Veränderungen der Transkription in Embryoblast und Trophoblast der Kaninchenblastozyste nach Exposition mit polychlorierten Biphenylen

Abstract

Seit den 20er Jahren wurden PCB-Gemische durch die Chlorierung von Biphenyl in hohem Maße industriell hergestellt. Sie entfalten vielfältige toxische Wirkungen im adulten sowie fetalen Organismus. Anhand einer gezielten Studie an ausgewählten Enzymen und Implantationsmediatoren sollten in dieser Arbeit die Mechanismen möglicher Fehlentwicklungen in der Frühschwangerschaft über die Analyse von Transkriptionsveränderungen erörtert werden. Dazu wurden sechs Tage alte Blastozysten des Kaninchens mit einem Stoffgemisch aus entweder drei koplanaren oder sieben nicht koplanaren PCB-Kongeneren in den Konzentrationen 0,1 ng und 1 µg/Kongener/ml Kulturmedium für vier Stunden kultiviert. Durch die anschließende Trennung der beiden blastozytären Zelllinien - Embryoblast und Trophoblast - und darauf folgender mRNA-Extraktion, waren erstmalig differenzierte Aussagen zu PCB-induzierten Transkriptions-veränderungen in beiden Zelllinien möglich. Nach Exposition mit koplanaren und nicht koplanaren PCB waren die Transkripte von fünf der neun untersuchten Gene signifikant gegenüber der Kontrollgruppe exprimiert. Erhöht waren CYP 1A1 im Embryoblasten und 1B1 im Embryo- und Trophoblasten. VEGFR2, TIMP-2 und COX2 waren im Trophoblasten signifikant erhöht. HIF-1α war im Embryoblasten signifikant und MMP-2 leicht vermindert. Nicht beeinflusst wurden VEGF und GST π1. Die beobachteten Veränderungen zeigen in der vulnerablen Phase der Präimplantation Alterationen der Transkription wichtiger Implantationsmediatoren und Entgiftungsenzyme.

Polychlorinated biphenyls are ubiquitous environmental contaminants. They impose various toxic effects in the adult and the fetal organism. The present study investigated specific effects imposed by coplanar and non-coplanar PCBs on the two cell lineages composing the rabbit blastocyst, the embryoblast (inner cell mass, ICM) and the trophoblast (trophectoderm, TE). After 4 h in vitro exposure of rabbit day 6 blastocysts to low (0.1 ng/congener/mL medium) and high (1 µg/congener/mL medium) PCB levels, both cell lineages were separated and analyzed for transcriptional changes employing semiquantitative RT-PCR. The xenobiotic metabolizing cytochrome P450 (CYP) monooxygenases 1A1 and 1B1, hypoxia inducible factor 1α (HIF-1α), vascular endothelial growth factor (VEGF), the vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGFR2), matrix metalloproteinase-2 (MMP-2), tissue inhibitor of metalloproteinases-2 (TIMP-2) and cyclooxygenase 2 (COX-2) were investigated. After PCB exposure, CYP 1A1 mRNA was exclusively increased in the ICM. CYP 1B1 transcript number was elevated in both ICM and TE. Transcripts for HIF-1α were decreased in ICM cells. VEGFR2 and COX-2 were increased in both cell lines. MMP-2 transcripts were decreased in embryoblast and TIMP-2 transcripts increased in trophoblast cells. VEGF was unaffected. Our results show that PCBs can easily influence the highly sensitive process of early mammalian development and that transcriptional responses to PCBs differ in both cell lineages of the preimplantation rabbit blastocyst.