Zeitschrift für Stammzellforschung und -therapie

Abstrakt

Sehr kleine embryonale Stammzellen überleben und stellen die Spermatogenese nach Busulfan-Behandlung in Mäusehoden wieder her

Sandhya Anand, Deepa Bhartiya, Kalpana Sriraman, Hiren Patel und Manjramkar DD

Studienziele: Hoden erwachsener Säugetiere enthalten eine neue Population ruhender, pluripotenter, sehr kleiner embryonaler Stammzellen (VSELs) sowie spermatogonialer Stammzellen (SSCs). Die vorliegende Studie wurde durchgeführt, um (i) testikuläre VSELs zu charakterisieren, (ii) die unterschiedliche Wirkung von Chemotherapie auf VSELs und SSCs zu untersuchen und (iii) die Differenzierungsfähigkeit überlebender VSELs durch Bereitstellung eines gesunden somatischen Mikroumfelds wiederherzustellen.
Methoden: Die Wirkung von Busulfan (25 mg/kg) wurde an Mäusehoden untersucht. Syngene Sertoli-Zellen (105 Zellen pro Hoden) und aus dem Knochenmark stammende mesenchymale Zellen (104 Zellen pro Hoden) wurden separat über einen intertubulären Weg transplantiert. Die Wirkung der Nischenrekonstruktion wurde zwei Monate später durch Histologie und Immunolokalisierung der Keimzellmarker MVH und PCNA untersucht. Die Fähigkeit kaudaler Spermien, Eizellen in vitro zu befruchten, wurde untersucht.
Ergebnisse: VSELs waren 2–6 μm groß, SCA-1+/CD45-/LIN-, hatten ein hohes Nukleozytoplasmatisches Verhältnis und umfassten 0,03 % der Hodenzellen, während der SSC-spezifische Marker GFRa auf einer deutlich größeren Zellpopulation lokalisiert war. Busulfan zerstörte selektiv SSCs und andere Keimzellen, jedoch überlebten nukleäre OCT-4A-, Nanog-, Sox-2- und SCA-1-positive VSELs (0,06 %). Persistierende VSELs konnten sich möglicherweise nicht differenzieren, weil die Chemotherapie auch die „Nische“ der Sertoli-Zellen beeinflusste. Zwei Monate nach der Transplantation von Sertoli- und Mesenchymzellen wurde eine vollständige Wiederherstellung der Spermatogenese beobachtet. Transplantierte Zellen bildeten Neotubuli in der Nähe überlebender Tubuli und waren möglicherweise eine Quelle von Wachstumsfaktoren, die für die Proliferation und Differenzierung von VSELs wesentlich sind. Sowohl MVH als auch PCNA zeigten in der transplantierten Gruppe eine erhöhte Färbung. qRT-PCR-Studien zeigten, dass in mit Busulfan behandelten Hoden eine meiotische Blockade auftrat, die nach der Transplantation überwunden wurde. Die resultierenden Spermien wanderten in die Nebenhoden, zeigten normale Beweglichkeit und Befruchtungsfähigkeit in vitro.
Schlussfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass VSELs die Chemotherapie überleben und die Spermatogenese in keimzellarmen Mäusen wiederherstellen können. Die Ergebnisse sind von direkter Relevanz für die Behandlung von Fruchtbarkeitsproblemen von Krebsüberlebenden.