Hematotestikulární bariéra
Hematotestikulární bariéra (Blood-testis barrier, zkracováno jako BTB) je fyzická bariéra mezi krevními cévami a semenotvornými kanálky varlat živočichů. Strukturně je bariéra tvořena několika typy buněčných spojů mezi sousedícími Sertoliho buňkami.[1] Dalším užívaným názvem této struktury je Sertoliho buněčná bariéra (Sertoli cell barrier), která lépe vystihuje lokalizaci bariéry.[2] Hematotestikulární bariéra se totiž netvoří mezi celým orgánem a krví, ale mezi sousedícími Sertoliho buňkami. Izoluje pokročilá stádia zárodečných buněk od intersticiálního prostoru, který obsahuje krom krevního řečiště i Leydigovy buňky produkující testosteron a lymfatické cévy.[3]
Struktura
[editovat | editovat zdroj]Hematotestikulární bariéra je složitý komplex buněčných spojů, který vytváří nepropustnou bariéru v paracelulárním prostoru mezi sousedícími Sertoliho buňkami.[3] Jednotlivými komponentami jsou těsné spoje (tight junctions),[4] speciální typ adhezních spojů zvaný basální ektoplasmatické specializace,[5] dále desmosomy a vodivé spoje.[1] Tyto buněčné komponenty jsou v přímém napojení na cytoskelet Sertoliho buňky.[1][4][5] Nahloučení buněčných spojů na membránách Sertoliho buněk, které vytváří hematotestikulární bariéru, je unikátní strukturou, kterou nelze najít nikde jinde v těle živočichů.
Funkce
[editovat | editovat zdroj]Hematotestikulární bariéra se nachází na bázi semenotvorného kanálku, čímž rozděluje kanálek na dva kompartmenty, na vnitřní, takzvaný adluminální kompartment, chráněný za bariérou, a na vnější, bazální kompartment. Hlavním cílem hematotestikulární bariéry je izolovat adluminální kompartment od intersticiálního prostoru, zároveň tím chránit zrající zárodečné buňky nacházející se v tomto kompartmentu a tím zachovávat v těle funkční spermatogenezi a spermiogenezi.[1][6] Tento cíl je dosažen kooperací mezi základními třemi funkcemi hematotestikulární bariéry – funkcí fyzikální, fyziologickou a imunonologickou.
Fyzikální a fyziologická funkce hematotestikulární bariéry
[editovat | editovat zdroj]Funkce fyzická a fyziologická spočívají v kontrole pohybu makromolekul přes bariéru. Hematotestikulární bariéra je považována za jednu z nejtěsnějších struktur v těle živočichů, zabraňuje prostupu buněk, hormonů, nutrientů, molekul vody, a dokonce i iontů přes bariéru. To má za následek nejenom odlišné složení tekutiny uvnitř kanálků oproti tekutině intersticiálního prostoru, ale i ochranu před toxickými látkami, kterou bariéra zajišťuje.[3] Zároveň bariéra selektivně propouští některé makrokolekuly díky specifickým přenašečům na membráně Sertoliho buněk.[7]
Imunologická funkce
[editovat | editovat zdroj]Imunologická funkce hematotestikulární bariéry spočívá v ochraně pokročilých stádií zárodečných buněk v adluminálním kompartmentu před leukocyty a protilátkami přicházejících z krevního řečiště. Zárodečné buňky jsou totiž imunogenní z toho důvodu, že spermatogeneze se v samcích zahajuje až po ustanovení centrální tolerance, a pokud by zárodečné buňky nebyly chráněny před složkami imunitního systému, byly by jimi eliminovány.[7] Proto je imunologická funkce hematotestikulární bariéry esenciální pro zachování spermatogeneze.[2]
Hematotestikulární bariéra je jeden z principů, které udržují imunologické privilegium ve varlatech.[2] Bariéra spolu s lokálními imunomodulačními mechanismy udržuje ve varlatech prostředí, které se vyznačuje tolerancí antigenů a celkovou imunosupresí, což předchází škodlivé reakci imunitního systému.[7][2] Pokud je hematotestikulární bariéra nebo její regulace narušena, může docházet ke ztrátě chráněného prostředí a ve varleti vznikne zánět, tzv. orchitida.
K funkci hematotestikulární bariéry přispívají navíc myoidní buňky, které mezi sebou tvoří těsné spoje. Tyto buňky přiléhají k jednotlivým semenotvorným kanálkům v jedné nebo i v několika vrstvách a tak vytváří jakýsi hrubý filtr pomáhající izolovat zárodečné buňky od krevní cirkulace.[3]
Regulace
[editovat | editovat zdroj]Hlavní rolí hematotestikulární bariéry sice je přísně udržovat chráněné prostředí pro vyvíjející se spermie, nicméně musí být zároveň regulována tak, aby mohla propustit zárodečné buňky z bazálního kompartmentu do chráněného adluminálního kompartmentu za bariérou. Počáteční fáze spermatogeneze probíhají v bazálním kompartmentu, kde ze spermatogonií vznikají spermatocyty, ty poté regulovaně přechází přes bariéru do adluminálního kompartmentu a zde pokračují zráním do stádia spermií.[3] Aby nebyla narušena funkce hematotestikulární bariéry, je pro přechod spermatocytu vytvořen přechodný třetí kompartment ohraničený dvěma bariérami. Jakmile před spermatocytem zaniká stará hematotestikulární bariéra, za ním se tvoří nová hematotestikulární bariéra z recyklovaných komponent buněčných spojů.[1][8] Situaci si lze představit jako nemocniční pokoj, kterému předchází dvoudvéřová předsíň, aby se co nejvíce zamezilo přenosu infekce.
Sertoliho buňky hrají v této regulaci ústřední roli, provádí internalizaci staré hematotestikulární bariéry. Zároveň také pohlcené komponenty buněčných spojů degradují nebo naopak recyklují a posílají zpět na membránu, kde tvoří novou hematotestikulární bariéru.[1] Pokud jsou tyto buněčné procesy správně regulovány a synchronizovány, je integrita hematotestikulární bariéry udržena. Mnoho faktorů (např. testosteron, estradiol, TGFß, TNFα, IL1α a další lokální autokrinní faktory) ovlivňuje tyto buněčné procesy a tím i integritu hematotestikulární bariéry.[3][9]
Vývoj
[editovat | editovat zdroj]V rámci vývoje varlete se v plodu vytvářejí nejdříve semenotvorné kanálky složené ze Sertoliho buněk a zárodečných buněk.[10] Buněčné spoje mezi Sertoliho buňkami tvořící hematotestikulární bariéru se v myším modelu tvoří přibližně od 15. do 20. dne postnatálního vývoje.[3]
Odkazy
[editovat | editovat zdroj]Reference
[editovat | editovat zdroj]V tomto článku byl použit překlad textu z článku Blood-testis barrier na anglické Wikipedii.
- ↑ a b c d e f MRUK, Dolores D.; CHENG, C. Yan. The Mammalian Blood-Testis Barrier: Its Biology and Regulation. Endocrine Reviews. 2015-10, roč. 36, čís. 5, s. 564–591. PMCID: PMC4591527. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN 1945-7189. DOI 10.1210/er.2014-1101. PMID 26357922.
- ↑ a b c d MITAL, Payal; HINTON, Barry T.; DUFOUR, Jannette M. The Blood-Testis and Blood-Epididymis Barriers Are More than Just Their Tight Junctions. Biology of Reproduction. 2011-5, roč. 84, čís. 5, s. 851–858. PMCID: PMC4574632. Dostupné online [cit. 2024-02-15]. ISSN 0006-3363. DOI 10.1095/biolreprod.110.087452. PMID 21209417.
- ↑ a b c d e f g CHENG, C. Yan; MRUK, Dolores D. The blood-testis barrier and its implications for male contraception. Pharmacological Reviews. 2012-01, roč. 64, čís. 1, s. 16–64. PMCID: PMC3250082. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN 1521-0081. DOI 10.1124/pr.110.002790. PMID 22039149.
- ↑ a b MORROW, Carla M. K.; MRUK, Dolores; CHENG, C. Yan. Claudin and occludin expression and function in the seminiferous epithelium. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 2010-05-27, roč. 365, čís. 1546, s. 1679–1696. PMCID: PMC2871928. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN 1471-2970. DOI 10.1098/rstb.2010.0025. PMID 20403878.
- ↑ a b KOPERA, Ilona A.; BILINSKA, Barbara; CHENG, C. Yan. Sertoli–germ cell junctions in the testis: a review of recent data. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2010-05-27, roč. 365, čís. 1546, s. 1593–1605. PMCID: PMC2871920. Dostupné online [cit. 2024-02-13]. ISSN 0962-8436. DOI 10.1098/rstb.2009.0251. PMID 20403872.
- ↑ O’DONNELL, Liza; SMITH, Lee B.; REBOURCET, Diane. Sertoli cells as key drivers of testis function. Seminars in Cell & Developmental Biology. 2022-01-01, roč. 121, čís. Special issue: Novel concepts of molecular mechanisms in spermatogenesis by Yan Cheng / Special issue: 3D genome organization, genetic variation and disease by Justin O’Sullivan and Tayaza Fadason, s. 2–9. Dostupné online [cit. 2024-02-13]. ISSN 1084-9521. DOI 10.1016/j.semcdb.2021.06.016.
- ↑ a b c WASHBURN, Rachel L.; HIBLER, Taylor; KAUR, Gurvinder. Sertoli Cell Immune Regulation: A Double-Edged Sword. Frontiers in Immunology. 2022, roč. 13. Dostupné online [cit. 2024-02-15]. ISSN 1664-3224. DOI 10.3389/fimmu.2022.913502/full.
- ↑ SMITH, Benjamin E.; BRAUN, Robert E. Germ Cell Migration across Sertoli Cell Tight Junctions. Science (New York, N.Y.). 2012-11-09, roč. 338, čís. 6108, s. 798–802. PMCID: PMC3694388. Dostupné online [cit. 2024-02-13]. ISSN 0036-8075. DOI 10.1126/science.1219969. PMID 22997133.
- ↑ XIA, Weiliang; WONG, Elissa W. P.; MRUK, Dolores D. TGF-β3 and TNFα perturb blood–testis barrier (BTB) dynamics by accelerating the clathrin-mediated endocytosis of integral membrane proteins: A new concept of BTB regulation during spermatogenesis. Developmental Biology. 2009-03-01, roč. 327, čís. 1, s. 48–61. Dostupné online [cit. 2024-02-13]. ISSN 0012-1606. DOI 10.1016/j.ydbio.2008.11.028.
- ↑ NEL-THEMAAT, Liesl; JANG, Chuan-Wei; STEWART, M. David. Sertoli cell behaviors in developing testis cords and postnatal seminiferous tubules of the mouse. Biology of Reproduction. 2011-02, roč. 84, čís. 2, s. 342–350. PMCID: PMC3071268. Dostupné online [cit. 2024-02-15]. ISSN 1529-7268. DOI 10.1095/biolreprod.110.086900. PMID 20944081.
