Development of ovarian germline stem cells in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) reared under different temperature regimes

Abstract

Keimzellen entwickeln sich aus den sogenannten Urkeimzellen, die auch als primordiale Keimzellen (PGC) bezeichnet werden. PGC entwickeln sich während der Embryonalentwicklung und wandern dann in die Gonadenanlagen, wo sie sich vermehren und bei getrenntgeschlechtlichen Arten in Spermien in Männchen und Oozyten bei Weibchen differenzieren. Während der Geschlechtsdifferenzierung sind die Gonaden anfällig für den Einfluss externer Faktoren, wie z. B. der Wassertemperatur. Eine Erhöhung der Wassertemperatur von 28°C auf 36°C während der kritischen Phase der Geschlechtsdifferenzierung, vom 10. bis zum 20. Tag nach der Befruchtung kann zu einer Vermännlichung genetisch-weiblicher Tilapien führen. In der ersten Studie führte eine entsprechende Temperaturbehandlung bei genetisch weiblichen Tilapien zu einem Anteil funktioneller Männchen von 37%. Makromorphologisch konnten die Gonaden 90 Tage alter Weibchen aus Kontroll- und Behandlungsgruppen als unreife Ovarien klassifiziert werden. Erste Reifungsprozesse bis hin zur Oogenese begannen 120 Tage nach der Befruchtung. Die Oogenese konnte mikro-morphologisch weiterhin in folgende Stadien eingeteilt werden: Chromatin Nukleolus, Peri-Nukleolus, kortikale Alveolus, Vitellogenese und reife Eizelle. Oozyten in den Phasen des Chromatin Nukleolus und des Peri-Nukleolus, welche auch die primäre Wachstumsphase darstellen, wurden bei weiblichen Fischen aller Altersgruppen festgestellt. Während weiter fortgeschrittenen Oozytenstadien erst ab einem Alter von 120 Tagen festgestellt werden konnten. Oozyten in der Phase des kortikalen Alveolus wurden demnach frühestens am 120. Lebenstag gefunden. In der Vitellogenese befindliche Oozyten traten erst nach 150 Tagen auf. Reife Eizellen wurden ab einem Alter von 180 dpf festgestellt. Es konnten keine signifikanten Unterschiede in der Eizellentwicklungsstadien zwischen Kontroll- und Behandlungstieren festgestellt werden. Das Ziel der zweiten Studie war die Identifikation von Keimbahn-Stammzellen bei Tilapien, die während der Geschlechtsdifferenzierung verschiedenen Aufzuchttemperaturen ausgesetzt waren. Die Identifizierung der Keimbahn-Stammzellen erfolgte anhand von Immunohistochemie mittels Vasa und PCNA (Proliferierendes Cell Nuclear Antigen) Antikörperfärbung. Es wurden zunächst histologische Schnitte von in Paraffin eingebettetem Ovargewebe hergestellt. Keimbahn-Stammzellen wurden im Keimepithel der Ovarien identifiziert, wobei diese in einzelner, isolierter oder in Clusterform vorlagen. Keimbahn-Stammzellen wurden sowohl bei weiblichen Tieren aus Kontroll- als auch Behandlungsgruppen identifiziert. Zusammenfassend, konnten erstmalig Keimbahn-Stammzellen und ihre Lage in den Gonaden genetisch weiblicher Tilapien, aus Kontroll- und Behandlungsgruppen, mittels Vasa und PCNA Antikörperfärbung charakterisiert werden.