Sertoliho bunka

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Sertoliho bunky (angl. Sertoli cells – SC) sú somatické bunky semenotvorného kanáliku semenníkov, kľúčové pri dozrievaní spermií – spermatogenéze. Spermatogenéza je indukovaná folikulo-stimulačným hormónom (FSH) prudukovaným adenohypofýzou a jeho receptorom na povrchsu SC.

Vývoj Sertoliho buniek je determinovaný SRY génom (sex-determinujúci faktor Y).

Funkcia[upraviť | upraviť zdroj]

Kvôli svojej schopnosti podporovať spermatogenézu a vyživovať dozrievajúce spermie sa Sertoliho bunky naývajú aj "materské". Sertoliho bunky sú schopné fungovať ako fagocyty – pohlcujú ostatkovú cytoplazmu počas spermatogenézy.

Sekrécia[upraviť | upraviť zdroj]

  • AMH (anti-Müllerian hormone) – produkovaný počas raných štádií fetálneho života
  • inhibíny a aktivíny – produkované po puberte, spolu ovplyvňujú sekréciu FSH.
  • proteín viazajúci testosterón – zvyšuje koncentráciu testosterónu v semenotvornom kanáliku a mierne stimuluje spermatogenézu
  • estradiol-aromatáza Sertoliho buniek, konvertuje testosterón na 17 beta estradiol pre podporu spermatogenézy
  • neurotrofný faktor gliových buniek (glial cell line-derived neurotrophic factor) – podporuje nediferencované spermatogónie, čo zabezpečuje obnovu kmeňových zárodočných buniek počas perinatálnej periody[1].
  • ETS príbuzná molekula/ ERM transkripčný faktor – potrebný pre udržanie populácie spermatických kmeňových buniek v dospelom organizme[2].
  • transferin – protein z krvnej plazmy potrebuný pre prenos železa do bunky[3].

Štruktúrna funkcia[upraviť | upraviť zdroj]

Sertoliho bunky tvoria pomocou tesných spojov (proteínmi ako je claudin alebo occludin) hemato-semenníkovú bariéru, ktorá rozdeluje semenotvorný kanálik na dve časti[4]. Bazálny kompartment – obsahuje 2n spermatogónie a spermatocyty vo fázi preleptotene. Adluminálny kompartment obsahuje pohlavné bunky vo vyšších štádiách dozrievania. Spermatogónie počas dozrievania putujú od bazálnej časti apikálne do adluminálneho kompartmentu. Toto putovanie je umožnené opätovným vytváraním a zanikaním tesných spojov medzi Sertoliho bunkami, vďaka čomu sa dozrievajúce pohlavné bunky dostávajú do imunologicky privilegovaného miesta – za hemato-semenníkovú bariéru. Sertoliho bunky kontrolujú vstup aj výstup molekúl cez túto bariéru – väčšina musí prejsť priamo cez cytoplazmu SC[5].

Sertoliho bunky vytvárajú potrebné mikroprostredie pre úspešné dozrievanie spermií a ich ochranu pred imunitným systémom. SC sa na dozrievajúce pohlavné bunky viažu cez N-kadheríny a galaktoziltransferázu (CH- reziduá).

DNA oprava a mutácie[upraviť | upraviť zdroj]

Sertoliho bunky majú vysokú schopnosť opravy DNA[6]. Táto oprava najčastejšie využíva proces spojenia nehomologických koncov DNA, pomocou proteínov XRCC1 a PARP1[7]. V porovnaní so spermatocytmi, v Sertoliho bunkách je oveľa vyššia frekvencia mutácií. To môže byť dôvodom efektívnejšej opravy DNA v SC.

Imunomodulačné vlastnosti Sertoliho bunky[upraviť | upraviť zdroj]

Okrem produkcie rady molekúl interagujúcich so spermatogóniami a dozrievajúcimi spermiami vo všetkých štádiách, SC exprimujú aj (či už na svojom povrchu alebo solubilne) molekuly ovplyvňujúce imunitný systém (Immune system – IS). Ich schopnosť meniť charakter imunitnej odpovede v tubule je podmienkou pre nerušené dozrievanie spermií. Povrch spermií sa v priebehu tohto procesu mení a imunitný systém by ich v inom mieste tela rozoznával ako cudziu bunku – spustil zápalovú odpoveď.

Molekuly produkované Sertoliho bunkami asociované s imunosupresiou alebo imunoreguláciou[upraviť | upraviť zdroj]

  • FAS/FASL systém – expresia Fas ligandu (FasL) na povrchu SC aktivuje apoptotickú smrť buniek nesúcich receptor pre FasL – Fas, napríklad apoptóza cytotoxických T-lymfocytov
    • solubilný FasL – zvýšenie efektivity
    • solubilný Fas – blokácia FasL na povrchu ostatných buniek- vyhnutie sa indukcie apoptózy bunkami IS
  • B7-H1 – znižovanie proliferácie efektorových T-lymfocytov [8]
  • Jagged1 (JAG1) – indukcia expresie Foxp3 transkripčného faktoru v nediferencovaných T lymfocytoch     (zvyšovanie podielu regulačných T-lymfocytov v organizme)            
  • Proteázový inhibítor-9 (PI-9) – patrí pod skupinu serpínou (serínových proteázových inhibítorov)

Pomocou sekrécie proteázy granzým B indukujú cytotoxické T lymfocyty a NK bunky apoptózu – SC produkujú PI-9 a inhibujú aktiváciu aopotózy, PI-9 sa ireverzibilne viaže na granzým B a inhibuje jeho aktivitu[9]

  • CD59 – povrchová molekula SC radená do skupiny proteínov regulujúcich komplement (Complement Regulatory Proteins –CRP)[10]

Inhibuje posledný krok komplementovej kaskády- vytvorenie komplexu atakujúceho membrány

  • Klusterín – solubilná molekula s funkciu podobnou ako CD59 – tvorí komplex s granzýmom B a inhibuje aktiváciu apoptózy indukovanú T-lymfocytmi/NK bunkami[10]
  • TGF-β – transformujúci rastový faktor-β (produkcia priamo SC je kontroverzná)

Indukcia regulačných T-lymfocytov[11]

Podpora produkcie cytokínov Th2 imunitnej odpovede a indukcia Th2 buniek

Iné molekuly[upraviť | upraviť zdroj]

CD40 – expresia tejto molekuly je viazaná na dendritické bunky (Dendritic Cells – DC)[10]

  • SC ovplyvňujú DC tak, že znižujú produkciu tejto molekuly na ich povrchu (nevie sa akým sposobom)
  • Nižší podiel molekuly CD40 má za následok zníženú schopnosť DC podporovať T-lymfocyty v imunitnej odpovedi

SC schopné znížiť migráciu leukocytov a tím tlmiť infiltráciu imunitných buniek do potenciálneho miesta zápalu.

Sertoliho bunky a determinácia pohlavia[upraviť | upraviť zdroj]

Sertoliho bunky sú nevyhnutné pre pohlavnú determináciu jedinca. Počas vývoja samčieho organizmu sa prepisuje gén SRY a aktivuje SOX9 (transkripčný faktor), ktorý indukuje transkripciu FGF9 (fibroblastový rastový faktor 9), nevyhnutného pre vývoj samčích pohlavných orgánov[12]. Ak FGF9 nie je prítomný počas vývoja pohlavných orgánov – indukuje sa formácia samičieho reprodukčného systému[13].

Ak sú SC plne diferencované, je všeobecne prijímané, že sú to termnálne diferencované bunky a nemajú schopnosť sa deliť[14]. Teda ak spermatogenéza začne, žiadne SC sa už nedelia.

Nedávno bolo ale postulované nikoľkými vedeckými skupinami, že SC z dospelého jdinca sú schopné navodiť proliferáciu mimo tela[15].Tieto infomácie dávajú teoretickú možnosť opravy niektorých defektov, ktoré vyusťujú v samčiu neplodnosť.

Bolo postulované, že Sertoliho bunky sú v embryonálnom vývoji derivované z časti nazývanej mezonefros[16].

Nomenklatúra[upraviť | upraviť zdroj]

Sertoliho bunky sú pomenované po ich obaviteľovi Enricovi Sertolim, talianskom fyziológovi, ktorý ich objavil počas svojho štúdia medicíny na Univerzite v Pavii v Taliansku.

Publikoval opis tejto bunky v roku 1865. Bunka bola Sertolim objaevená pomocou mikroskopu Belthie, ktorý univerzita kúpila v roku 1862.

V publikáii z roku 1865 bol jeho prvý opis Sertoluho bunky ako "stromovitá", ale čo je dôležitejšie, už vtedy dal tejto bunke status "materská". V roku 1888 iný vedec pomenoval túto bunku po jeho objaviteľovi a od roku 2006 vychádzajú učebnice s oficiálnym názvom Sertoliho bunka.

Histológia[upraviť | upraviť zdroj]

Na histologických preparátoch je ťažké Sertoliho bunku rozoznať, často býva zamenená za iné bunky germinálneho epitelu. Najsilnejším znakom v klasickej mikroskopii je velmi tmavé jadro.

Patológia[upraviť | upraviť zdroj]

Tumor Sertoliho-Leydigových buniek

Výskum[upraviť | upraviť zdroj]

Nedávno boli preskúmané modely autoimunitných ochorení v súvislosti so Sertoliho bunkami naznačujúce ich možné použitie v bunkovej terapii.

Výskum možnej liečby Diabetu I. typu pomocou Sertoliho buniek je najrozšírenejší. Transplantácia Sertoliho buniek spolu s β bunkami Langerhansových ostrovčekov. V prípade potkanov myší a dokonca človeka sa znížila potreba dodávať do organizmu inzulín. V každej zo štúdií sa nepoužívala imunosupresia, túto úlohu prevzali Sertoliho bunky a ochraňovali bunky produkujúce inzulín a homeostázu glukózy [17][18][19].

Takisto bola podobná stratégia použitá v rámci Diabetu II. typu. Transplantácia mikroenkapsulovaných Sertoliho buniek do myši, ktorej sa vyvinul spontánny Diabetes II. typu taktiež vykazovaala nastolenie homeostázy glukózy a taktiež zníženú potrebu dodávania inzulínu[20].

Sertoliho bunky podporujú prijatie kožného štepu[21] a tiež sa v ich prítomnosti zvyšuje počet motorických neurónov u SOD1 myši (model amyotrofickej laterálnej sklerózy)[22] .

Komparatívna biológia SC[upraviť | upraviť zdroj]

Sertiho bunky  u anamniot a amniot majú rovnakú funkciu, ale ich vlastnosti a usporiadanie v rámci organizmu sa líši. Anamniota (ryby, obojživelníky) produkujú spermatické bunky procesom cystickej spermatogenézy.[23]U amniot je všeobecne prijímané, že SC sa v dospelom organizme nedelia a sú terminálne diferencovanými bunkami, zatiaľ čo u anamniot sa u SC aktivujú dve fázy proliferácie počas života. Prvá fáza zabezpečuje založenie cysty a migráciu spermatogoniálnych kmeňových buniek do jej dutiny[24][25], druhá fáza proliferácie nastáva počas zväčšovania cysty a delenia pohlavných buniek v jej vnútri, kedy je potrebné delenie Sertoliho buniek za účelom vytvorenia väčšej dutiny pre zvyšujúci sa počet buniek v jej vnútri.[26]

Všeobecne prijímaný fakt, že Sertoliho bunky u amniot tú nedeliace sa terminálne diferencované bunky, bol nedávno vyvrátený. Po xenogénnej transplantácii Sertoliho buniek amniot bola u nich indukovaná proliferácia.[27]

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. ZHANG, Xiaoli; SHI, Kun; LI, Yi. Lipopolysaccharide inhibits the self-renewal of spermatogonial stem cells in vitro via downregulation of GDNF expression in Sertoli cells. Reproductive Toxicology, roč. 45, s. 87 – 93. Dostupné online [cit. 2018-04-20]. DOI10.1016/j.reprotox.2014.01.009.
  2. CHEN, Chen; OUYANG, Wenjun; GRIGURA, Vadim. ERM is required for transcriptional control of the spermatogonial stem cell niche. Nature, 2005/08, roč. 436, čís. 7053, s. 1030 – 1034. Dostupné online [cit. 2018-04-20]. ISSN 1476-4687. DOI10.1038/nature03894. (En)
  3. MORALES, Carlos; SYLVESTER, Steven R.; GRISWOLD, Michael D.. Transport of Iron and Transferrin Synthesis by the Seminiferous Epithelium of the Rat in Vivo. Biology of Reproduction, 1987-11-01, roč. 37, čís. 4, s. 995 – 1005. Dostupné online [cit. 2018-04-20]. ISSN 0006-3363. DOI10.1095/biolreprod37.4.995. (po anglicky)
  4. DYM, M.; FAWCETT, D. W.. The blood-testis barrier in the rat and the physiological compartmentation of the seminiferous epithelium. Biology of Reproduction, December 1970, roč. 3, čís. 3, s. 308 – 326. PMID 4108372. Dostupné online [cit. 2018-04-20]. ISSN 0006-3363.
  5. RUSSELL, Lonnie. Movement of spermatocytes from the basal to the adluminal compartment of the rat testis. American Journal of Anatomy, 1977-03-01, roč. 148, čís. 3, s. 313 – 328. Dostupné online [cit. 2018-04-20]. ISSN 1553-0795. DOI10.1002/aja.1001480303. (po anglicky)
  6. AHMED, Emad A.; RIJBROEK, Angeliqué D. Barten-van; KAL, Henk B.. Proliferative Activity In Vitro and DNA Repair Indicate that Adult Mouse and Human Sertoli Cells Are Not Terminally Differentiated, Quiescent Cells. Biology of Reproduction, 2009-06-01, roč. 80, čís. 6, s. 1084 – 1091. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. ISSN 0006-3363. DOI10.1095/biolreprod.108.071662. (po anglicky)
  7. WALTER, Christi A.; INTANO, Gabriel W.; MCCARREY, John R.. Mutation frequency declines during spermatogenesis in young mice but increases in old mice. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1998-08-18, roč. 95, čís. 17, s. 10015–10019. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. DOI10.1073/pnas.95.17.10015.
  8. KAUR, Gurvinder; THOMPSON, Lea Ann; DUFOUR, Jannette M.. Sertoli cells – Immunological sentinels of spermatogenesis. Seminars in Cell & Developmental Biology, roč. 30, s. 36 – 44. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. DOI10.1016/j.semcdb.2014.02.011.
  9. POTEMPA, J.; KORZUS, E.; TRAVIS, J.. The serpin superfamily of proteinase inhibitors: structure, function, and regulation. The Journal of Biological Chemistry, 1994-06-10, roč. 269, čís. 23, s. 15957–15960. PMID 8206889. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. ISSN 0021-9258.
  10. a b c LEE, Hak-Mo; OH, Byoung Chol; LIM, Dong-Pyo. Mechanism of Humoral and Cellular Immune Modulation Provided by Porcine Sertoli Cells. Journal of Korean Medical Science, 2008-06-01, roč. 23, čís. 3. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. ISSN 1011-8934. DOI10.3346/jkms.2008.23.3.514. (English)
  11. ILIADOU, Paschalia; TSAMETIS, Christos; KAPRARA, Athina. The Sertoli cell: Novel clinical potentiality. HORMONES, roč. 14, čís. 4, s. 504 – 514. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. DOI10.14310/horm.2002.1648. (po novogrécky (po 1453))
  12. KIM, Yuna; KOBAYASHI, Akio; SEKIDO, Ryohei. Fgf9 and Wnt4 Act as Antagonistic Signals to Regulate Mammalian Sex Determination. PLOS Biology, 2006-05-23, roč. 4, čís. 6, s. e187. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. ISSN 1545-7885. DOI10.1371/journal.pbio.0040187. (po anglicky)
  13. MONIOT, Brigitte; DECLOSMENIL, Faustine; BARRIONUEVO, Francisco. The PGD2 pathway, independently of FGF9, amplifies SOX9 activity in Sertoli cells during male sexual differentiation. Development, 2009-06-01, roč. 136, čís. 11, s. 1813 – 1821. PMID 19429785. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. ISSN 0950-1991. DOI10.1242/dev.032631. (po anglicky)
  14. SHARPE, R. M.; MCKINNELL, C.; KIVLIN, C.. Proliferation and functional maturation of Sertoli cells, and their relevance to disorders of testis function in adulthood. Reproduction, 2003-06-01, roč. 125, čís. 6, s. 769 – 784. PMID 12773099. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. ISSN 1470-1626. DOI10.1530/reprod/125.6.769. (po anglicky)
  15. NICHOLLS, Peter K.; STANTON, Peter G.; CHEN, Justin L.. Activin Signaling Regulates Sertoli Cell Differentiation and Function. Endocrinology, 2012-12-01, roč. 153, čís. 12, s. 6065 – 6077. Dostupné online [cit. 2018-04-21]. ISSN 0013-7227. DOI10.1210/en.2012-1821. (po anglicky)
  16. The kidney : from normal development to congenital diseases. Amsterdam : Academic Press, 2003. Dostupné online. ISBN 9780127224411.
  17. KORBUTT, G. S.; ELLIOTT, J. F.; RAJOTTE, R. V.. Cotransplantation of allogeneic islets with allogeneic testicular cell aggregates allows long-term graft survival without systemic immunosuppression. Diabetes, 1997-2, roč. 46, čís. 2, s. 317–322. PMID: 9000711. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0012-1797.
  18. LI, Y.; XUE, W.-J.; WANG, X.-H.. Decreasing Loss of Cryopreserved-Thawed Rat Islets by Coculture with Sertoli Cells. Transplantation Proceedings, 2012-06, roč. 44, čís. 5, s. 1423–1428. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0041-1345. DOI10.1016/j.transproceed.2012.01.143.
  19. VALDÉS-GONZÁLEZ, Rafael A.; DORANTES, Luis M.; GARIBAY, G. Nayely. Xenotransplantation of porcine neonatal islets of Langerhans and Sertoli cells: a 4-year study. European Journal of Endocrinology, 2005-09-01, roč. 153, čís. 3, s. 419–427. PMID: 16131605. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0804-4643. DOI10.1530/eje.1.01982. (po anglicky)
  20. LUCA, Giovanni; ARATO, Iva; MANCUSO, Francesca. Xenograft of microencapsulated Sertoli cells restores glucose homeostasis in db/db mice with spontaneous diabetes mellitus. Xenotransplantation, 2016-09-27, roč. 23, čís. 6, s. 429–439. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0908-665X. DOI10.1111/xen.12274. (po anglicky)
  21. Prolongation of skin allograft survival in rats by the transplantation of microencapsulated xenogeneic neonatal porcine Sertoli cells. Biomaterials, 2012-07-01, roč. 33, čís. 21, s. 5333–5340. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0142-9612. DOI10.1016/j.biomaterials.2012.04.020. (po anglicky)
  22. Redirecting [online]. linkinghub.elsevier.com, [cit. 2018-08-22]. Dostupné online.
  23. SCHULZ, Rüdiger W.; DE FRANÇA, Luiz Renato; LAREYRE, Jean-Jacques. Spermatogenesis in fish. General and Comparative Endocrinology, 2010-02, roč. 165, čís. 3, s. 390–411. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0016-6480. DOI10.1016/j.ygcen.2009.02.013.
  24. MORAIS, R. D. V. S.; NÓBREGA, R. H.; GÓMEZ-GONZÁLEZ, N. E.. Thyroid Hormone Stimulates the Proliferation of Sertoli Cells and Single Type A Spermatogonia in Adult Zebrafish (Danio rerio) Testis. Endocrinology, 2013-11-01, roč. 154, čís. 11, s. 4365–4376. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0013-7227. DOI10.1210/en.2013-1308. (po anglicky)
  25. LACERDA, S. M. S. N.; COSTA, G. M. J.; CAMPOS-JUNIOR, P. H. A.. Germ cell transplantation as a potential biotechnological approach to fish reproduction. Fish Physiology and Biochemistry, 2012-01-31, roč. 39, čís. 1, s. 3–11. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0920-1742. DOI10.1007/s10695-012-9606-4. (po anglicky)
  26. ALMEIDA, Fernanda F. L.; KRISTOFFERSEN, Cathrine; TARANGER, Geir Lasse. Spermatogenesis in Atlantic Cod (Gadus morhua): A Novel Model of Cystic Germ Cell Development. Biology of Reproduction, 2008-01-01, roč. 78, čís. 1, s. 27–34. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0006-3363. DOI10.1095/biolreprod.107.063669. (po anglicky)
  27. MITAL, Payal; KAUR, Gurvinder; BOWLIN, Barrett. Nondividing, Postpubertal Rat Sertoli Cells Resumed Proliferation after Transplantation. Biology of Reproduction, 2014-01-01, roč. 90, čís. 1. Dostupné online [cit. 2018-08-22]. ISSN 0006-3363. DOI10.1095/biolreprod.113.110197. (po anglicky)