stringtranslate.com

клетка Сертоли

Клетки Сертоли представляют собой тип поддерживающих клеток- «медсестер» , обнаруженных в семенниках человека , которые участвуют в процессе сперматогенеза (производства спермы ) в качестве структурного компонента семенных канальцев . Они активируются фолликулостимулирующим гормоном (ФСГ), секретируемым аденогипофизом, и экспрессируют рецептор ФСГ на своих мембранах.

История

Клетки Сертоли названы в честь Энрико Сертоли , итальянского физиолога, который открыл их во время изучения медицины в Университете Павии , Италия. [1] Он опубликовал описание своей одноименной клетки в 1865 году. [2] Клетка была открыта Сертоли с помощью микроскопа Белтле, купленного в 1862 году. В публикации 1865 года в его первом описании использовались термины «древовидная клетка». «или «волокнистая клетка»; самое главное, он называл их «материнскими клетками». Другие ученые позже использовали фамилию Энрико для обозначения этих клеток в публикациях, начиная с 1888 года. По состоянию на 2006 год было опубликовано два учебника, посвященных конкретно клетке Сертоли.

Состав

Клетки Сертоли специфически располагаются в извилинах семенных канальцев, поскольку это единственное место в семенниках, где вырабатываются сперматозоиды. Как первичные опорные клетки канальцев, они обычно очень большие и аморфные, отдельные клетки простираются от базальной пластинки до просвета; их цитоплазма часто полностью окружает зародышевые клетки, за уход за которыми они отвечают. Клетки Сертоли легко спутать с другими клетками зародышевого эпителия при использовании стандартных методов окрашивания ; Наиболее отличительной особенностью клеток Сертоли является темное ядрышко . [3]

Разработка

Клетки Сертоли необходимы для мужского полового развития. Пролиферация и дифференцировка клеток Сертоли в основном активируется FGF9 , с помощью которого они также образуют петлю прямой связи. [4] [5] Было высказано предположение, что клетки Сертоли могут происходить из мезонефроса плода . [6] После полового созревания клетки Сертоли начинают удлиняться. Их ядрышки увеличиваются в размерах и формируются плотные соединения, образуя пространство, заполненное жидкостью. [7]

ФСГ отвечает за контроль пролиферации клеток Сертоли вскоре после рождения и стимулирует выработку факторов, полученных из клеток Сертоли, которые контролируют развитие семенников и половых клеток. ФСГ, лютеинизирующий гормон . Известно, что тиреотропный гормон и ХГЧ влияют на развитие клеток Сертоли и мужское репродуктивное здоровье. ФСГ необходим для митогена клеток Сертоли, который стимулирует экспрессию различных клеточных маркеров. [7]

После полной дифференцировки клетка Сертоли считается окончательно дифференцированной и неспособной к пролиферации. [8] Следовательно, как только начался сперматогенез, клетки Сертоли больше не образуются, и их популяция в семенных канальцах ограничена.

Однако недавно ученые нашли способ индуцировать ювенильный пролиферативный фенотип клеток Сертоли вне организма. [9] Это дает возможность исправить некоторые дефекты клеток ниш яичка, которые могут вызвать мужское бесплодие.

Функция

Поскольку ее основная функция заключается в питании развивающихся сперматозоидов на всех стадиях сперматогенеза , клетку Сертоли также называют «материнской» или «медсестринской» клеткой. [10] Клетки Сертоли также действуют как фагоциты , потребляя остаточную цитоплазму во время сперматогенеза. Транслокация клеток из базальной пластинки в просвет семенных канальцев происходит за счет конформационных изменений латеральных краев клеток Сертоли.

Секретарь

Клетки Сертоли секретируют следующие вещества:

Структурный

Окклюзирующие соединения клеток Сертоли образуют гемато-тестикулярный барьер , структуру, которая отделяет интерстициальный кровяной компартмент семенника от адлюминального компартмента семенных канальцев. Из-за апикального прогрессирования сперматогоний закупоривающие соединения должны быть динамически реформированы и разрушены, чтобы позволить иммуноидентичным сперматогониям пройти через гематотестикулярный барьер и стать иммунологически уникальными. Клетки Сертоли контролируют вход и выход питательных веществ , гормонов и других химических веществ в канальцы яичка, а также делают адлюминальный компартмент иммунопривилегированным участком.

Клетки Сертоли также отвечают за создание и поддержание ниши сперматогониальных стволовых клеток , которая обеспечивает обновление стволовых клеток и дифференцировку сперматогоний в зрелые зародышевые клетки, которые поэтапно прогрессируют в течение длительного процесса сперматогенеза, заканчивающегося высвобождением сперматозоидов в процессе известный как спермия . [13] Клетки Сертоли связываются со сперматогониальными клетками посредством N-кадгеринов и галактозилтрансферазы (через углеводные остатки).

Другие функции

Во время сперматогенеза клетки Сертоли обеспечивают питание сперматогониев.

Клетки Сертоли способны восстанавливать повреждения ДНК . [14] Эта репарация, вероятно, использует процесс негомологичного соединения концов с участием белков XRCC1 и PARP1 , которые экспрессируются в клетках Сертоли. [14]

Sertoli cells have a higher mutation frequency than spermatogenic cells.[15] Compared to spermatocytes, the mutation frequency is about 5 to 10-fold higher in Sertoli cells. This may reflect the need for greater efficiency of DNA repair and mutation avoidance in the germ line than in somatic cells.

Immunomodulatory properties of Sertoli cells

Besides expressing factors that are crucial for sperm cell maturation, Sertoli cells also produce a wide range of molecules (either on their surface or soluble) that are able to modify the immune system. The ability of Sertoli cells to change the immune response in the tubule is needed for successful sperm cell maturation. Sperm cells express neo-epitopes on their surface as they progress through different stages of maturation, which can trigger a strong immune response if placed in a different part of the body.

Molecules produced by Sertoli cells associated with immunosuppression or immunoregulation

FAS/FAS-L system – expression of Fas ligand (Fas-L) on the surface of SCs activates apoptotic death of Fas receptor-bearing cells, e.g. cytotoxic T cells.[16]

- soluble FasL: increasing the effectivity of the system

- soluble Fas: FasL blockage on the surface of other cells (no apoptotic induction in Sertoli cells by immune cells)

B7/H1 – decreasing proliferation of effector T-cells[17]

Jagged1 (JAG1) – induction of Foxp3 transcription factor expression in naive T lymphocytes (increasing relative numbers of T regulatory cells)[18]

Protease inhibitor-9 (PI-9) – member of serpin family (serine protease inhibitors),[19] which induces secretion of protease Granzyme B, cytotoxic T-cells and NK cells are able to induce apoptosis in target cell. SCs produce PI-9 that irreversibly bonds Granzyme B and inhibits its activity.

CD59, a surface molecule on SCs and a member of the complement regulatory proteins (CRP), inhibits the last step of the complement cascade, the formation of the membrane attack complex.[20]

Clusterin, a soluble molecule with functions similar to CD59, forms a complex with Granzyme B and inhibits activation of apoptosis by T-lymphocytes or NK cells.[20]

TGF-beta, a transforming growth factor beta (its direct production by SCs is controversial), contributes to the induction of regulatory T-cells on the periphery.[21]

Other molecules

CD40 , молекула, связанная с дендритными клетками (ДК). СК способны подавлять экспрессию CD40 на поверхности ДК с помощью неизвестного механизма. Снижение уровня CD40 приводит к снижению способности ДК стимулировать ответ Т-клеток. [20]

Клетки Сертоли также способны ингибировать миграцию иммунных клеток, снижая инфильтрацию иммунных клеток в очаг воспаления.

Клиническое значение

Опухоль из клеток Сертоли-Лейдига относится к группе опухолей яичников стромальных опухолей полового канатика . Эти опухоли производят клетки Сертоли и Лейдига и приводят к повышенной секреции тестостерона в яичниках и яичках.

Другие животные

Поперечный срез семенного канальца семенника крысы ( 250x) .

Функция клеток Сертоли в амниоте и анамниоте одинакова, но они имеют несколько разные свойства по сравнению друг с другом. Анамнионты (рыбы и земноводные) используют кистозный сперматогенез для производства сперматозоидов. [22] В амниоте клетки Сертоли представляют собой терминально дифференцированные клетки, которые в норме неспособны к пролиферации. У Anamniota клетки Сертоли проходят две пролиферативные фазы. Первая фаза пролиферации происходит во время формирования кисты, способствуя миграции в нее зародышевых клеток. [23] [24] Вторая фаза включает увеличение кисты, в результате чего появляется место для пролиферирующих половых клеток. [25]

Некогда общепринятый факт, что клетки Сертоли не способны делиться и пролиферировать в амниоте, недавно был поставлен под сомнение. Было показано, что после ксеногенной трансплантации клетки Сертоли восстанавливают способность к пролиферации. [26]

Исследовать

Недавно (2016 г.) экспериментальные модели аутоиммунных воспалительных заболеваний, включая диабет , побудили использовать клетки Сертоли в трансплантации клеточной терапии благодаря их иммунорегуляторным и противовоспалительным свойствам. [27]

Исследования по адаптации клеток Сертоли для использования при лечении сахарного диабета I типа включают стратегию котрансплантации β-клеток вместе с клетками Сертоли в организм-реципиент. У мышей, крыс и людей присутствие этих клеток восстанавливало гомеостаз глюкозы , а также снижало потребность во внешнем инсулине . Во всех случаях иммуносупрессия не применялась, а роль этого препарата взял на себя и обеспечил СК. [28] [29] [30]

Леча спонтанно диабетических и тучных мышей трансплантацией микроинкапсулированных клеток Сертоли в подкожные жировые отложения в брюшной полости, Giovanni et al. [27] продемонстрировали, что более чем у половины обработанных мышей наблюдалось улучшение гомеостаза глюкозы. Эта недавняя научная работа обещает в будущем лучшее лечение пациентов с сахарным диабетом 2 типа за счет использования клеточной терапии.

Клетки Сертоли способствуют принятию кожного трансплантата организмом-реципиентом [31] , а их присутствие также помогает увеличить количество мотонейронов в спинном мозге мышей SOD1 (мышиная модель, используемая при изучении бокового амиотрофического склероза ). [32]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Synd/518 в Who Named It?
  2. ^ Сертоли, Энрико (1865). «Dell'esistenza di particolari cellule ramificate nei canalicoli seminiferi del testicolo umano» [О существовании особых разветвленных клеток в семенных канальцах яичка человека]. Иль Морганьи (на итальянском языке). 7 : 31–40.
  3. ^ Центр ветеринарных медицинских наук OSU - Домашняя страница OSU-CVHS. Архивировано 9 декабря 2006 г. в Wayback Machine [ нужна полная ссылка ]
  4. ^ Ким Ю, Кобаяши А, Секидо Р, ДиНаполи Л, Бреннан Дж, Шабуасье MC, Пула Ф, Берингер РР, Ловелл-Бэдж Р, Кэпел Б (июнь 2006 г.). «Fgf9 и Wnt4 действуют как антагонистические сигналы, регулирующие определение пола млекопитающих». ПЛОС Биология . 4 (6): е187. doi : 10.1371/journal.pbio.0040187 . ПМК 1463023 . ПМИД  16700629. 
  5. ^ Монио Б, Деклосменил Ф, Баррионуево Ф, Шерер Г, Аритаке К, Малки С, Марци Л, Коэн-Солал А, Георг И, Клаттиг Дж, Энглерт С, Ким Ю, Кэпел Б, Эгучи Н, Ураде Ю, Бойзе- Бонхур Б., Пулат Ф. (июнь 2009 г.). «Путь PGD2, независимо от FGF9, усиливает активность SOX9 в клетках Сертоли во время мужской половой дифференциации». Разработка . 136 (11): 1813–21. дои : 10.1242/dev.032631. ПМК 4075598 . ПМИД  19429785. 
  6. ^ Визе П.Д., Вульф А.С., Бард Дж. (2003). Почка: от нормального развития к врожденным заболеваниям. Академическая пресса. стр. 82–. ISBN 978-0-12-722441-1. Проверено 18 ноября 2010 г.
  7. ^ Аб Шах, Вт; Хан, Р; Шах, Б; Хан, А; Дил, С; Лю, В; Вэнь, Дж; Цзян, X (2021). «Молекулярный механизм воздействия половых гормонов на развитие и пролиферацию клеток Сертоли». Границы эндокринологии . 12 : 648141. дои : 10.3389/fendo.2021.648141 . ПМЦ 8344352 . ПМИД  34367061. 
  8. ^ Шарп Р.М., Маккиннелл С., Кивлин С., Фишер Дж.С. (июнь 2003 г.). «Пролиферация и функциональное созревание клеток Сертоли и их значение для нарушений функции яичек во взрослом возрасте». Размножение . 125 (6): 769–84. дои : 10.1530/reprod/125.6.769 . ПМИД  12773099.
  9. ^ Николлс П.К., Стэнтон П.Г., Чен Дж.Л., Олкорн Дж.С., Хаверфилд Дж.Т., Цянь Х., Уолтон К.Л., Грегоревич П., Харрисон Калифорния (декабрь 2012 г.). «Передача сигналов активина регулирует дифференцировку и функцию клеток Сертоли». Эндокринология . 153 (12): 6065–77. дои : 10.1210/en.2012-1821 . ПМИД  23117933.
  10. ^ Рато Л., Алвес М.Г., Сокорро С., Дуарте А.И., Кавако Дж.Е., Оливейра П.Ф. (май 2012 г.). «Метаболическая регуляция важна для сперматогенеза». Обзоры природы. Урология . 9 (6): 330–8. дои : 10.1038/nrurol.2012.77. PMID  22549313. S2CID  7385545.
  11. ^ Сюн X, Ван А, Лю Г, Лю Х, Ван С, Ся Т, Чен X, Ян К (июль 2006 г.). «Влияние p,p'-дихлордифенилдихлорэтилена на экспрессию трансферрина и андрогенсвязывающего белка в клетках Сертоли крысы». Экологические исследования . 101 (3): 334–9. Бибкод : 2006ER....101..334X. doi :10.1016/j.envres.2005.11.003. ПМИД  16380112.
  12. ^ Скиннер М.К., Грисволд, доктор медицины (июнь 1983 г.). «Клетки Сертоли синтезируют и секретируют церулоплазминподобный белок». Биология размножения . 28 (5): 1225–1229. дои : 10.1095/biolreprod28.5.1225 . ПМИД  6871315.
  13. ^ О'Доннелл Л., Николлс П.К., О'Брайан М.К., Маклахлан Р.И., Стэнтон П.Г. (январь 2011 г.). «Спермиация: процесс выделения спермы». Сперматогенез . 1 (1): 14–35. дои : 10.4161/spmg.1.1.14525. ПМК 3158646 . ПМИД  21866274. 
  14. ^ аб Ахмед Э.А., Бартен-ван Рейбрук А.Д., Кал Х.Б., Садри-Ардекани Х., Мизрак С.К., ван Пелт А.М., де Рой Д.Г. (июнь 2009 г.). «Пролиферативная активность in vitro и репарация ДНК указывают на то, что клетки Сертоли взрослой мыши и человека не являются окончательно дифференцированными, покоящимися клетками». Биология размножения . 80 (6): 1084–91. doi : 10.1095/biolreprod.108.071662 . ПМИД  19164176.
  15. ^ Уолтер Калифорния, Интано Г.В., МакКерри-младший, МакМэхан Калифорния, Уолтер Р.Б. (август 1998 г.). «Частота мутаций снижается во время сперматогенеза у молодых мышей, но увеличивается у старых мышей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (17): 10015–9. Бибкод : 1998PNAS...9510015W. дои : 10.1073/pnas.95.17.10015 . ПМК 21453 . ПМИД  9707592. 
  16. ^ Даль Секко В., Риччоли А., Падула Ф., Зипаро Э., Филиппини А. (февраль 2008 г.). «Мышиные клетки Сертоли проявляют фенотипические и функциональные признаки антигенпрезентирующих клеток в ответ на гамма-интерферон». Биология размножения . 78 (2): 234–42. дои : 10.1095/biolreprod.107.063578 . ПМИД  17989360.
  17. ^ Каур Г., Томпсон Л.А., Дюфур Дж.М. (июнь 2014 г.). «Клетки Сертоли - иммунологические стражи сперматогенеза». Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 30 : 36–44. doi :10.1016/j.semcdb.2014.02.011. ПМК 4043859 . ПМИД  24603046. 
  18. ^ Кампезе А.Ф., Грациоли П., де Сезарис П., Риччоли А., Беллавиа Д., Пеллулло М., Падула Ф., Ноче С., Верховская С., Филиппини А., Лателла Г., Скрепанти I, Зипаро Э., Стараче Д. (март 2014 г.). «Клетки Сертоли мыши поддерживают генерацию регуляторных Т-клеток de novo, запуская путь Notch через растворимый JAGGED1». Биология размножения . 90 (3): 53. doi : 10.1095/biolreprod.113.113803 . ПМИД  24478388.
  19. ^ Потемпа Дж., Корзус Э., Трэвис Дж. (июнь 1994 г.). «Суперсемейство ингибиторов протеиназ серпинов: структура, функции и регуляция». Журнал биологической химии . 269 ​​(23): 15957–60. дои : 10.1016/S0021-9258(17)33954-6 . ПМИД  8206889.
  20. ^ abc Lee HM, Oh BC, Lim DP, Lee DS, Lim HG, Park CS, Lee JR (июнь 2008 г.). «Механизм гуморальной и клеточной иммунной модуляции, обеспечиваемой клетками Сертоли свиньи». Журнал корейской медицинской науки . 23 (3): 514–20. дои : 10.3346/jkms.2008.23.3.514. ПМК 2526533 . ПМИД  18583891. 
  21. ^ Илиаду П.К., Цаметис С., Капрара А., Пападимас И., Гулис Д.Г. (октябрь 2015 г.). «Клетка Сертоли: новый клинический потенциал». Гормоны . 14 (4): 504–14. дои : 10.14310/horm.2002.1648 . ПМИД  26859601.
  22. ^ Шульц Р.В., де Франса ЛР, Ларейр Дж.Дж., Ле Гак Ф, ЛеГак Ф, Кьярини-Гарсия Х, Нобрега Р.Х., Миура Т (февраль 2010 г.). «Сперматогенез у рыб». Общая и сравнительная эндокринология . 165 (3): 390–411. дои : 10.1016/j.ygcen.2009.02.013. ПМИД  19348807.
  23. ^ Мораис Р.Д., Нобрега Р.Х., Гомес-Гонсалес Н.Е., Шмидт Р., Богерд Дж., Франса Л.Р., Шульц Р.В. (ноябрь 2013 г.). «Гормон щитовидной железы стимулирует пролиферацию клеток Сертоли и одиночных сперматогоний типа А у взрослых семенников рыбок данио (Danio rerio)». Эндокринология . 154 (11): 4365–76. дои : 10.1210/en.2013-1308 . hdl : 11449/112650 . ПМИД  24002037.
  24. ^ Ласерда С.М., Коста ГМ, Кампос-Жуниор PH, Сегателли ТМ, Язава Р., Такеучи Ю., Морита Т., Йошизаки Г., Франса ЛР (февраль 2013 г.). «Трансплантация зародышевых клеток как потенциальный биотехнологический подход к воспроизводству рыб». Физиология и биохимия рыб . 39 (1): 3–11. дои : 10.1007/s10695-012-9606-4. PMID  22290474. S2CID  10134737.
  25. ^ Алмейда Ф.Ф., Кристофферсен С., Тарангер Г.Л., Шульц Р.В. (январь 2008 г.). «Сперматогенез у атлантической трески (Gadus morhua): новая модель развития кистозных зародышевых клеток». Биология размножения . 78 (1): 27–34. дои : 10.1095/biolreprod.107.063669 . ПМИД  17881768.
  26. ^ Митал П., Каур Г., Боулин Б., Паниагуа, Нью-Джерси, Корбутт Г.С., Дюфур Дж.М. (январь 2014 г.). «Неделящиеся постпубертатные клетки Сертоли крыс возобновили пролиферацию после трансплантации». Биология размножения . 90 (1): 13. doi :10.1095/biolreprod.113.110197. ПМК 4076399 . ПМИД  24285718. 
  27. ^ ab Лука Дж, Арато I, Манкузо Ф, Кальвитти М, Фалабелла Дж, Мурдоло Дж, Баста Дж, Кэмерон Д.Ф., Хансен BC, Фалларино Ф, Барони Т, Альетти MC, Тортойоли С, Бодо М, Калафиоре Р (ноябрь 2016 г.) . «Ксенотрансплантат микроинкапсулированных клеток Сертоли восстанавливает гомеостаз глюкозы у мышей db/db со спонтанным сахарным диабетом». Ксенотрансплантация . 23 (6): 429–439. дои : 10.1111/xen.12274. PMID  27678013. S2CID  46744082.
  28. ^ Вальдес-Гонсалес Р.А., Дорантес Л.М., Гарибай Г.Н., Брачо-Бланше Э, Мендес А.Дж., Давила-Перес Р., Эллиот Р.Б., Теран Л., Уайт DJ (сентябрь 2005 г.). «Ксенотрансплантация неонатальных островков клеток Лангерганса и Сертоли свиней: 4-летнее исследование». Европейский журнал эндокринологии . 153 (3): 419–27. дои : 10.1530/eje.1.01982. ПМИД  16131605.
  29. ^ Корбутт Г.С., Эллиот Дж.Ф., Раджотт Р.В. (февраль 1997 г.). «Котрансплантация аллогенных островков с агрегатами аллогенных тестикулярных клеток позволяет обеспечить долгосрочное выживание трансплантата без системной иммуносупрессии». Диабет . 46 (2): 317–22. дои : 10.2337/диаб.46.2.317 . ПМИД  9000711.
  30. ^ Ли Ю, Сюэ В, Лю Х, Фань П, Ван X, Дин X, Тянь X, Фэн X, Пан X, Чжэн J, Тянь П, Дин C, Фань X (20 февраля 2013 г.). «Комбинированная стратегия покрытия эндотелиальных клеток, совместного культивирования и инфузии клеток Сертоли улучшает васкуляризацию и защиту островкового трансплантата от отторжения». ПЛОС ОДИН . 8 (2): e56696. Бибкод : 2013PLoSO...856696L. дои : 10.1371/journal.pone.0056696 . ПМЦ 3577699 . ПМИД  23437215. 
  31. ^ Бистони Дж., Кальвитти М., Манкузо Ф., Арато I, Фалабелла Г., Куччиа Р., Фалларино Ф., Беккетти А., Барони Т., Маццителли С., Наструцци С., Бодо М., Беккетти Е., Кэмерон Д.Ф., Лука Г., Калафиоре Р. (июль) 2012). «Продление выживаемости кожного аллотрансплантата у крыс путем трансплантации микроинкапсулированных ксеногенных неонатальных свиных клеток Сертоли». Биоматериалы . 33 (21): 5333–40. doi :10.1016/j.bimaterials.2012.04.020. ПМИД  22560198.
  32. ^ Хемендингер, Ришель; Ван, Джей; Малик, Саафан; Персински, Рафаль; Коупленд, Джейн; Эмерих, Дуэйн; Горс, Пол; Хальберштадт, Крейг; Розенфельд, Джеффри (2005). «Клетки Сертоли улучшают выживаемость двигательных нейронов у трансгенных мышей SOD1, модели бокового амиотрофического склероза». Экспериментальная неврология . 196 (2): 235–243. doi :10.1016/j.expneurol.2005.07.025. PMID  16242126. S2CID  352751.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с клетками Сертоли .