نقش سلول‌هاي سرتولي در تعيين سرنوشت سلول‌هاي بنيادي اسپرماتوگوني

The roles of Sertoli cells in fate determinations of spermatogonial stem cells

زمینه و هدف: اسپرم‎زایی فرآیندی پیچیده و سازمان‎یافته از تكثیر و تمایز سلول‎های بنیادی اسپرماتوگونی است. سلول‎های بنیادی اسپرماتوگونی (SSCs) به‌عنوان سلول‌های بنیادی منحصر به فرد با توان خود نوزایی، تمایز و انتقال داده‌های ژنتیكی به نسل بعد در حفظ باروری نقش اساسی دارند. همچنین سلول‌های سرتولی در تعادل بین تكثیر و تمایز سلول‎های بنیادی اسپرماتوگونی مؤثر هستند. با توجه به اهمیت و كاربرد گسترده SSCs به‌ویژه در درمان ناباروری، هدف از انجام این پژوهش نقش هم‌كشتی با سلول‌های سرتولی در تعیین سرنوشت سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی بود. روش بررسی: این مطالعه تجربی از آبان 1392 تا آذر 1393 در گروه آناتومی دانشكده پزشكی دانشگاه علوم پزشكی تهران، بر روی موش‌های ‎ NMRIنابالغ (6-3 روزه) انجام گرفت. ابتدا سلول‌های سرتولی و سلول‎های بنیادی اسپرماتوگونی از موش‌های نوزاد طی دو مرحله هضم آنزیمی جدا شدند. ماهیت سلول‌های سرتولی با نشانگر ویمنتین و SSCs با نشانگر پروتیین انگشت روی لوسمی پرومیلوسیتیك (Promyelocytic leukemia zinc-finger, PLZF) تأیید شد. سلول‎های بنیادی اسپرماتوگونی در دو گروه هم‌كشتی با سلول‌های سرتولی و بدون هم‌كشتی (كنترل) قرار گرفتند. میزان بیان ژن تمایزنیافته مهاركننده اتصال DNA چهار (ID4) و تمایزیافته c-Kit توسط تكنیك واكنش زنجیره پلی‎مراز ارزیابی شدند. یافته‌ها: درصد خلوص SSCs با روش فلوسایتومتری 66/91% گزارش شد. بیان ژن ID4 در گروه هم‌كشتی نسبت به كنترل افزایش معنا‌داری را نشان داد (045/0P=)، در حالی كه بیان ژن c-Kit در گروه هم‌كشتی در پایان هر هفته در مقایسه با كنترل كاهش معنا‌داری داشت (046/0P=). نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج حاصل از این مطالعه، هم‌كشتی با سلول‌های سرتولی برای مدت بیشتری سلول‎های بنیادی اسپرماتوگونی را در مرحله تكثیر نگه می‌دارد، بنابراین می‌تواند جهت بهینه‌سازی محیط كشت در كلینیك استفاده شود.

Background: Spermatogenesis is a complex and highly organized process of proliferation and differentiation of spermatogonial stem cells. Spermatogonial stem cells (SSCs) as a unique stem cell have the potential to self-renewal, differentiation and transmit genetic information to the next generation and play a vital role in maintaining fertility. Sertoli cells as the only somatic cells within the seminiferous epithelium play central roles in the formation of niche and balance between self-renewal and differentiation by secrete many growth factors. Given the importance and widespread use of SSCs, particularly in the treatment of infertility, the aim of this study was to create an optimal environment for the proliferation of SSCs. So we decided to study of undifferentiated (ID4) and differentiated (c-Kit) gene expression in SSCs followed by co-culture with Sertoli cells for a one-month. Methods: This experimental study was conducted from November 2013 to December 2014 in Department of Anatomy, School of Medicine, Tehran University of Medical Sciences, on immature NMRI mouse (6-3 days old). Initially, Sertoli cells and SSCs were isolated from neonates mouse testes during the two-step enzymatic digestion characteristics Sertoli cells with vimentin marker and SSCs with promyelocytic leukemia zinc-finger (PLZF) marker were confirmed. Then SSCs were cultured in two groups: co-culture with Sertoli and without co-culture (control). Undifferentiated (ID4) and differentiation (c-Kit) gene expression were evaluated by Real-time PCR technique. Results: Spermatogonial stem cells purity was obtained 66.91% by flow cytometry. The relative expression levels of gene ID4 in co-culture group at the end of each week, compared to the control group showed a significant increase (P<0.05). While the expression of this gene significantly decreased in each group over time (P<0.05). The results of the comparison of the relative expression of c-Kit gene in co-culture group are indicated significant decrease than the control group at the end of each week (P<0.05). In addition, this gene expression was showed significant increase in each group individually over time (P<0.05) ID4 gene expression showed a significant (P<0.05) increase toward the control group, while in the expression of c-Kit was observed a significant (P<0.05) decrease compared with the control group at the end of each week. Conclusion: According to the results of this study, co-culture with Sertoli cells maintains SSCs in the prolifration stage for long-term, so can be used to optimize the culture medium at the clinic.