Involvement of hormones, cytokines and angiogenic factors on mare oviduct physiological function and fibrosis

Abstract

The oviduct is a very important organ of the female reproductive system, as it plays a crucial role in providing the ideal conditions for the final preparation of the gametes for fertilization and to support the early embryo development. This work contributed to: (i) clarify the role of ovarian steroid hormones, oxytocin (OXT) and TNFα on the modulation of oviduct prostaglandin secretion; (ii) relate the expression of angiogenic growth factors during angiogenesis, with oviductal function; (iii) evaluate the expression of OVGP1 throughout the estrous cycle in the mare; (iv) and to investigate the expression of collagen in equine oviduct and its correlation with endometrial fibrosis and possible pathways involved. Post-mortem tissues were used for experimental works, such as histological stains, immunohistochemistry (IHQ), western blot analysis, qPCR evaluation, enzyme immunoassay, oviduct epithelial cells and tissue explants in vitro culture. In equine oviduct, ESR1, ESR2, PGR, OXTR, PTGES and AKR1C3 mRNA and protein expression was estrous cycle dependent and varied with oviduct portions. Ovarian steroid hormones, OXT and TNFα stimulation of PGF2α and/or PGE2 production also depended on estrous cycle dependent and changed in the different portions of oviduct. In addition, protein and mRNA expression of FGF, VEGF and their receptors differed throughout the estrous cycle and between oviduct portions and agreed with changes in microvascular density and/or oviductal secretory function. Oviduct glycoprotein 1 (OVGP1) transcription presented differences throughout the oviduct portions, and in different phases of estrous cycle. A higher expression was observed in isthmus and during follicular phase (P < 0.05). Also in the follicular phase, OXT and TNFα upregulated OVGP1 transcription; in the early luteal phase, estradiol (E2), while in mid luteal phase, it was progesterone (P4) that stimulated its transcription. However, OVGP1 in vitro production was not dependent of E2, P4, OXT or TNF treatments in any oviduct portion. Furthermore, sperm cells also up-regulated OVGP1 production, in isthmus, in early luteal phase (P < 0.05). COL1 and COL3 transcription in isthmus was correlated with the correspondent transcription in the endometrium. Particularly in isthmus, AKR1C3 was implicated with collagen transcription (P < 0.05). Collagen transcription in isthmus was correlated with MMPs transcription in endometrium (P < 0.05). Thus, in the mare, endometrium fibrosis appears to reflect collagen deposition in the oviduct.

RESUMO - Envolvimento hormonal, de citoquinas e fatores angiogénicos na função fisiológica e na fibrose do oviducto - O oviduto é um órgão muito importante uma vez que proporciona as condições adquadas à preparação final dos gâmetas, fertilização e desenvolvimento embrionário no início da gestação. Os principais objetivos deste trabalho consistiram em: (i) clarificar a função das hormonas esteroides ováricas, ocitocina e do TNFα na regulação do funcionamento do oviduto; (ii) relacionar a densidade vascular com a expressão de fatores angiogénicos; (iii) avaliar a expressão da OVGP1 ao longo do ciclo éstrico da égua; e (iv) investigar a expressão do colagénio no oviduto equino relacionando-a com a fibrose peri-glandular do endométrio e possíveis vias envolvidas. Os tecidos obtidos pós-morte foram utilizados em diferentes procedimentos tais como preparações histológicas, imunohistoquímicos, WB e PCR semi-quantitativo. ensaios imunoenzimáticos e culturas in vitro de células epiteliais do oviduto e de explantes. A expressão proteica e de mRNA de ESR1, ESR2, PGR, OXTR, PTGES e AKR1C3 mRNA foram influenciadas pela fase do ciclo éstrico e pela porção do oviducto. A estimulação da produção de PGF2α e de PGE2 pelas hormonas esteroides ováricas, ocitocina e pelo TNFα foi também dependente da fase do ciclo éstrico e da porção do oviducto. A expressão proteica e génica do FGF, VEGF e dos seus recetores no oviducto da égua, variou ao longo do ciclo éstrico, entre as porções de oviduto e coincidiu com as alterações verificadas na densidade microvascular e/ou com a função secretora do oviduto. A OVGP1 apresentou diferenças na transcrição entre as porções do oviducto e ao longo do ciclo éstrico e uma expressão proteica superior no istmo e durante a fase folicular (P < 0.05). Os espermatozoides estimularam a produção de OVGP1 no istmo durante a fase lútea inicial (P < 0.05). A transcrição de COL1 e COL3 mostrou uma correlação com a sua transcrição no endométrio, bem como a expressão proteica apresentou o mesmo padrão no endométrio de éguas classificado na categoria III de Kenney. Particularmente no istmo, a AKR1C3, o ALK5 e o TGFβII, parecem estar implicados com a transcrição de colagénio (P < 0.05). Além disso, a transcrição de COL1 e COL3 no istmo foi correlacionada com a transcrição de MMPs do endométrio (P < 0.05). Assim sendo, a fibrose no endométrio da égua parece estar relacionada com a deposição de colagénio no oviduto.