The mouse testis tissue culture could resume spermatogenesis as same as in vivo condition after human spermatogonial stem cells transplantation

Abstract

Objective

The introduction of alternative systems in vivo is very important for cancer patients who are treated with gonadotoxic treatment. In this study, we examine the progression of the spermatogenesis process after human spermatogonial stem cell (SSCs) transplantation in vivo and in tissue culture conditions.

Materials and methods

Human SSCs were obtained from a Testicular Sperm Extractions (TESE) sample, and characterization of these cells was confirmed by detecting the promyelocytic leukemia zinc finger (PLZF) protein. These cells, after being labeled with Di-alkyl Indocarbocyanine (DiI), were transplanted to adult azoospermia mouse testes treated with Busulfan 40 mg/kg. The host testicular tissue culture was then considered a test group and in vivo transplant a control group. After 8 weeks, immunohistochemical, morphometric and molecular studies were performed.

Results

The results of morphometric studies indicated that the mean number of spermatogonia, spermatocytes, and spermatids in the test groups was significantly lower than in the control group (P < 0.05) and most of the cells responded positively to DiI tracing. Immunohistochemical study in both groups revealed expression of PLZF, Synaptonemal complex protein 3 (SCP3) and Acrosin Binding Protein (ACRBP) proteins in spermatogonial cells, spermatocyte and spermatozoa, respectively. Also, PLZF, Transition Protein 1 (TP1) and Tektin-1 (Tekt1) human-specific genes had a significant difference in the between test groups and control groups (P < 0.05) in molecular studies.

Conclusion

These results suggest that the conditions of testicular tissue culture after transplantation of SSCs can support spermatogenesis resumption, as well as in an in vivo condition.

Resumen

Objetivo

La introducción de sistemas alternativos in vivo es muy importante para los pacientes con cáncer que son tratados con tratamiento gonadotóxico. En este estudio, examinamos la progresión del proceso de espermatogénesis después del trasplante de células madre espermatogoniales en condiciones de cultivo de tejidos in vivo.

Materiales y métodos

Se obtuvieron células madre espermatogoniales humanas a partir de una muestra de extracciones de esperma testicular y se confirmó la caracterización de estas células mediante la detección de la proteína de dedo de cinc con leucemia promielocítica. Estas células, después de marcarse con di-alquil indocarbocianina (DiI), se trasplantaron a testículos de ratón con azoospermia adulta, tratados con busulfán 40 mg/kg. A continuación se consideró el cultivo del tejido testicular del huésped como un grupo de prueba, y el trasplante in vivo como un grupo de control. Transcurridas 8 semanas, se realizaron estudios inmunohistoquímicos, morfométricos y moleculares.

Resultados

Los resultados de los estudios morfométricos indicaron que el número medio de espermatogonias, espermatocitos y espermátidas en los grupos de prueba fue significativamente menor que el grupo de control (P < 0/05) y la mayoría de las células respondieron positivamente al rastreo de DiI. La inmunohistoquímica en ambos grupos reveló la expresión de las proteínas de dedo de cinc con leucemia promielocítica, proteína 3 del complejo sinaptonemal (SCP3) y proteína de unión a la acrosina (ACRBP) en células espermatogoniales, espermatocitos y espermatozoides, respectivamente. Además, los genes humanos específicos de proteína de dedo de cinc con leucemia promielocítica, transition protein 1 (TP1) y Tektin-1 (Tekt1) reflejaron una diferencia significativa entre los grupos de prueba y los grupos de control (P < 0/05) en los estudios moleculares.

Conclusión

Estos resultados sugieren que las condiciones del cultivo de tejido testicular tras el trasplante de células madre espermatogoniales pueden apoyar la reanudación de la espermatogénesis, así como la condición in vivo.