Sertoliho bunka

Sertoliho bunky () sú somatické bunky semenotvorného kanáliku semenníkov, kľúčové pri dozrievaní spermií – spermatogenéze. Spermatogenéza je indukovaná folikulo-stimulačným hormónom (FSH) prudukovaným adenohypofýzou a jeho receptorom na povrchsu SC.

Vývoj Sertoliho buniek  je determinovaný SRY génom (sex-determinujúci faktor Y).

Funkcia 
Kvôli svojej schopnosti podporovať spermatogenézu a vyživovať dozrievajúce spermie sa Sertoliho bunky naývajú aj "materské". Sertoliho bunky sú schopné fungovať ako fagocyty – pohlcujú ostatkovú cytoplazmu počas spermatogenézy.

Sekrécia 
 AMH (anti-Müllerian hormone) – produkovaný počas raných štádií fetálneho života
 inhibíny a aktivíny – produkované po puberte, spolu ovplyvňujú sekréciu FSH.
 proteín viazajúci testosterón – zvyšuje koncentráciu testosterónu v semenotvornom kanáliku a mierne stimuluje spermatogenézu 
 estradiol-aromatáza Sertoliho buniek, konvertuje testosterón na 17 beta estradiol pre podporu spermatogenézy
 neurotrofný faktor gliových buniek (glial cell line-derived neurotrophic factor) – podporuje nediferencované spermatogónie, čo zabezpečuje obnovu kmeňových zárodočných buniek počas perinatálnej  periody.
 ETS príbuzná molekula/ ERM transkripčný faktor – potrebný pre udržanie populácie spermatických kmeňových buniek v dospelom organizme. 
 transferin – protein z krvnej plazmy potrebuný pre prenos  železa do bunky.

Štruktúrna funkcia 
Sertoliho bunky tvoria pomocou tesných spojov (proteínmi ako je claudin alebo occludin) hemato-semenníkovú bariéru, ktorá rozdeluje semenotvorný kanálik na dve časti. Bazálny kompartment – obsahuje 2n spermatogónie a spermatocyty vo fázi preleptotene. Adluminálny kompartment obsahuje pohlavné bunky vo vyšších štádiách dozrievania. Spermatogónie počas dozrievania putujú od bazálnej časti apikálne do adluminálneho kompartmentu. Toto putovanie je umožnené opätovným vytváraním a zanikaním tesných spojov medzi Sertoliho bunkami, vďaka čomu sa dozrievajúce pohlavné bunky dostávajú do imunologicky privilegovaného miesta – za hemato-semenníkovú bariéru. Sertoliho bunky kontrolujú vstup aj výstup molekúl cez túto bariéru – väčšina musí prejsť priamo cez cytoplazmu SC.

Sertoliho bunky vytvárajú potrebné mikroprostredie pre úspešné dozrievanie spermií a ich ochranu pred imunitným systémom. SC sa na dozrievajúce pohlavné bunky viažu cez N-kadheríny a galaktoziltransferázu (CH- reziduá).

DNA oprava a mutácie 
Sertoliho bunky majú vysokú schopnosť opravy DNA. Táto oprava najčastejšie využíva proces spojenia nehomologických koncov DNA, pomocou proteínov XRCC1 a PARP1. V porovnaní so spermatocytmi, v Sertoliho bunkách je oveľa vyššia frekvencia mutácií. To môže byť dôvodom efektívnejšej opravy DNA v SC.

Imunomodulačné vlastnosti Sertoliho bunky 
Okrem produkcie rady molekúl interagujúcich so spermatogóniami a dozrievajúcimi spermiami vo všetkých štádiách, SC exprimujú aj (či už na svojom povrchu alebo solubilne) molekuly ovplyvňujúce imunitný systém (Immune system – IS). Ich schopnosť meniť charakter imunitnej odpovede v tubule je podmienkou pre nerušené dozrievanie spermií. Povrch spermií sa v priebehu tohto procesu mení a imunitný systém by ich v inom mieste tela rozoznával ako cudziu bunku – spustil zápalovú odpoveď.

Molekuly produkované Sertoliho bunkami asociované s imunosupresiou alebo imunoreguláciou 
 FAS/FASL systém – expresia Fas ligandu (FasL) na povrchu SC aktivuje apoptotickú smrť buniek nesúcich receptor pre FasL – Fas, napríklad apoptóza cytotoxických T-lymfocytov
solubilný FasL – zvýšenie efektivity
solubilný Fas – blokácia FasL na povrchu ostatných buniek- vyhnutie     sa indukcie apoptózy bunkami IS
 B7-H1 – znižovanie proliferácie efektorových T-lymfocytov 
 Jagged1 (JAG1) – indukcia expresie Foxp3 transkripčného faktoru v nediferencovaných T lymfocytoch     (zvyšovanie podielu regulačných T-lymfocytov v organizme)             
 Proteázový inhibítor-9 (PI-9) – patrí pod skupinu serpínou (serínových proteázových inhibítorov)

Pomocou sekrécie proteázy granzým B indukujú cytotoxické T lymfocyty a NK bunky apoptózu – SC produkujú PI-9 a inhibujú aktiváciu aopotózy, PI-9 sa ireverzibilne viaže na    granzým B a inhibuje jeho aktivitu

 CD59 – povrchová molekula SC radená do skupiny proteínov regulujúcich komplement (Complement Regulatory Proteins –CRP)

Inhibuje posledný krok komplementovej kaskády- vytvorenie  komplexu atakujúceho membrány

 Klusterín – solubilná molekula s funkciu podobnou ako CD59 – tvorí komplex s granzýmom B a inhibuje aktiváciu apoptózy indukovanú T-lymfocytmi/NK bunkami
 TGF-β – transformujúci rastový faktor-β (produkcia priamo SC je kontroverzná)

Indukcia regulačných T-lymfocytov

Podpora produkcie cytokínov Th2 imunitnej odpovede a indukcia Th2 buniek

Iné molekuly 
CD40 – expresia tejto molekuly je viazaná na dendritické bunky (Dendritic Cells – DC)
 SC ovplyvňujú DC tak, že znižujú produkciu tejto molekuly na ich povrchu (nevie sa akým sposobom)
 Nižší podiel molekuly CD40 má za následok zníženú schopnosť DC podporovať T-lymfocyty v imunitnej odpovedi

SC schopné znížiť migráciu leukocytov a tím tlmiť infiltráciu imunitných buniek do potenciálneho miesta zápalu.

Sertoliho bunky a determinácia pohlavia 
Sertoliho bunky sú nevyhnutné pre pohlavnú determináciu jedinca. Počas vývoja samčieho organizmu sa prepisuje gén SRY a aktivuje SOX9 (transkripčný faktor), ktorý indukuje transkripciu FGF9 (fibroblastový rastový faktor 9), nevyhnutného pre vývoj samčích pohlavných orgánov. Ak FGF9 nie je prítomný počas vývoja pohlavných orgánov – indukuje sa formácia samičieho reprodukčného systému.

Ak  sú SC plne diferencované, je všeobecne prijímané, že sú to termnálne diferencované bunky a nemajú schopnosť sa deliť. Teda ak spermatogenéza začne, žiadne SC sa už nedelia.

Nedávno bolo ale postulované nikoľkými vedeckými skupinami, že SC z dospelého jdinca sú schopné navodiť proliferáciu mimo tela.Tieto infomácie dávajú teoretickú možnosť opravy niektorých defektov, ktoré vyusťujú v samčiu neplodnosť.

Bolo postulované, že Sertoliho bunky sú v embryonálnom vývoji derivované z časti nazývanej mezonefros.

Nomenklatúra 
Sertoliho bunky sú pomenované po ich obaviteľovi Enricovi Sertolim, talianskom fyziológovi, ktorý ich objavil počas svojho štúdia medicíny na Univerzite v Pavii v Taliansku.

Publikoval opis tejto bunky v roku 1865. Bunka bola Sertolim objaevená pomocou mikroskopu Belthie, ktorý univerzita kúpila v roku 1862.

V publikáii z roku 1865 bol jeho prvý opis Sertoluho bunky ako "stromovitá", ale čo je dôležitejšie, už vtedy dal tejto bunke status "materská". V roku 1888 iný vedec pomenoval túto bunku po jeho objaviteľovi a od roku 2006 vychádzajú učebnice s oficiálnym názvom Sertoliho bunka.

Histológia 
Na histologických preparátoch je ťažké Sertoliho bunku rozoznať, často býva zamenená za iné bunky germinálneho epitelu. Najsilnejším znakom v klasickej mikroskopii je velmi tmavé jadro.

Patológia 
Tumor Sertoliho-Leydigových buniek

Výskum 
Nedávno boli preskúmané modely autoimunitných ochorení v súvislosti so Sertoliho bunkami naznačujúce ich možné použitie v bunkovej terapii.

Výskum možnej liečby Diabetu I. typu pomocou Sertoliho buniek je najrozšírenejší. Transplantácia Sertoliho buniek spolu s β bunkami Langerhansových ostrovčekov. V prípade potkanov myší a dokonca človeka sa znížila potreba dodávať do organizmu inzulín. V každej zo štúdií sa nepoužívala imunosupresia, túto úlohu prevzali Sertoliho bunky a ochraňovali bunky produkujúce inzulín a homeostázu glukózy . 

Takisto bola podobná stratégia použitá v rámci Diabetu II. typu. Transplantácia mikroenkapsulovaných Sertoliho buniek do myši, ktorej sa vyvinul spontánny Diabetes II. typu taktiež vykazovaala nastolenie homeostázy glukózy a taktiež zníženú potrebu dodávania inzulínu.

Sertoliho bunky podporujú prijatie kožného štepu a tiež sa v ich prítomnosti zvyšuje počet motorických neurónov u SOD1 myši (model amyotrofickej laterálnej sklerózy) .

Komparatívna biológia SC 
Sertiho bunky  u anamniot a amniot majú rovnakú funkciu, ale ich vlastnosti a usporiadanie v rámci organizmu sa líši. Anamniota (ryby, obojživelníky) produkujú spermatické bunky procesom cystickej spermatogenézy.U amniot je všeobecne prijímané, že SC sa v dospelom organizme nedelia a sú terminálne diferencovanými bunkami, zatiaľ čo u anamniot sa u SC aktivujú dve fázy proliferácie počas života. Prvá fáza zabezpečuje založenie cysty a migráciu spermatogoniálnych kmeňových buniek do jej dutiny, druhá fáza proliferácie nastáva počas zväčšovania cysty a delenia pohlavných buniek v jej vnútri, kedy je potrebné delenie Sertoliho buniek za účelom vytvorenia väčšej dutiny pre zvyšujúci sa počet buniek v jej vnútri.

Všeobecne prijímaný fakt, že Sertoliho bunky u amniot tú nedeliace sa terminálne diferencované bunky, bol nedávno vyvrátený. Po xenogénnej transplantácii Sertoliho buniek amniot bola u nich indukovaná proliferácia.

Referencie 

Typy buniek
Rozmnožovacia sústava