Topographie molekularer Faktoren der Keimzellentwicklung während der frühembryonalen Entwicklung des Kaninchens

Abstract

Keimzellen sind das Instrument der sexuellen Fortpflanzung und damit eine wesentliche Grundlage für die Vielfalt der Lebensformen auf der Erde. Die Repression des somatischen Entwicklungsprogrammes durch Präformation oder Epigenese ist der Schlüsselmechanismus ihrer Entstehung in der embryonalen Frühentwicklung. Hintergrund der vorliegenden Arbeit sind molekulare Faktoren, die an der epigenetischen Steuerung der Keimzellentwicklung im Säugerembryo wesentlich beteiligt sind. Mittels Whole-mount-in-situ-Hybridisierung wurden exemplarisch die Expressionsmuster der Schlüssel-Gene Blimp1, BMP2 und BMP4 untersucht und mit aus dem Mausmodell bekannten Daten verglichen. Für die Untersuchungen wurde das Kaninchen als Modellorganismus ausgewählt, weil es mit seiner flachen Keimscheibe für den Säugerembryo besonders repräsentativ ist und aufgrund einer exakt definierten Stadieneinteilung nach morphologischen Gesichtspunkten eine differenzierte Beurteilung des räumlichen und zeitlichen Zusammenspiels einzelner Gene anhand ihres Expressionsmusters erlaubt. Blimp1 wird bereits im Stadium 0 im Hypoblast exprimiert, erste "geblimpte" Epiblastzellen, die wahrscheinlichen PGC-Vorläufer, treten im Stadium 2 in der PGE auf, ihre Anzahl nimmt bis ins Stadium 4 zu, im Stadium 5 sind nur noch wenige nachweisbar. BMP2 bildet im Stadium 1 eine ringförmige Expressionsdomäne aus, die den Rand der Keimscheibe scharf begrenzt und die über die Gastrulationsstadien hinaus bestehen bleibt. Die Expression ist der Schicht des Hypoblasten und, später, auch dem Mesoderm zuzuordnen. Auch BMP4 wird zunächst ringförmig am Rand der Keimscheibe exprimiert, die Expression ist jedoch erst im Stadium 3 vollständig ausgeprägt und von Beginn an asymmetrisch, mit einer flächigen Expression in den posterioren Anteilen des Embryos; diese ist v.a. dem Epiblast und Anteilen des Mesoderms zuzuordnen, am Rand der Keimscheibe wird BMP4 aber auch in einigen Hypoblastzellen exprimiert. Die Arbeit zeigt, dass es sich bei den "geblimpten" Epiblast- und Mesodermzellen der Prägastrulations- und Gastrulationsstadien mit hoher Wahrscheinlichkeit um die PGC-Vorläufer des Kaninchens handelt. Das BMP2-Signal kommt sowohl zeitlich als auch topographisch als Wegbereiter des "Blimpings" in Frage; dagegen steht das BMP4-Signal zeitlich nicht im Zusammenhang mit der initialen PGC-Differenzierung, könnte jedoch durchaus einen Einfluss auf die Zunahme der "geblimpten" PGC-Vorläufer in den Gastrulationsstadien haben.