เซลล์เซอร์โตลี

เซลล์เซอร์โตลี (เซลล์พยุงประเภทหนึ่ง) เป็นเซลล์ "พยาบาล" ของอัณฑะที่เป็นส่วนหนึ่งของหลอดสร้างอสุจิ และช่วยในกระบวนการการสร้างสเปิร์มซึ่งเป็นกระบวนการสร้างตัวอสุจิ

เซลล์นี้จะถูกปลุกฤทธิ์ขึ้นโดยฮอร์โมนกระตุ้นต่อมน้อย (FSH) ซึ่งหลั่งออกมาโดยต่อมใต้สมองส่วนหน้า โดยเซลล์เซอร์โตลีนั้นมีตัวรับ FSH อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ และพบเฉพาะอยู่ในหลอดขดของหลอดสร้างอสุจิ (เนื่องจากเป็นเพียงจุดเดียวในอัณฑะที่มีการสร้างตัวอสุจิขึ้น) การพัฒนาขึ้นของเซลล์เซอร์โตลีนั้นถูกควบคุมโดยโปรตีนสารกำหนดอัณฑะ

โครงสร้าง 
เซลล์เซอร์โตลีอยู่บนหลอดสร้างอสุจิ

บนสไลด์ การใช้การย้อมสีมาตรฐานอาจทำให้เกิดความสับสนระหว่างเซลล์เซอร์โตลีกับเซลล์อื่นของเยื่อบุผิวต้นกำเนิดได้ ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของเซลล์เซอร์โตลี คือ นิวคลีโอลัสที่มีความทึบ

การพัฒนา 
เซลล์เซอร์โตลีมีความจำเป็นต่อการพัฒนาทางเพศของเพศชาย ในระหว่างการพัฒนาของเพศชาย ยีน SRY จะไปปลุกฤทธิ์ SOX9 ขึ้น ซึ่งจากนั้นมันจะไปปลุกฤทธิ์และสร้างวงวนการป้อนด้วย FGF9 โดยเซลล์เซอร์โตลีจะเพิ่มจำนวนและเปลี่ยนสภาพโดยการกระตุ้นจาก FGF9 เป็นหลัก การขาด FGF9 จะทำให้มีแนวโน้มเป็นสาเหตุให้ลักษณะเพศหญิงพัฒนาขึ้น

เมื่อเปลี่ยนสภาพอย่างสมบูรณ์แล้ว เซลล์เซอร์โตลีจะถือได้ว่าได้เปลี่ยนสภาพขั้นสุดท้ายไปแล้ว และจะไม่สามารถเพิ่มจำนวนขึ้นได้อีก ดังนั้น เมื่อการสร้างตัวอสุจิเริ่มต้นขึ้นแล้ว จะไม่มีการสร้างเซลล์เซอร์โตลีขึ้นอีก

อย่างไรก็ตาม เมื่อไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์บางคนได้ค้นพบวิธีในการชักนำให้เซลล์เซอร์โตลีกลายเป็นฟีโนไทป์ที่เพิ่มจำนวนได้สมัยวัยเด็ก (juvenile proliferative phenotype) ด้านนอกร่างกาย สิ่งนี้ทำให้มีความเป็นไปได้ในการแก้ไขข้อบกพร่องบางประการ ที่อาจเป็นสาเหตุของความเป็นหมันในเพศชาย

มีการแนะนำว่าเซลล์เซอร์โตลีอาจเจริญมาจากมีโซเนโฟรมาของทารกในครรภ์

หน้าที่ 
เนื่องจากหน้าที่หลักของเซลล์นี้คือการเลี้ยงเซลล์อสุจิที่กำลังพัฒนาขึ้นผ่านระยะของการสร้างสเปิร์ม เซลล์เซอร์โตลีจึงยังถูกเรียกว่าเซลล์ "แม่" หรือเซลล์ "พยาบาล" ด้วย เซลล์เซอร์โตลียังทำหน้าที่เป็นเซลล์กลืนกิน ซึ่งจะทำหน้าที่กินไซโทพลาซึมที่ตกค้างระหว่างการสร้างอสุจิ การเคลื่อนย้ายเซลล์จากฐานของช่องภายในหลอดของหลอดสร้างอสุจิ ซึ่งเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างในขอบด้านข้างของเซลล์เซอร์โตลี

สิ่งคัดหลั่ง 
เซลล์เซอร์โตลีจะหลั่งสารดังต่อไปนี้
 ฮอร์โมนต้านมึลเลอร์ (anti-Müllerian hormone; AMH) — หลั่งออกมาในช่วงระยะแรกของชีวิตทารกในครรภ์
 แอคติวินและอินฮิบิน  — หลั่งออกมาหลังจากวัยเริ่มเจริญพันธุ์ ทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมการหลั่งฮอร์โมนกระตุ้นต่อมน้อย
 โปรตีนจับฮอร์โมนเพศชาย (หรืออาจเรียกว่า โกลบูลินจับเทสโทสเตอโรน) — เพิ่มความเข้มข้นของฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนในหลอดสร้างอสุจิเพื่อกระตุ้นการสร้างตัวอสุจิได้เล็กน้อย
 เอสตราดิออล (estradiol) — อะโรมาเทสจากเซลล์เซอร์โทลี ทำหน้าที่แปลงเทสโทสเตอโรนเป็น 17 เบตา เอสตราดิออล เพื่อให้เกิดการสร้างสเปิร์มได้โดยตรง
 โมเลกุลเกี่ยวข้องกับอีทีเอส (ETS Related Molecule หรือ ERM) สารถอดรหัสอีทีเอสแวเรียนต์ 5 ซึ่งมีความจำเป็นสำหรับการบำรุงรักษาเซลล์ต้นกำเนิดในอัณฑะผู้ใหญ่
 ทรานสเฟอร์ริน (transferrin) — โปรตีนในน้ำเลือดสำหรับการขนส่งไอออนเหล็ก
 เซอรูโลพลาสมินของอัณฑะ (Testicular ceruloplasmin) — โปรตีนคล้ายเซอรูโลพลาสมิน ซึ่งมีภูมิคุ้มกันคล้ายกับเซอรูโลพลาสมิน

โครงสร้าง 
จังก์ชันที่บดบังเซลล์เซอร์โตลีนั้นก่อตัวขึ้นเป็นตัวกั้นเลือด–อัณฑะ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่แบ่งส่วนเลือดแทรกของอัณฑะออกจากส่วนที่อยู่ติดช่องภายในหลอดของหลอดสร้างอสุจิ เนื่องจากการพัฒนาขึ้นไปทางยอดของสเปอร์มาโทโกเนีย (เซลล์ต้นกำเนิดตัวอสุจิ) จังก์ชันที่บดบังจึงต้องได้รับการดัดแปลงและแตกออกแบบไดนามิก เพื่อให้สเปอร์มาโทโกเนียที่มีภูมิคุ้มกันเจาะจง (immunoidentical spermatogonia) สามารถข้ามผ่านตัวกั้นเลือด–อัณฑะได้ ทั้งนี้เพื่อให้เซลล์เหล่านั้นมีภูมิคุ้มกันเฉพาะตัว เซลล์เซอร์โตลีจะควบคุมการเข้าและออกของสารอาหาร ฮอร์โมน และ สารเคมีอื่น ๆ จากกลีบย่อยของอัณฑะ รวมทั้งทำให้ส่วนที่ติดกับช่องภายในหลอดเป็นบริเวณพิเศษทางภูมิคุ้มกันด้วย

นอกจากนี้ เซลล์เซอร์โตลียังมีหน้าที่ในการสร้างและรักษาโพรงของเซลล์ต้นกำเนิดสเปอร์มาโทโกเนียด้วย ซึ่งจะทำให้แน่ใจว่ามีการเกิดใหม่ของเซลล์ต้นกำเนิดและการเปลี่ยนสภาพของสเปอร์มาโทโกเนียไปเป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่เจริญเติมที่ ที่จะเจริญต่อไปในกระบวนการอันยาวนานของการสร้างอสุจิ ซึ่งจะสิ้นสุดลงด้วยการปล่อยสเปอร์มาโทซัวหรือตัวอสุจิออกมา ซึ่งนี่เป็นกระบวนการการสร้างสเปิร์ม เซลล์เซอร์โตลีจะจับกับเซลล์สเปอร์มาโทโกเนียผ่าน CDH2 และกาแลกโทซิลทรานสเฟอเรส (ผ่านคาร์โบไฮเดรตที่ตกค้างอยู่)

หน้าที่อื่น 
ในระหว่างระยะการเจริญเต็มที่ของการสร้างสเปิร์ม เซลล์เซอร์โตลีจะกินส่วนที่ไม่จำเป็นสำหรับสเปอร์มาโทซัว

การซ่อมแซมดีเอ็นเอและการกลายพันธุ์ 
เซลล์เซอร์โตลีมีความสามารถในการซ่อมแซมความเสียหายของดีเอ็นเอได้ การซ่อมแซมนี้น่าจะใช้กระบวนการการเชื่อมปลายที่ไม่ใช่คู่เหมือนที่เกี่ยวข้องกับโปรตีน XRCC1 และ PARP1 ซึ่งปรากฏอยู่ในเซลล์เซอร์โตลี

เซลล์เซอร์โตลีมีความถี่ในการกลายพันธุ์มากกว่าเซลล์สร้างอสุจิ เมื่อเทียบกับสเปอร์มาโทไซต์ เซลล์เซอร์โตลีจะมีความถี่ในการกลายพันธุ์สูงกว่า 5 ถึง 10 เท่า ซึ่งอาจสะท้อนถึงความจำเป็นในการซ่อมแซมดีเอ็นเอ และการเลี่ยงการกลายพันธุ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าในเซลล์ร่างกาย

คุณสมบัติปรับปรุงภูมิคุ้มกันของเซลล์เซอร์โตลี 
นอกจากการปรากฏของสารที่มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของเซลล์อสุจิแล้ว เซลล์เซอร์โตลียังสร้างโมเลกุลขึ้นหลายประเภท (ไม่ว่าจะบนพื้นผิวหรือสารละลายของเซลล์) ซี่งสามารถปรับปรุงระบบภูมิคุ้มกันได้ ความสามารถของเซลล์เซอร์โตลีในการเปลี่ยนแปลงการตอบสนองภูมิคุ้มกันในกลีบย่อยนั้น มีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์อสุจิที่ประสบความสำเร็จ โดยเซลล์อสุจิจะแสดงนีโอเอพิโทป (neoepitopes) บนพื้นผิวของเซลล์ในระยะต่าง ๆ ของเจริญเติบโต พวกมันสามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่รุนแรงได้ หากอยู่ในตำแหน่งอื่นของร่างกาย

โมเลกุลที่ผลิตโดยเซลล์เซอร์โตลีที่เกี่ยวข้องกับการกดภูมิคุ้มกันหรือการควบคุมภูมิคุ้มกัน 
ระบบ FAS/FAS-L – การปรากฏของฟาสลิแกนด์ (Fas-L) บนพื้นผิวของเซลล์เซอร์โตลีจะไปกระตุ้นการตายจากการอะพอพโทซิสของตัวรับฟาส เช่น ทีเซลล์ที่เป็นพิษต่อเซลล์

-         FasL ละลายน้ำได้- เพิ่มประสิทธิภาพของระบบ

-         Fas ละลายน้ำได้- การปิดกั้น FasL บนพื้นผิวของเซลล์อื่น (ไม่มีการชักนำการอะพอพโทซิสในเซลล์เซอร์โตลีโดยเซลล์ต่าง ๆ ของระบบภูมิคุ้มกัน)

B7/H1 – ลดการเพิ่มจำนวนของเซลล์ทีเอฟเฟคเตอร์

Jagged1 (JAG1) – การชักนำการแสดงสารการถอดรหัส Foxp3 ในเซลล์ที (การเพิ่มของจำนวนสัมพัทธ์ของเซลล์ทีควบคุม)

โปรตีเอสอินฮิบิเตอร์-9 (PI-9) – สมาชิกของอินฮิบิเตอร์ในตระกูลเซอร์พิน (ซีรีนโปรตีเอสอินฮิบิเตอร์)

-         การกระตุ้นการหลั่งโปรตีเอสแกรนไซม์ บี, เซลล์ทีที่เป็นพิษต่อเซลล์ และ เซลล์เอ็นเค สามารถกระตุ้นการอะพอพโทซิสในเซลล์เป้าหมาย โดยเซลล์เซอร์โตลีจะสร้าง PI-9 ที่เข้าจับกับแกรนไซม์ บี และอินฮิบิเตอร์ของมันแบบย้อนกลับไม่ได้

สารก่อภูมิต้านทาน CD59  - โมเลกุลบนพื้นผิวของเซลล์เซอร์โตลี เป็นสมาชิกของโปรตีนควบคุมคอมพลิเมนต์ (CRP)

-         การยับยั้งขั้นตอนสุดท้ายของลำดับคอมพลิเมนต์ – การก่อตัวของกลุ่มรวมการโจมตีเยื่อบุ

คลัสเตอริน (Clusterin) – โมเลกุลที่ละลายน้ำได้ ทำหน้าที่คล้ายกับ CD59 ทำให้เกิดการรวมกลุ่มด้วยแกรนไซม์ บี และยับยั้งการกระตุ้นการอะพอสโทซิสโดยเซลล์เม็ดเลือดขาวทีหรือเซลล์เอ็นเค

ทีจีเอฟ-เบตา – การเปลี่ยนแปลงสารการเจริญเติบโตเบตา (การผลิตขึ้นโดยตรงจากเซลล์เซอร์โตลียังคงเป็นที่ถกเถียง)

-         เหนี่ยวนำการควบคุมเซลล์ทีในส่วนรอบนอก

โมเลกุลอื่นที่เกี่ยวข้อง 
CD40  - โมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เดนไดรต์

-         เซลล์เซอร์โตลีสามารถควบคุมการปรากฏของ CD40 บนพื้นผิวของเซลล์เดนไดรต์ได้ (ไม่ทราบกลไก)

-         การปรับลดของ CD40 เป็นผลให้ความสามารถของเซลล์เดนไดรต์ในการกระตุ้นการตอบสนองของเซลล์ทีลดลง

เซลล์เซอร์โตลียังสามารถยับยั้งการเคลื่อนย้ายของเซลล์ภูมิคุ้มกันด้วย – ทำให้มีการแทรกของเซลล์ภูมิคุ้มกันไปยังจุดที่มีการอักเสบลดลง

นัยสำคัญทางคลินิก 
เนื้องอกเซลล์ไลดิช-เซอร์โตลีเป็นส่วนหนึ่งของเนื้องอกส่วนพยุงต่อมบ่งเพศ–สายเพศในกลุ่มของมะเร็งรังไข่ เนื้องอกเหล่านี้จะสร้างทั้งเซลล์เซอร์โตลีและเซลล์ไลดิช นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนในรังไข่และอัณฑะ

สัตว์อื่น 
หน้าที่ของเซลล์เซอร์โตลีในแอมนิโอตาและแอนแอมนิโอตานั้นเหมือนกัน แต่เมื่อเปรียบเทียบกับแล้วจะมีคุณสมบัติแตกต่างกันเล็กน้อย โดยแอนแอมนิโอตา (พวกปลาและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก) จะใช้การสร้างสเปิร์มถุงเพื่อสร้างเซลล์อสุจิ ส่วนแอมนิโอตา เซลล์เซอร์โตลีจะถือว่าเป็นเซลล์ที่มีการเปลี่ยนสภาพเป็นขั้นสุดท้าย และไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้ โดยในเซลล์เซอร์โตลีของแอนแอมนิโอตาจะผ่านขั้นตอนสองขั้นตอนในการเพิ่มจำนวน ขั้นแรกของการเพิ่มจำนวนจะเกิดขึ้นในระหว่างสร้างถุง ซึ่งทำให้มีการย้ายเซลล์สืบพันธุ์เข้าไป ขั้นสองคือการขยายของถุงและการสร้างพื้นที่สำหรับการเพิ่มจำนวนของเซลล์สืบพันธุ์

ข้อเท็จจริงที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเซลล์เซอร์โตลีเป็นการเปลี่ยนสภาพขั้นสุดท้ายเพิ่งจะมีการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากภายหลังการปลูกถ่ายซีโนจีนิก เซลล์เซอร์โตลีจะสามารถเพิ่มจำนวนได้

ประวัติ 
เซลล์เซอร์โตลีตั้งชื่อตาม เอนริโก เซอร์โตลี นักสรีรวิทยาชาวอิตาลี ซึ่งเป็นผู้ค้นพบเซลล์ขี้ในระหว่างการศึกษาด้านแพทย์ศาสตร์ในมหาวิทยาลัยปาเวีย

เขาตีพิมพ์คำอธิบายของเซลล์ขี้ในปี ค.ศ. 1865 ซึ่งเซอร์โตลีพบเซลล์นี้ด้วยกล้องจุลทรรศน์เบธเล ซึ่งเขาซื้นในปี ค.ศ. 1862 ขณะเรียนแพทย์

ในการตีพิมพ์เมื่อปี ค.ศ. 1865 คำอธิบายแรกของเขาใช้คำว่า "เซลล์คล้ายต้นไม้" หรือ "เซลล์ที่มีลักษณะเป็นเส้น" และที่สำคัญที่สุด เขาเรียกสิ่งนี้ว่า "เซลล์แม่" ต่อมานักวิทยาศาสตร์คนอื่นจึงได้ใช้นามสกุลของเอนริโกเป็นชื่อของเซลล์นี้ซึ่งเริ่มต้นในปี ค.ศ. 1888 โดย ณ ค.ศ. 2006 มีหนังสือเรียนสองเล่มที่ถูกแต่งขึ้นมาโดยเฉพาะสำหรับเซลล์เซอร์โตลี

การวิจัย 
ในปี ค.ศ. 2016 แบบจำลองโรคการอักเสบของภาวะภูมิต้านตนเอง รวมไปถึง เบาหวาน ได้กระตุ้นให้เซลล์เซอร์โตลีสามารถปลูกถ่ายได้ เนื่องจากสมบัติการกดภูมิคุ้มกันและการต้านการอักเสบ

การวิจัยนำเซลล์เซอร์โตลีมาใช้ในการรักษาเบาหวานชนิดที่ 1 โดยขณะนี้อยู่ในขั้นตอนที่ลึกที่สุด ซึ่งมีกลยุทธ์คือการปลูกถ่ายร่วมกันของเซลล์เบตาและเซลล์เซอร์โตลีไปสู่ผู้รับ ในกรณีของหนูตัวผู้ หนูและรวมถึงมนุษย์ การปรากฏของเซลล์เหล่านี้ซึ่งเก็บกลูโคสในภาวะสมดุลไปพร้อมกับความต้องการอินซูลินภายนอกที่ต่ำ ซึ่งในทุกกรณีนั้นไม่มีการใช้ยากดภูมิ ทำให้บทบาทของยานี้ถูกนำไปใช้และจัดหาโดยเซลล์เซอร์โตลี

จีโอวานนี และคณะ ได้รักษาหนูที่เป็นเบาหวานและโรคอ้วนตามธรรมชาติ โดยการปลูกถ่ายเซลล์เซอร์โตลีที่ถูกหุ้มด้วยแคปซูลเข้าไปยังพืดไขมันหน้าท้อง โดยแสดงให้เห็นว่า มากกว่าครึ่งของหนูที่ได้รับการรักษามีระดับน้ำตาลในเลือดที่ดีขึ้น งานทางวิทยาศาสตร์ล่าสุดยังให้คำมั่นว่าจะรักษาผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 2ให้ดีขึ้นผ่านการใช้เซลล์บำบัดในอนาคตด้วย

เซลล์เซอร์โตลีส่งเสริมการยอมรับการปลูกถ่ายผิวหนังโดยผู้รับด้วย และการมีอยู่ของเซลล์นี้ยังช่วยเพิ่มจำนวนเซลล์ประสาทสั่งการในไขสันหลัง SOD1 ของหนูตัวผู้ด้วย

ระเบียบภาพ

ดูเพิ่ม 
 กลุ่มอาการมีเซลล์เซอร์โตลีอย่างเดียว
 ปุ่มเล็กเซลล์เซอร์โตลี

อ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 

เซลล์มนุษย์
เซลล์ตัวกั้น
อัณฑะ
เซลล์หลั่งโปรตีน
ถุงอัณฑะ