תאי בידוד של תאי Sertoli ו Peritubular מן חולדת האשכים
Summary
תאי Sertoli הראשי נדרשים ללימוד זכות testis-אימוניות, הולך אותות בזמן דלקת או זיהום, וניצול של נכסי immunoprotective שלהם. כאן אנו מתארים פרוטוקול אנזים המבוסס עבור בידוד של תאי Sertoli העיקרי נקיים במיוחד ותאי peritubular מן אשכי חולדה.
Abstract
לאשכים, ובפרט הגמטות הזכריות, קורא תיגר על המערכת החיסונית בדרך ייחודית שהזרע הבדיל מופיעים לראשונה בזמן גיל ההתבגרות – יותר מעשר שנים אחרי הקמת סובלנות החיסונית מערכתית. תאים Spermatogenic להביע מספר חלבונים שעשויים להיראות כמו מה שאינו עצמי על ידי המערכת החיסונית. לאשכים חייב אז יוכלו להקים סובלנות לאנטיגנים-ניאו אלה מצד אחד אך עדיין להיות מסוגל להגן על עצמה מפני זיהומים התפתחות גידולים מצד שני. לכן האשכים הם אחד כמה אתרים חסויים חיסוניים בגוף לסבול אנטיגנים זרים מבלי לעורר תגובה חיסונית דלקתית מזיקה. תאי Sertoli לשחק תפקיד מפתח לשמירה על הסביבה חסויה חיסונית זו של אשכים וגם להאריך הישרדות של תאי cotransplanted בסביבת זרה. לכן התאים Sertoli העיקריים הם כלי חשוב ללימוד זכות החיסונית של האשכים כי לא יכול להיות דוארasily שהחליף שורות תאים הוקם או מודלים תאיים אחרים. כאן אנו מציגים פרוטוקול מפורט ומקיף עבור בידוד של תאים Sertoli – ותאי peritubular אם תרצה בכך – מן האשכים עכברוש בתוך יום אחד.
Introduction
האשכים לייצר גמטות הורמונים זכריים מינית, כלומר, אנדרוגנים. האורגן מורכב משני תאים. בתא ביניים, המייצג כ 10-12% של נפח האשכים הכולל 1, steroidogenesis מתרחש בתוך התאים ליידיג. תא צינורי מייצג כ 60-80% מנפח האשכים 1 ומכיל בתאי הנבט שני סוגים של תאים סומטיים – תאים פריטובולרית והפרשה תאי Sertoli. לאשכים מחולקים septa רקמת חיבור לתוך 250-300 אוניות, שכל אחת מהן מכיל 1-3 מאוד ראשוני באבוביות מפותל. Tubules אלה מוקפים על ידי קרום בסיס, גיליון קולגן, ושכבה היקפי של תאי peritubular (איור 1 א).
אפיתל הנבטי ממוקם בצד luminal של קרום הבסיס. תאי Sertoli הם תאים מאורכים גדולים כי ההיקף האפיתל נבטי כולו מן הקרום הבסיסי אל לומן. הם מאוד attכאב קרום הבסיס ויוצר גיליון הסלולר מתמשך דרך צומת הדוקים basolateral מאורגנות חוסם האפיתל הנבטי מן interstitium ומייצג את מחסום הדם-האשך. יש תאים Sertoli תחזיות ציטופלסמית בולטות והשלכות המאפשרות להם להגיע במגע מורפולוגית ופונקציונלי הדוקים עם מספר מינים ספציפיים אך קבוע של תאים ניבטו. תאי גזע נבטי דיפלואידי להתרבות להתמיין spermatogonia.
במהלך המיוזה שאני קצר מועד spermatocytes tetraploid נוצרות המתפתחים נוספים לארבעה spermatids הפלואידים במהלך המיוזה השנייה. כל תאי נבט הם מחוברים על ידי גשרים ציטופלסמית כך שהם יוצרים רשת הסלולר. האירוע העיקרי בתקופת הבשלה של spermatids הוא שהחול של חלקים גדולים של הציטופלסמה, ויצר גופים שיורית, בתהליך הנקרא spermiogenesis. גופי שייר נבחנים phagocytosed ידי תאי Sertoli. spermatids מאוחר ואז משתחררת לתוךלומן הצינור והובל אל יותרת האשך עבור התבגרות נוספת. תאי Sertoli ו בתאי הנבט להופיע לתאם spermatogenesis הדדית טופוגרפית והן מבחינה תפקודית.
הכנת סוגי תאי אשכים בודדים נכתבה לפני כמעט מאה שנה כאשר חתיכות אשכים קטנות עובדו סוגי תאים המזוהים על ידי מיקרוסקופ 2. על ידי דיסקציה זהירה של tubules לאחר פתיחת Tunica albuginea באמצעות מלקחיים קנס שקצהו אפשר היה מאוחר להפריד צינורי ותאים ביניים 3. בשנת 1975 וולשית ו וויב הציגה טיפול collagenase כדי לשחרר את tubules מ דבקות רקמת ביניים טיפול pancreatin להסרת שכבת התאים peritubular החיצוני 4. משחר נעוריה חולדות צעירים לא מפותחות (סביב 20 ימים) נוצלו שבה תא Sertoli מהווה חלק הגדול של אוכלוסיית צינורי התא כי spermatogenesis טרם החל. בשעה זו Sert עכברוש גילoli התאים מפסיקים להתחלק, צמתים הדוקים בין תאים שכנים ליצור כך את מחסום הדם-testis מוקמת 5.
המבקר של וולשית ו וויב Dorrington et al. הציג שילוב של טריפסין deoxyribonuclease ואחריו מעכב soybeen טריפסין וטיפול collagenase שפורסם באותה שנה 6. שתי הקבוצות גם השתמשו בכוח מכני (ציור שברי צינורי מתעכל שוב ושוב באמצעות מחט מזרק או פיפטה פסטר בהתאמה) כדי לייצר ההשעיה תא הומוגנית ציפוי המכיל כ 70% תאים Sertoli. לאחר 3 ימים בתרבות, באמצעות מדיום זה סרום ללא, באחוז התאים Sertoli מגדילה בכ -90%. זה יכול להיות מיוחס בעיקר מותו של זיהום בתאי הנבט. תאי peritubular שיורים (PTCs), לעומת זאת, להישאר מחוברים היטב באמצעות תאי מטריקס שלהם. PTCs, אבל לא התאים Sertoli, ידועים לייצרפיברונקטין שיכולים לשמש חלבון סמן להערכת זיהום עם PTCs. לכן, טונג ואח. מנומק כי טיפול hyaluronidase נוסף עשוי לשפר את הטוהר של שבר 7 תא סרטולי. ואכן הם יכולים להראות כי טיפול נוסף הצליח להפחית את הזיהום על ידי PTCs כ פי 20, אשר הופך בולט במיוחד כאשר בהשוואה מדיום סרום המכיל משמש לטיפוח התאים Sertoli מטוהרים. מכאן ואילך נוהל משופר ואח טונג. הפך פרוטוקול הרווח וכן נעשה שימוש נרחב על ידי קבוצות גדולות אחרות בתחום 8 (איור 1 ב).
במהלך טיפול collagenase רוב PTCs משתחררים ניתן לבודד במקביל לתאי Sertoli. והואיל PTCs במרץ להתרבות אינו מגיב הורמון מגרה זקיק (FSH), תאי Sertoli אינם עוברים מיטוזה יותר ולהגיב FSH ידי שינויים מורפולוגיים מאפייןוגידול monophosphate המחזורית אדנוזין (cAMP) ריכוז 9. מאוד דומה פרוטוקולים עיכול אנזימטי יכול לשמש עבור בידוד של תאים Sertoli העיקרי מבעלי חיים אחרים כמו גבר 10, עכבר 11,12, אוגר סיבירי 13 או יאק 14. למען הסר כמויות גדולות של זיהום בתאי הנבט הלם hypotonic יכול להיות מועסק בסוף ההליך בבידוד 15. זה מאפשר גם בידוד יעיל של תאים Sertoli מן החולדה למבוגרים האשכים 16. השעית תא סרטולי מועשרת יכולה גם להפריד בתאי ניבט ידי ציפוי ההשעיה על מנות לקטינים מצופים ב"דאטורה Stramonium agglutinin 17. רק תאי Sertoli וכמה PTCs שיורית לדבוק צלחות לקטינים.
בתרביות תאים ראשוניים Sertoli, בעיקר מן החולדה, שימשו בתחילה על חקירת היענות להורמונים או הקמת שורות תאים כמו li תא העכבר Sertoline TM4 18. שורת תאים זו נחקרה יותר ממאה מחקרים עד היום. בגישה translational תאי Sertoli כבר נוצלו למטרות הגנה חיסונית של תאי שיתוף תרבותיים ורקמות כמו שיתוף השתלת איי לבלב xeno- או אלוגנאית להישרדות שתל לטווח ארוך ללא דיכוי חיסוני מערכתי 19. תאי Sertoli מבודד גם שימשו בניסויים לתרבות משותפת ללימוד-mesenchymal אפיתל (תאים Sertoli – PTCc) ואת תא סומטי-נבט (תאים Sertoli – תאי נבט) אינטראקציות 20, 21. לאחרונה תאי Sertoli ראשיים הועסק על חקירת הביטוי של קולטנים דמוי אגרה ואת הפרשת ציטוקינים מעודדי דלקת וכן מפלי הולכת אותות המוביל ציטוקינים הביטוי בעקבות זיהום עם א פתוגניים ו uropathogenic coli 22. חקירות אחרות האחרונות השתמשו בתאי Sertoli ללימוד p אשכים חיסונייםrivilege 23 והוכיח כי טיפול מקדים טסטוסטרון מדכא את התגובה הדלקתית נגרם LPS 24.
Protocol
Representative Results
Discussion
The seminiferous tubules are bounded by a circular layer of peritubular cells and a basal lamina on the luminal side. Sertoli cells are resting on the basal lamina, establish the blood testis barrier through formation of occluding junctions between adjacent cells and provide the structural framework for the organisation of the seminiferous epithelium. Sertoli cells and adjacent spermatogenic cells maintain intimate contacts throughout germ cell development providing physical contact and communication alike. Therefore, wh…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות גידו ורהובן ולודו Deboel, לובן, שהיו מאוד מועילים בהקמת הבידוד של תאי Sertoli העיקרי במעבדת מיינהרדט בגיסן. מוניקה Fijak, גיסן, הוא הודה על עזרתה עם דמות 1A וייעוץ. מחקרים נתמכו דויטשה Forschungsgemeinschaft דרך מענק BH 93 / 1-1 (SB) ומימון של גיסן JLU מכללת בוגר המחקר הבינלאומי (גרמניה) / אוניברסיטת מונש (מלבורן, אוסטרליה) GRK 1871 (SB). תמיכה הושג גם ממענק של מדינת הסן בתוכנית "לנדס-התקפי zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz" (LOEWE) בשם "Männliche Infertilität bei Infektion & Entzündung" (MIBIE).
Materials
| Actin (smooth muscle) antibody clone 1A4 | Dako | M0851 | Monoclonal mouse anti human antibody. Use 1:100 dilution for immunofluorescence. |
| Albumin bovine fraction V Standard grade, lyophilized |
Serva | 11930.04 | Filter (0.45 µm) BSA solutions used for immunofluorescence. |
| Corning™ Cell Strainers 70 µm | Corning | 431751 | White color |
| Collagenase A from Clostridium histolyticum | Roche | 10103586001 | |
| DAPI mountant ProLong® Gold Antifade | Life technologies | P-36931 | |
| D-glucose | Sigma | G8644 | 100 g/l |
| Dulbecco´s PBS without Ca2+/Mg2+ | Gibco | 14190-094 | |
| DNase I | Roche | 10104159001 | |
| Electron microscope | Zeiss | EM 109S | |
| Fluorescence microscope | Zeiss | Axioplan 2 | |
| Hyaluronidase from bovine testis | Sigma | H3506 | |
| Inverted light microscope | Olympus | CKX41 | Routine cell culture microscope |
| Mouse IgG / IgM (H+L) polyclonal secondary Antibody |
Life technologies | A-10684 | Alexa Fluor® 488 conjugate |
| Oil Red O | Sigma | O0625 | Has replaced Sudan III and Sudan IV because of brighter color. |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
| Penicillin (5,000 U/ml)/ Streptomycin (5,000 µg/ml) |
Gibco | 15070-063 | 100x solution |
| RPMI-1640 | Gibco | 21875-034 | Contains 300 mg/L L-glutamine |
| Trypsin from porcine pancreas | Sigma | T5266 | |
| Trypan Blue Stain (0.4%) | Gibco | 15250-061 | |
| Trypsin inhibitor from soybean | Sigma | T6522 | The Sigma product is considerably cheaper than the previously used BPTI (Aprotinin) from Roche. |
| Vimentin antibody (V9) | Sigma | V6630 | Monoclonal mouse anti pig vimentin antibody. Use 1:100 dilution for immunofluorescence. |
| Wistar WU rats | Charles River | N/A | Should be 19 days old on day of experiment. |
References
- Nieschlag, E., Behre, H., Nieschlag, S. . Andrology. Male Reproductive Health and Dysfunction. , (2010).
- Esaki, S. Über Kulturen des Hodengewebes der Säugetiere und über die Natur des interstitiellen Hodengewebes und der Zwischenzellen. Z. Mikrosk. Anat. Forsch. 15, 368-404 (1928).
- Hall, P. F., Irby, D. C., De Kretser, D. M. Conversion of cholesterol to androgens by rat testes: comparison of interstitial cells and seminiferous tubules. Endocrinology. 84, 488-496 (1969).
- Welsh, M. J., Wiebe, J. P. Rat sertoli cells: a rapid method for obtaining viable cells. Endocrinology. 96, 618-624 (1975).
- Vitale, R., Fawcett, D. W., Dym, M. The normal development of the blood-testis barrier and the effects of clomiphene and estrogen treatment. Anat. Rec. 176, 331-344 (1973).
- Dorrington, J. H., Roller, N. F., Fritz, I. B. Effects of follicle-stimulating hormone on cultures of Sertoli cell preparations. Mol. Cell. Endocrinol. 3, 57-70 (1975).
- Tung, P. S., Skinner, M. K., Fritz, I. B. Fibronectin synthesis is a marker for peritubular cell contaminants in Sertoli cell-enriched cultures. Biol. Reprod. 30, 199-211 (1984).
- Verhoeven, G., Cailleau, J. Testicular peritubular cells secrete a protein under androgen control that inhibits induction of aromatase activity in Sertoli cells. Endocrinology. 123, 2100-2110 (1988).
- Tung, P. S., Dorrington, J. H., Fritz, I. B. Structural changes induced by follicle-stimulating hormone or dibutyryl cyclic AMP on presumptive Sertoli cells in culture. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 72, 1838-1842 (1975).
- Teng, Y., et al. Isolation and culture of adult Sertoli cells and their effects on the function of co-cultured allogeneic islets in vitro. Chin. Med. J. (Engl.). 118, 1857-1862 (2005).
- Kohno, S., Ziparo, E., Marek, L. F., Tung, K. S. Murine Sertoli cells: major histocompatibility antigens and glycoconjugates. J. Reprod. Immunol. 5, 339-350 (1983).
- Dufour, J. M., et al. Sertoli cell line lacks the immunoprotective properties associated with primary Sertoli cells. Cell Transplant. 17, 525-534 (2008).
- Majumdar, S. S., Tsuruta, J., Griswold, M. D., Bartke, A. Isolation and culture of Sertoli cells from the testes of adult Siberian hamsters: analysis of proteins synthesized and secreted by Sertoli cells cultured from hamsters raised in a long or a short photoperiod. Biol. Reprod. 52, 658-666 (1995).
- Zhang, H., Liu, B., Qiu, Y., Fan, J., Yu, S. Pure cultures and characterization of yak Sertoli cells. Tissue Cell. 45, 414-420 (2013).
- Ziparo, E., Geremia, R., Russo, M. A., Stefanini, M. Surface interaction in vitro between Sertoli cells and germ cells at different stages of spermatogenesis. Am. J. Anat. 159, 385-388 (1980).
- Anway, M. D., Folmer, J., Wright, W. W., Zirkin, B. R. Isolation of Sertoli cells from adult rat testes: an approach to ex vivo studies of Sertoli cell function. Biol. Reprod. 68, 996-1002 (2003).
- Scarpino, S., et al. A rapid method of Sertoli cell isolation by DSA lectin, allowing mitotic analyses. Mol. Cell. Endocrinol. 146, 121-127 (1998).
- Mather, J. P. Establishment and characterization of two distinct mouse testicular epithelial cell lines. Biol. Reprod. 23, 243-252 (1980).
- 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. 46, 317-322 (1997).
- Fritz, I. B. Somatic cell-germ cell relationships in mammalian testes during development and spermatogenesis. Ciba Found. Symp. 182, 271-281 (1994).
- Whaley, P. D., Chaudhary, J., Cupp, A., Skinner, M. K. Role of specific response elements of the c-fos promoter and involvement of intermediate transcription factor(s) in the induction of Sertoli cell differentiation (transferrin promoter activation) by the testicular paracrine factor PModS. Endocrinology. 136, 3046-3053 (1995).
- Bhushan, S., et al. Uropathogenic Escherichia coli block MyD88-dependent and activate MyD88-independent signaling pathways in rat testicular cells. J. Immunol. 180, 5537-5547 (2008).
- Meinhardt, A., Hedger, M. P. Immunological, paracrine and endocrine aspects of testicular immune privilege. Mol. Cell. Endocrinol. 335, 60-68 (2011).
- Fijak, M., et al. Influence of Testosterone on Inflammatory Response in Testicular Cells and Expression of Transcription Factor Foxp3 in T Cells. Am. J. Reprod. Immunol. , 12-25 (2015).
- Mamidi, M. K., et al. Impact of passing mesenchymal stem cells through smaller bore size needles for subsequent use in patients for clinical or cosmetic indications. J. Transl. Med. 10, 229 (2012).
- Ito, S., Karnovsky, M. J. Formaldehyde-glutaraldehyde fixatives containing trinitro compounds. J. Cell. Biol. 39, 168-169 (1968).
- Galdieri, M., Ziparo, E., Palombi, F., Russo, M. A., Stefanini, M. Pure Sertoli cell cultures: a new model for the study of somatic-germ cell interactions. J. Androl. 5, 249-254 (1981).
- Fijak, M., Meinhardt, A. The testis in immune privilege. Immunol. Rev. 213, 66-81 (2006).
- Jegou, B. The Sertoli cell in vivo and in vitro. Cell Biol. Toxicol. 8, 49-54 (1992).
- Pineau, C., Le Magueresse, B., Courtens, J. L., Jegou, B. Study in vitro the phagocytic function of Sertoli cells in the rat. Cell Tissue Res. 264, 589-598 (1991).
- Ren, Y., Savill, J. Apoptosis: the importance of being eaten. Cell Death Differ. 5, 563-568 (1998).
- Ducray, A., et al. Establishment of a mouse Sertoli cell line producing rat androgen-binding protein (ABP). Steroids. 63, 285-287 (1998).
- Konrad, L., et al. Rat Sertoli cells express epithelial but also mesenchymal genes after immortalization with SV40. Biochim. Biophys. Acta. 1722, 6-14 (2005).
