Glukose ist essentielles Energiesubstrat für die Präimplantationsentwicklung von Säugetierembryonen. Die Aufnahme von Glukose in die Zelle erfolgt über Transmembranproteine - die Glukosetransporter - durch aktive (SGLT) und passive (Glut) Mechanismen. Verschiedene Isoformen der Glukosetransporter-Familie können anhand der Primärstruktur, spezifischer Transportkinetiken und dem Gewebeexpressionsmuster unterschieden werden. Insulin beeinflusst den Glukosetransport durch Regulation der Glukosetransporterexpression und -translokation. Die vorliegende Arbeit untersuchte das Expressionsmuster von Glukosetransporterisoformen (Glut1-5 und 8) und dem aktiven Transporter SGLT-I in Präimplantationsembryonen des Rindes von der Eizelle bis zum Stadium der 16 Tage alten, elongierten Blastozyste. Bisher nicht bekannte bovine Glukosetransporter-cDNA der Isoformen 2, 3, 5 und 8 und des SGLT-I wurden kloniert. In vitro und in vivo gewachsene 14 und 16 Tage alte Blastozysten wurden bezüglich der Expression der Glukosetransporter 1 und 4 durch RNA-Quantifizierung verglichen. Die Isoformen Glut1 und Glut4 in Rinderblastozysten wurden mittels Immunhistochemie lokalisert. An 8 Tage alten Blastozysten wurden Kurzzeiteffekte von Insulin (1, 2 und 4 Stunden nach Insulin-Supplementierung) auf die Transkription von Glut1, 3, 8 und die Glykolyseenzyme Hexokinase und Phosphofruktokinase untersucht. Mitogene Langzeiteffekte des Insulins (am Ende der ca. 168stündigen In-vitro-Kultur) wurden anhand von Kriterien wie Blastozystenrate, Rate der geschlüpften Blastozysten, Zellzahl und Bestimmung des TE/ICM-Zellzahlverhältnisses betrachtet. Es konnte gezeigt werden, daß Glukosetransporterisoformen in Präimplantationsembryonen des Rindes stadienspezifisch exprimiert werden. Transkripte der Isoformen 1, 3, 8 und SGLT-I sind maternalen und embryonalen Ursprungs und waren in allen untersuchten Embryonalstadien nachweisbar. Der Glut5 wird mit dem Beginn der Aktivierung des embryonalen Genoms ab dem 8-/16-Zellstadium transkribiert. Die mRNA der Glukosetransporter 2 und 4 ist im Blastozystenstadium nachweisbar. Glut4-Transkripte sind bereits in expandierten Blastozysten, von Glut2 hingegen erst in den untersuchten elongierten Stadien (14 und 16 Tage alt) zu finden. Die Quantifizierung von Glut1- und Glut4-RNA in 14 und 16 Tage alten in vitro und in vivo gewachsenen Embryonen wies eine verringerte Expression des Glut4 und erhöhte Transkriptmengen für den Glut1 in 16 Tage gegenüber 14 Tage alten Blastozysten nach. In 16 Tage alten in vivo Embryonen wurden keine Glut4-Transkripte detektiert, während eine schwache Expression dieses Transporters in in vitro Embryonen gleichen Stadiums vorliegt, was auf eine Entwicklungsverzögerung in vitro kultivierter Embryonen zurückzuführen sein könnte. Das Glut1-Protein wurde in expandierten 8 Tage alten und in elongierten 14 und 16 Tage alten Blastozysten nachgewiesen. Es wurde im Zytoplasma und den lateralen Membranen der Trophektodermzellen lokalisiert. Embryoblastzellen exprimieren das Glut1-Protein ebenfalls, Endodermzellen nicht. Das Glut4-Protein wurde immunhistochemisch in 14 und 16 Tage alten Blastozysten in den Embryoblastzellen zytoplasmatisch und in den Endoderm- und Trophektodermzellen nukleär lokalisiert. Insulin beeinflußt die mRNA-Expression von Glukosetransporterisoformen und Glykolyseenzymen in 8 Tage alten Blastozysten. Eine einstündige Insulinexposition der Embryonen resultierte in erhöhten Transkriptmengen von Glut3, 8, Hexokinase und Phosphofruktokinase. Die Insulinsupplementierung des Kulturmediums während der In-vitro-Kultur hatte keinen Einfluß auf die Transkription der Gene Glut1, 3, 8, Hexokinase und Phosphofruktokinase. Die In-vitro-Kultur von Rinderembryonen unter Insulingabe resultierte in erhöhten Blastozystenzellzahlen und Raten geschlüpfter Blastozysten. Insulin hatte in der vorliegenden Studie somit einen metabolischern Kurzzeiteffekt auf die Transkription einiger Gene und eine mitogenen Langzeiteffekt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen ein spezifisches Expressionsmuster von Glukosetransporterisofomren während der Präimplantationsentwicklung von Rinderembryonen, was eine spezifische Regulation und Funktion der einzelnen Isoformen während der frühen Embryonalentwicklung schließen lässt.
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