Metabolische Prägung von Präimplantationsembryonen bei Säugern: Expression und Methylierung von Insulin-artigen Wachstumsfaktoren und Rezeptoren

Das embryonales Wachstum ist von der Verfügbarkeit von Nährstoffen und Hormonen abhängig. Insbesondere die Präimplantationsphase, in der der Stoffausstausch direkt zwischen Uterussekret und Trophoblast (umgeben durch embryonale Hüllen) erfolgt, ist besonders sensitiv gegenüber Veränderungen im Nährstoffangebot. Dabei verfügt der Embryo über eine hohe Kapazität, sich kurzfristig an metabolische Veränderungen anzupassen (embryonale metabolische Adaptation). Durch molekulare Prozesse wird die Anpassungsreaktionen an den metabolischen Stress als „molekulares Zell-Gedächtnis“ gespeichert, was die Zellen nachhaltig prägt. Diese Prägung führt in der darauffolgenden Prä- und Postnatalentwicklung und Differenzierung zu Veränderungen im metabolischen Programm der Zellen. Die molekularen Mechanismen dieser „Metabolischen Programmierung“ sind bisher nicht geklärt. Wir gehen im vorliegenden Projekt davon aus, dass insbesondere Veränderungen in der Regulation des Insulin/IGF/Rezeptor-System zu nachhaltigen Effekten und Wirkungen in der metabolischen Auswirkung auf den Gesamtorganismus führen, und damit einen potentiellen Angriffspunkt für metabolische Programmierung darstellen. Als molekulare Ursache kommt das Auftreten von epigenetischen Modifikationen durch Methylierungsänderungen in der Promotorregion von Genen der IGF-Familie in Frage. Um diese These zu prüfen, sollen in dem vorliegenden Projekt zwei Modelle zum Einsatz kommen: i) der Präimplantationsembryo in utero und ii) embryonale Stammzellen in vitro. Die Expressionsveränderungen der Zielgene soll mittels Real-time PCR  und deren Methylierung durch combined bisulfite restriction analysis (COBRA) und Sequenzierung untersucht werden.