez organizm samicy.
Pimiennictwo
1.Bazer F. W.: Establishment of pregnancy in sheep and pigs. Reprod. Fert. Dev. 1989, 1, 237-242.
2.Bazer F. W.: Mediators of maternal recognition of pregnancy in mammals. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1992, 199, 373-384.
3.Bazer F. W., Geisert R. D., Thatcher W. W., Roberts R. M.: The establishment and maintenance of pregnancy, [w:] Cole D. J. A., Foxcroft G. R.: Control of Pig Repoduction. Butterworth Scientific, London 1982, 227-252.
4.Bazer F. W., Spencer T. E., Ott T. L., Johnson H. M.: Cytokines and pregnancy recognition, [w:] Hunt J. S.: Immunology of Reproduction. Springer-Verlag, New York 1994, 37-56.
5.Bazer F. W., Thatcher W. W.: Theory of maternal recognition of pregnancy in swine based on estrogen controlled endocrine versus exocrine secretion
of prostaglandin F2á by uterine endometrium. Prostaglandins 1997, 14, 397-401.
6.Bianchi D. W., Zickwolf G. K., Weil G. J., Sylvester S., DeMaria M. A.: Male fetal progenitor cells persist in maternal blood for as long as 27 years post-partum. Proc. Natl. Acad. Sci USA 1996, 93, 705-708.
7.Buhi W. C., Shille V. M., Thatcher M. J., Alvarez I. M., Qiu Y. X.: Identification and immunolocalization of proteins synthesized by dog endometrium membra-nes. J. Reprod. Fertil. (Suppl.) 1993, 47, 141-157.
8.Gadsby J. E., Lovdal J. A., Brott J. H., Fitz T. A.: Prostaglandin F2á receptor concentration in corpora lutea of cyclic, pregnant, and pseudopregnant pigs. Biol. Reprod. 1993, 49, 604-608.
9.Hershman L., Douglas R. H.: The critical period for maternal recognition of pregnancy in pony mares. J. Reprod. Fertil. (Suppl.) 1979, 27, 395-401. 10.Kotwica J., Skar¿yñski D., Miszkiel H., Melin P., Okuda K.: Oxytocin modulates
the pulsatile secretion of prostaglandin F2á in initiated luteolysis in cattle. Res.
Vet. Sci. 1999, 66, 1-5.
11.Krzymowski T., Kotwica J., Stefanczyk-Krzymowska S.: Uterine and ovarian countercurrent pathways in the control ovarian function in the pig. J. Reprod. Fertil. Suppl. 1990, 40, 179-191.
12.Madore E., Harley N., Parent J., Chapdelaine J., Arosh J. A., Fortier M. A.: An aldose reductase with 20á hydroxysteroid dehydrogenase activity is most likely the enzyme responsible for the production of prostaglandin F2á in the bovine
endometrium. J. Biol. Chem. 2003, 278, 11205-11212.
13.Maj T., Che³moñska-Soyta A.: Pleiotropy and redundancy of STAT proteins in Elary pregnancy. Reprod. Dom. Anim. 2007, 42, 343-353.
14.Martal J., Assal N. E., Assal A., Zouari K., Huynh L., Chene N., Reinaud P., Charpigny G., Charlier M., Chaouat G.: Immunoendocrine functions of trophoblast interferons (IFN-ô or TP-1 or trophoblastin) in the maternal recognition of pregnancy, [w:] Glasser S. R. i wsp. (Eds.): Endocrinology of Embryo-Endometrium Interactions. Plenum Press, New York 1994, 195-216. 15.Martal J., Degryse E., Charpigny G., Assal N., Reinaud P., Charlier M.,
Gaye P., Lecocq J. P.: Evidence for extended maintenance of the corpus luteum by uterine infusion of a recombinant trophoblast á-interferon (trophoblastin) in sheep. J. Endocrinol. 1990, 127, R5-R8.
16.Medawar P. B.: Some immunological and endocrinological problems raised by the evolution of viviparity in vertebrates. Symp. Soc. Exp. Biol. 1953, 7, 320--338.
17.Miyamoto Y., Skarzynski D. J., Okuda K.: Is tumor necrosis factor-á a trigger for the initiation of endometrial prostaglandin F2á release at luteolysis in cattle? Biol. Reprod. 2000, 62, 1109-1115.
18.Murakami S., Miyamoto Y., Skarzynski D. J., Okuda K.: Effects of tumor necro-sis factor-á on secretion of prostaglandin E2 and F2á in bovine endometrium
throughout the estrous cycle. Theriogenology 2001, 55, 1667-1678.
19.Nasu K., Narahara H., Matsui N., Kawano Y., Tanaka Y., Miyakawa I.: Platelet-activating factor stimulates cytokinez production by human endometrial stro-mal cells. Mol. Human. Reprod. 1999, 5, 548-553.
20.Okuda K., Miyamoto Y., Skarzynski D. J.: Regulation of endometrial prosta-glandin F2á synthesis during luteolysis and early pregnancy in cattle. Dom. Anim. Endocrin. 2002, 23, 255-264.
21.Okuda K., Kasahara Y., Murakami S., Takahashi H., Woclawek-Potocka I., Skarzynski D. J.: Interferon-ô blocks the stymulatory effect of tumor necrosis factor-á on prostaglandin F2á synthesis by bovine endometrial stromal cells. Biol.
Reprod. 2004, 70, 191-197.
22.Pontzer C. H., Bazer F. W., Johnson H. M.: Antiproliferative activity of a pre-gnancy recognition hormone, ovine trophoblast protein-1. Cancer Res. 1991, 51, 5304-5309.
23.Schäfer-Somi S.: Cytokines during early pregnancy of mammals: a review. Ani. Reprod. Sci. 2003, 75, 73-94.
24.Skarzynski D. J., Bah M. M., Deptula K., Woclawek-Potocka I., Korzekwa A., Shibaya M., Pilawski W., Okuda K.: Roles of Tumor Necrosis Factor-á of the estrous cycle in cattle: An in vivo study. Biol. Reprod. 2003, 69, 1907-1913. 25.Skarzynski D. J., Miyamoto Y., Okuda K.: Production of prostaglandin F2á
by cultured bovine endometrial cells in response to tumor necrosis factor á: cell type specificity and intracellular mechanism. Biol. Reprod. 2000, 62, 1116--1120.
26.Skarzynski D. J., Woclawek-Potocka I., Korzekwa A., Bah M. M., Piotrowska K., Barszczewska B., Okuda K.: Infusion of exogenous tumor necrosis factor dose dependently alters the length of the luteal phase in cattle: differential responses to treatment with indomethacin and L-NAME, a nitric oxide synthase inhibitor. Biol. Reprod. 2007, 76, 619-627.
27.Spencer T. E., Ott T. L., Bazer F. W.: Tau interferon; Pregnancy recognition signal in ruminants. Proc. Exp. Biol. Med. 1996, 213, 215-224.
28.Thacher W. W., Meyer M. D., Danet-Desnoyers G.: Maternal recognition of pregnancy. J. Reprod. Fertil. 1995, Suppl. 49, 15-28.
29.Woclawek-Potocka I., Deptula K., Bah M. M., Lee H. Y. Okuda K., Skarzyn-ski D. J.: Effects of nitric oxide and tumor necrosis factor-á on production of prostaglandin F2á and E2 in bovine endometrial cells. J. Reprod. Dev. 2004, 50, 333-340.
30.Ziêcik A. J., Blitek A., Kaczmarek M. M., Waclawik A., Bogacki M.: Inhibition of luteolysis and embryo-uterine interactions during the peri-implantation period in pigs. Soc. Reprod. Fertil. Suppl. 2006, 62, 147-161.
Adres autora: dr n. wet. Marta J. Siemieniuch, ul. Tuwima 10, 10-747 Olsztyn; e-mail: martas@pan.olsztyn.pl
