Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Tidig embryonal död under dräktighet är vanligt förekommande hos våra domesticerade djur vilket får konsekvenser för reproduktionsresultatet. För att en dräktighet skall etableras och kunna fortskrida krävs det kommunikation mellan det tidiga embryot eller konceptus (den nya individen med dess fosterhinnor) och det maternella systemet. Utan denna kommer dräktigheten att avbrytas och modern kommer att återgå till brunstcykeln. Gulkroppen (corpus luteum, CL) bildas i äggstocken efter ovulation och producerar därefter det dräktighetsbevarande hormonet progesteron. Progesteron bidrar på flera olika sätt till att skapa och upprätthålla en gynnsam miljö för konceptus i livmodern. Om djuret inte är dräktigt kommer CL efter en tid att genomgå luteolys, vilket hos många arter visats ske till följd av höga nivåer av prostaglandin F2α (PGF2α). Progesteronfrisättningen från CL kommer därefter att upphöra.

För att detta inte skall ske sänder konceptus ut signaler under tidig dräktighet, vilket leder till bevarandet av CL och en fortsatt frisättning av progesteron från denna. Denna process, som kallas ”maternal recognition of pregnancy” (MRP), kan definieras som den fysiologiska process som innebär signalering från konceptus vilket leder till bevarandet av CL under en längre tid. Samspelet mellan modern och konceptus är komplicerat och många signaler är inblandade från båda håll, men den här studien har fokuserat på så kallade MRP-signaler. Deras huvudsakliga uppgift är att bevara CL men skiljer sig dock åt mellan olika djurslag. Syftet med den här studien är att redogöra för dessa MRP-signaler, deras mekanismer och med avseende på detta även göra en jämförelse mellan idisslare, gris och häst.

MRP-signalen hos idisslare är interferon tau (IFNT) som indirekt hämmar syntesen av PGF2α. Hos gris fungerar östrogen som MRP-signal. Denna hämmar dock inte syntesen av PGF2α, utan omdirigerar istället utsöndringen av PGF2α på ett sådant sätt att luteolys förhindras. MRP-signalen hos häst har ännu inte fastställts men den skiljer sig från de ovan nämnda djurarternas signaler. Dess mekanism tror man dock också syftar till att hämma syntesen av PGF2α.

MRP-signaler sänds ut under tidsspannet från att det tidiga embryot frigör sig från zona pellucida fram till att placentabildningen sker. I samband med detta sker även en förlängning av konceptus hos idisslare, en migration hos häst och båda delarna hos gris. Att denna utbredning sker är av stor vikt för att skapa en så stor kontaktyta som möjligt mellan konceptus och endometriet och för att utsöndringen av MRP-signaler ska ske i tillräcklig grad.

Mer forskning på detta område krävs för att öka förståelsen om infertilitet på grund av tidig embryonal död och kunna utveckla nya metoder för att förebygga detta. Ytterligare kunskap om denna tidiga signalering och kommunikation behövs även för att optimera olika metoder inom reproduktionsbioteknologin.

Early embryonic death during pregnancy is common during pregnancy in our domestic animals, which has consequences for the reproduction result. Communication between the embryo or the conceptus (the new individual with associated membranes) and the maternal system at an early stage is crucial for the establishment and the sustenance of pregnancy. In the absence of this communication, the pregnancy will cease, and the female will return to the oestrous cycle. The corpus luteum (CL) is formed in the ovaries after ovulation and produces progesterone. This hormone contributes in many ways to the creation and sustainability of a favourable environment for the conceptus in the uterus. However, CL will eventually undergo luteolysis and the release of progesterone will cease in the absence of pregnancy. In many species, this occurs because of high levels of prostaglandin F2α (PGF2α).

In order to prevent this from happening, the conceptus releases signals during early pregnancy which result in the maintenance of CL and the continual release of progesterone. This process is called “maternal recognition of pregnancy” (MRP) and can be defined as the physiological process that results in the expanded lifespan of CL because of signalling mechanisms from the early conceptus. The interaction between the mother and the conceptus is complicated and many signals are sent reciprocally. The focus of this study is on the so-called “MRP-signals”, whose primary function is to expand the lifespan of CL. However, these signals do differ between various species. The aim of this literature study is to shed light of these MRP-signals, their mechanisms and make a comparison between ruminants, pigs and horses with regard to these signals.
The MRP-signal of ruminants is interferon tau (IFNT) which inhibits the synthesis of PGF2α indirectly. Oestrogen is the MRP-signal of pigs, but this signal does not inhibit the synthesis of PGF2α. Instead, it redirects the sequestration of PGF2α in a way that results in the prevention of luteolysis. The MRP-signal of the horse is still unknown, but it does differ from the signals of ruminants and pigs. The mechanism is however believed to inhibit the synthesis of PGF2α.

The MRP-signals are released sometime between the hatching of zona pellucida and the placentation. Connected to this event, an elongation of the conceptus occurs in ruminants, the conceptus of the horse migrates in the uterus and the conceptus of the pig does both. This expansion is crucial to make as much contact with the endometrium as possible in order to allow a release of the appropriate levels of MRP-signals.

There is a need for further research in this area in order to increase our understanding of infertility because of early embryonic loss and for the development of methods to prevent it. Further knowledge about early signalling and communication is also needed for optimal methodology in the field of reproduction biotechnology.