Oestrogenrezeptor und Zebrabärblingentwicklung

Östrogene sind Steroidhormone, die eine Vielfalt von Effekten in verschiedenen Zielgeweben ausüben. Sie wirken auf Gene hauptsächlich über den so-genannte Genompfad indem sie an ihren Nuklearrezeptor, den Östrogenrezeptor ER, binden.

Zusätzlich zu den endogenen Östrogenen sind Xenoöstrogene (hormonaktive Umweltchemikalien) im Stande, an ERs zu binden, wodurch Gene induziert oder unterdrückt werden, was zu veränderter Produktion von Proteinen führt.

In Zebrabärblingen (Danio rerio) sind drei verschiedene Östrogenrezeptoren charakterisiert worden, ERα, ERβ1 and ERβ2. Wir untersuchen speziell die Rolle von ERs in der Anfangsphase der Entwicklung von Zebrabärblingen, wobei der Fokus auf Funktionen die nichts mit der Reproduktion zu tun haben lag. Damit wollten wir unbekannte Wirkmechanismen von Xenoöstrogene in der embryonischen Entwicklung identifizieren. In einem Vorversuch analysierten wir auf der mRNA-Ebene die Expression der drei Östrogenrezeptor Gene während der embryonalen Entwicklung und nach der Exposition an bestimmte Xenoöstrogene. Es zeigte sich, dass ERα der Subtyp sein könnte, der für die endokrine Störung in frühen Lebensphasen verantwortlich ist, während ERβ2 hauptverantwortlich für die natürliche Wirkung von Östrogen sein könnte. Eine Analyse der Lokalisierung der drei Subtypen zeigte die Anwesenheit von ERβ2 im Kopf und in den Neuromasten, den sensorischen Komponenten des Seitenlinienorgans. Die Rolle von ERβ2 wurde weiter durch die Morpholino "knock-down" Methode analysiert. Diese Technologie ermöglicht es, die Synthese spezifischer Proteine für eine bestimmte Zeitperiode zu unterdrücken (knock-down). ERβ2 “knock-down” Zebrabärblinge zeigte eine abnormale Entwicklung der Neuromasten (Abb. 1). Weitere Untersuchungen ergaben Hinweise für eine Funktion von ERβ2 in der Ausbildung der Haarzellen (Abb. 2) und eine Wechselwirkung zwischen dem Östrogen- und Notch-Signalpfad (1). Aufgrund dieser Erkenntnisse schlagen wir daher die Entwicklung der Neuromasten als einen neuartigen Endpunkt vor, der es ermöglicht, subtile Effekte von toxischen Substanzen zu bewerten und damit die Toxikologie und Entwicklungsbiologie zu verbinden (2).

Gefärbte Neuromasten in 72 hpf Larven.
(A-C) Larven die mit Kontrollmorpholinos injiziert wurden (15 μM).
(D-F) Larven die mit ERβ2 Morpholinos injiziert wurden (15μM).
Die Pfeile zeigen Neuromasten mit funktionierenden Haarzellen (Massstab 200μm).

Referenzen

1. M Froehlicher, A Liedtke, K Groh, H Lopez-Schier, SCF Neuhauss, H Segner, RIL Eggen, 2009. Estrogen receptor subtype β2 is involved in neuromast development in zebrafish (Danio rerio) larvae. Dev. Biol., 330, 32-43.

2. M Froehlicher, A Liedtke, KJ Groh, SCF Neuhauss, H Segner, RIL Eggen, in press. Zebrafish (Danio rerio) neuromast: Promising biological endpoint linking developmental and toxicological studies. Aquat. Tox. (Epub 2009 Apr 24)