7.2 Herék felépítése

Lue és munkatársai (2005, 2010a) arról számoltak be, hogy a kifejlett 41,XXY egereknek kicsi, szilárd heréik vannak, amelyek csökkent átmérőjű SCO tubulusokat tartalmaznak, az interstitiumban megnövekedett számú Leydig-sejtekkel. Ezek az eredmények megegyeznek az alternatív KS modell, a 41,XXY* egér (Lewejohann és mtsai., 2009a; Wistuba és mtsai., 2010, 24.2. ábra) eredményeivel, és tökéletesen hasonlítanak a felnőtt KS férfiak túlnyomó többségénél megfigyelhető herefenotípusra (24.3. ábra). Emellett a 41,XXY egerek az androgénreceptor (AR) expressziójának aberráns mintázatát mutatták, amit eddig nem figyeltek meg KS-ben (Lue és mtsai., 2005).

24.2. ábra. A KS 41,XXY* egérmodell herefenotípusa.

(A) A B6Ei.Lt-Y* törzsű hím egerek perifériás vérmintáiból nyert interfázisú sejtmagokban lévő nemi kromoszómák fluoreszcens in situ hibridizációja (FISH). Bal oldalon: 40,XY* hím egerekből származó leukocita sejtmagok, jobb oldalon: 41,XXY* hím egerekből származó leukocita sejtmagok. (a) Y* kromoszómák (nyílhegyek) zöld fluoreszcens egérspecifikus szondával detektálva; (b) X kromoszóma (nyilak) piros fluoreszcens egérspecifikus szondával detektálva; (c) DAPI magfestés; (d) az a-c átfedése. Figyeljük meg a két X-kromoszóma jelet a 41,XXY* leukocitákban. Az egyik X-kromoszóma mindig az Y* jelhez közel helyezkedik el. E kromoszómák részleges átfedése a sárgás szín alapján kimutatható. (B) A bitesztikuláris súlyok összehasonlítása felnőtt 41,XXY* hímek (n = 98) és 40,XY* alomtestvérük (n = 91) között. A számfeletti X-kromoszómával rendelkező hímeknél az ivarsejtek elvesztése jelentősen csökkent hereméretet eredményezett. Az értékek átlag ± SEM. (C és D) Reprezentatív mikroszkópos felvételek a szeminiferosus epithelium here szövettanáról. (C) 40,XY* kontroll egér, amely teljes spermatogenezist mutat. (D) 41,XXY* egér here. Az összes csírasejtet kiürítették a szeminiferosus epitheliumból, így csak Sertoli-sejt szindróma maradt. A Sertoli sejteken a vakuolizáció kezdete látható. (E és F) Reprezentatív mikroszkópos felvételek a here szövettanáról az interstitialis térben. (E) A 40,XY* kontroll egerekben a Leydig-sejtek normálisan helyezkednek el a tubuláris falak közötti interstitialis terekben. (F) Ezzel szemben a 41,XXY* egerekben a Leydig-sejtek száma megnövekedett, hiperpláziát képezve. A sávok 20 μm-t jelentenek. Jelképek: X, Sertoli-sejtek; *, differenciálódó csírasejtek; #, Leydig-sejtek. Festés: Hematoxilin-Eozin.

24.3. ábra. Humán hereszövet szövettana: A normál spermatogenezis és a Klinefelter-betegeknél jellemzően megfigyelhető SCO-szindróma összehasonlítása.

(A, C és E) A normál emberi herék teljes spermatogenezist mutató szövettanának reprezentatív mikroszkópos felvételei. (B, D és F) Reprezentatív mikroszkópos felvételek egy SCO szindrómás KS beteg heréjének szövettanáról. (A és B) Tubuláris keresztmetszetek áttekintése: míg a kontrollszövet az interstitialis és tubuláris területek normális eloszlását mutatja, addig a SCO helyzet a csírasejtek teljes elvesztését és hialinizált tubuláris falakat mutat. A szeminiferosus tubulusok csak Sertoli-sejteket tartalmaznak. (C és D) A szeminiferosus epithelium részletei: A kontrollban az összes csírasejt-stádium az érett spermiumokig jelen van. A felnőtt KS férfiakra jellemzően az összes csírasejt hiányzik. A Sertoli-sejteken a vakuolizáció kezdete látható. (E és F) Az interstitialis tér részlete. A kontroll herében a Leydig-sejtek normálisan a csőfalak közötti intersticiális terekben helyezkednek el. Ezzel szemben a KS-betegből nyert szövetben a Leydig-sejtek száma emelkedett, ami tipikus hiperpláziát mutat. A sávok 20 μm-t jelentenek. Jelképek: X, Sertoli-sejtek; *, differenciálódó csírasejtek; #, Leydig-sejtek. Festés:

A szertoli sejtek a szeminiferosus tubulusokban helyezkednek el, ahol táplálásukkal és az endokrin jelátvitel közvetítésével támogatják a spermatogén differenciálódást (Wistuba et al., 2007). Mint ilyen, ezen alapvető fontosságú sejtek bármilyen változása mélyen befolyásolja a hereműködést. Bizonyítékot találtak a Sertoli-sejtek korai apoptózisára KS-ben, ami ahhoz a felvetéshez vezetett, hogy a Sertoli-sejtek és az ivarsejtek közötti támogatás és kommunikáció elvesztése összefüggésben lehet a szindrómában megfigyelhető ivarsejt-csökkenéssel (Aksglaede és mtsai., 2006; Wistuba és mtsai., 2010). A Sertoli-sejtek expresszálják az androgénreceptort (AR), és androgénkötő fehérjét és inhibint termelnek. A sejtek bármilyen perturbációja ezért befolyásolhatja az ITT mennyiségét az intersticiális terekben, és ennek következtében befolyásolhatja az endokrin visszacsatolást a hipotalamusz-hipofízis-gonád tengely mentén. A Sertoli-sejtek megváltozott jelenlétére, fejlődésére és/vagy működésére vonatkozó empirikusan megalapozott bizonyítékokat mindaddig nem lehetett szerezni, amíg a kísérleti modellekből származó első szisztematikus eredmények nem váltak elérhetővé. Az első vizsgálatok eredményei (Lue és mtsai., 2005) különösen érdekesek és fontosak voltak, mivel kimutatták, hogy az AR kifejeződik a felnőtt XY kontroll egerek Sertoli-sejtjeiben, de a XXY egerekben nem. Ez annak ellenére történt, hogy mindkét állatnál a 20. születés utáni napig (pp) hasonló volt a mintázat, ami azt jelzi, hogy az AR expressziójának elvesztése az XXY egerekben a pubertás körül következik be, és arra utal, hogy ezekben az állatokban a Sertoli sejtek érése megváltozhat, ami arra utal, hogy befolyásolhatják vagy befolyásolhatják a kóros csírasejtfejlődést. Némi hitelt adott ennek az elképzelésnek a 41,XXY* modell heréinek szövettani értékelése, amely szerint a Sertoli-sejtek száma csökkent a kontrollokhoz képest.

Az eddig elvégzett vizsgálatok elegendő bizonyítékot szolgáltatnak annak feltételezéséhez, hogy a Sertoli-sejtek megváltoznak a számfeletti X-kromoszómával rendelkező hímekben. A Sertoli-sejtek csírasejt kölcsönhatásának, a Sertoli-sejtek apoptózisának, érésének és differenciálódásának megértéséhez alaposabb kiértékelésekre van szükség; olyan vizsgálatokra, amelyek jelentős mennyiségű anyagot és a proliferáció, differenciálódás és érés krónikáját igénylik kiterjedt időperióduson keresztül. Ezeket a vizsgálatokat embereken lehetetlen elvégezni. Csak az egérmodellek segítségével lehet érdemben feltárni ennek a kulcsfontosságú szomatikus heresejtnek a változásait.

Azt jelentették, hogy a KS-ben megfigyelt heredegeneráció során a Sertoli-sejtek is idővel degenerálódnak (Aksglaede és Juul, 2013; Aksglaede és mtsi., 2006), ez a megfigyelés összhangban van az egérmodellünkkel kapcsolatos adatokkal, amelyek azt mutatják, hogy a Sertoli-sejtek száma megváltozik a posztnatális fejlődés során (Werler és mtsi., 2014). Összességében a megváltozott Sertoli-sejt fiziológia részletesebb elemzéseket igényel ennek a szomatikus sejttípusnak már a prenatális fejlődés során. A csíravonal szaporodását és differenciálódását különösen a kromoszóma-rendellenesség következményei befolyásolják. Így a kromoszóma-eltérés következtében megváltozhatnak a specifikusan az ivarvonalban lejátszódó főbb ellenőrző pontok és következésképpen folyamatok, azaz a primordiális és a spermatogonális őssejtrendszer (PGC, SSC) fejlődése. Mint korábban említettük, in vitro vizsgálatok kimutatták, hogy az aneuploid differenciálatlan csírasejtek elpusztultak, amikor embrionális gonádokból izolálták őket, és csak a véletlenszerűen korrigált kariotípussal rendelkező sejtek maradtak életben kultúrában (Hunt et al., 1998; Mroz et al., 1999). Így az aberráns kariotípussal rendelkező SSC-knek az intrauterin fázisban, de legkésőbb a perinatális időszakban be kellett lépniük egy alapértelmezett útvonalba. Amikor csak a korrigált kariotípusú ivarsejtek maradtak életben in vitro az embrionális gonádból történő izolálás után, míg az aberráns ivarsejtek idővel elpusztultak, felmerül a kérdés, hogy miért – in vivo – halad előre az ivarsejtvesztés posztnatálisan, ahogy azt a közelmúltban kimutatták (Werler et al., 2014). Még ha néhány aberráns csírasejt még jelen is van a perinatális herében, a születés időpontjában jelenlévők bizonyos hányadának helyes kariotípusúnak kell lennie, és a spermatogonális sejtek populációjának legalább stabilnak kell maradnia, ha nem is szaporodik. Ebből a részben ellentmondásos megfigyelésből kiindulva és elfogadva azt a legvalószínűbb feltételezést, hogy a véletlenszerű propulzióval történő korrekció magyarázza a primordiális ivarsejtek (PGC-k; Mroz et al., 1999; Sciurano et al., 2009) és később a gonociták csökkent populációjának túlélését a posztnatális időszakba, a túlélők egy része már a születés előtt elveszítheti őssejt tulajdonságait. Nyilvánvalóan elvesznek a peripubertális differenciálódás során, míg nagyon kevesen alkalmanként képesek túlélni, minden releváns markert helyesen kifejezni és a spermatogenezis fókuszait meghajtani. Az in utero fejlődés során bekövetkező fenotípusos változások szisztematikus értékelése önmagában csak egérmodellben lehetséges.

A HPG tengely zavara, amely a KS betegeknél gyakran megfigyelhető hypergonadotrop hipogonadizmust okozza, valamint a herék biopsziáiban a Leydig-sejtek feltételezett megnövekedett száma vezetett ahhoz a feltételezéshez, hogy a Leydig-sejtek működését és/vagy érését befolyásolhatja a nemi kromoszóma egyensúlyhiány. A Leydig-sejtek szteroidogén sejtek, amelyek a tesztoszteron forrásai, amely nélkülözhetetlen az egészséges férfi fenotípus kialakulásához és a normális spermatogenezis folytatásához és befejezéséhez.

A KS más aspektusaihoz hasonlóan a mélyreható vizsgálatokat korlátozó tényező a hereszövethez való korlátozott hozzáférés. A 41,XXY* hím egerek rendelkezésre állásával lehetővé vált a számfeletti X-kromoszómával rendelkező hímek Leydig-sejtjeinek vizsgálata. Ezzel a modellel megerősítettük a Leydig-sejtek hiperpláziájának jelenlétét, amit sztereológiai mikroszkópiával határoztunk meg, és azt is megállapítottuk, hogy az ITT-szintek hasonlóak voltak a kontroll egerekéhez (Wistuba és mtsai., 2010). Ez meglepő volt, figyelembe véve a KS betegeknél és a 41,XXY* egereknél egyaránt megfigyelhető alacsony szérum T-szinteket (Lanfranco és mtsai., 2004; Smyth és Bremner, 1998; Wistuba, 2010). Az alacsony keringő T-szintekkel összhangban volt az a megállapítás, hogy amint a KS modellből származó Leydig-sejteket kivették a herekörnyezetből, in vitro növesztették és normalizálták a sejtek számát, a működésük valóban megváltozott. Azonban nem károsodott, ahogy azt elsőre gondolnánk, hanem hiperaktiválódott. Amikor a Tsp2 (tromboszpondin 2: magzati eredetű matricelluláris fehérje, amely túlnyomórészt a juvenilis Leydig-sejtekben fejeződik ki), Rlf (relaxinszerű faktor: az érett Leydig-sejtek markere), Est (ösztrogén-szulfotranszferáz: az érett Leydig-sejtek markere) és az LHR (LH-receptor: a Leydig-sejtek stimulációs kísérleteivel való korreláció szempontjából vizsgálták, lásd később), az izolált XXY* Leydig-sejtek érett mRNS-expressziós profilt és szignifikánsan magasabb transzkripciós aktivitást mutattak a kontrollokhoz képest (Wistuba et al., 2010; O’Shaughnessy et al., 2002). A génexpressziós elemzés az XXY* Leydig-sejt-specifikus gének expressziójának általános növekedését mutatta ki: az Est körülbelül 20-szor, az Rlf 8-szor, a Tsp2 5-ször és az LHR 3-szor nagyobb mértékben fejeződött ki, mint a vad típusú Leydig-sejtekben. Az XXY* Leydig-sejtek in vitro stimulálása érett LH-receptort jelzett, amely még erősebben reagált a humán koriongonadotropin (hCG, az LH helyettesítője) stimulációjára, mint a kontrollok sejtjei. Továbbá az XXY* Leydig-sejtek szteroidogén aktivitása megemelkedett, amennyiben hCG-re adott válaszként sejtenként több T termelődött.

Ezek az izgalmas eredmények nemcsak a hypergonadotrop hypogonadizmus eredetének új koncepciójához vezetnek, hanem a KS egérmodell érvényességét is bizonyítják, amelynek közvetlen transzlációs következményei vannak a KS betegek megértésére. Az egérmodell eredményei azt jelzik, hogy a Leydig-sejtek működése önmagában nem károsodott, ami arra utal, hogy a herék környezetében más tényezők felelősek a KS betegeknél megfigyelhető zavart androgén-endokrinológiáért. Különösen, mivel a betegeknél is meg tudtuk erősíteni, hogy az ITT-értékek nem különböznek a kontrolloktól (Tüttelmann és mtsai., 2014). Lehetséges, hogy a rendellenességgel járó megváltozott herearchitektúra akadályozhatja az endokrinok keringésbe történő transzportját, ezt a feltevést támasztja alá az a megállapítás, hogy a KS-betegeknél az erek átmérője is csökkent (Foresta és mtsai., 2012). Ezt figyelembe véve azt tűztük ki célul, hogy keressünk egy lehetséges “érrendszeri” magyarázatot a T-nek a herék véráramába történő felszabadulásának hiányára. A betegektől vett herebiopsziákban azonban az erek megbízható elemzése nem lehetséges a vérzés megelőzése érdekében a nagyobb erek elkerülését megkövetelő boncolási technikából eredő torzítás miatt. Következésképpen az erek összetételét felnőtt hím 41,XXY* és 40,XY* egerekből származó teljes hereszelvényeken értékeltük. Valóban, a XXY* egerek kisebb heréit korrigálva az ér/herék felszíne arány szignifikánsan alacsonyabb volt ezekben az egerekben az XY* kontrollokhoz képest. Összefoglalva, úgy tűnik, hogy a herék T-termelése nem károsodott a KS-ben szenvedő férfiaknál. Az egérmodellből származó adatok arra engednek következtetni, hogy a csökkent érellátás szerepet játszhat a T véráramba való alacsonyabb felszabadulásában.