تاثیر IGF-I بر قابلیت کلونی‌زایی، زنده‌مانی و بیان ژن‌های وابسته به آپوپتوزیس در سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی گوسفند

علی نژاد, گلسا; خرمی, نیلوفر; تاجیک, پرویز

doi:10.22092/vj.2022.358576.1970

تاثیر IGF-I بر قابلیت کلونی‌زایی، زنده‌مانی و بیان ژن‌های وابسته به آپوپتوزیس در سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی گوسفند

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

¹ گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

² گروه علوم درمانگاهی،دانشکده دامپزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی ، واحد علوم و تحقیقات، تهران ، ایران

³ گروه مامایی و بیماری‌های تولیدمثل دام، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

10.22092/vj.2022.358576.1970

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی اثر IGF-I بر تعداد کلونی‌ها، مساحت کلونی‌ها، میزان زنده‌مانی و بیان ژن‌های مرتبط با آپوپتوزیس در سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی گوسفند بوده است. در این پژوهش سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی موجود در غشاء پایه لوله‌های منی‌ساز از بیضه گوسفند نژاد افشاری با استفاده از مراحل هضم آنزیمی جداسازی شدند. گروه شاهد IGF-I دریافت نکرد و چهار گروه بعدی به ترتیب چهار غلظت‌ 1/0، 1، 5 و 10 میکروگرم در میلی‌لیتر IGF-I را دریافت نمودند. سلول‌ها به مدت دو هفته کشت داده شدند و میزان کلونیزاسیون از نظر تعداد و مساحت در روزهای پنجم و چهاردهم کشت ارزیابی شد. پس از پایان دوره کشت میزان بروز آپوپتوزیس و بیان ژن‌های مرتبط با آپوپتوزیس (BAX و BCL2) نیز ارزیابی شد. نتایج نشان داد که استفاده از تیمارهای 5 و 10 میکروگرم در میلی‌لیتر IGF-I موجب بهبود میزان کلونی‌زایی از نظر تعداد و مساحت در روزهای پنجم و چهاردهم کشت نسبت به سایر گروه‌ها شد (05/0≥P). بیشترین میزان زنده‌مانی و کمترین سطح آپوپتوزیس در گروه‌های دریافت کننده 5 و 10 میکروگرم در میلی‌لیتر IGF-I مشاهده شد (05/0≥P). بیشترین بیان ژن BCL2 و کمترین بیان ژن BAX نیز در گروه‌های دریافت کننده 5 و 10 میکروگرم در میلی‌لیتر IGF-I مشاهده شد (05/0≥P). بنابراین استفاده از دوز مناسب IGF-I در محیط کشت می‌تواند روشی موثر در راستای بهبود کیفیت و زنده‌مانی سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی گوسفند طی مطالعات بر روی سلول‌های بنیادی باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of IGF-I on the colonizing ability, viability and apoptosis related genes expression in sheep’s spermatogonial stem cells

نویسندگان [English]

Golsa Alinejad ¹
niloofar khorrami ²
Parviz Tajik ³

¹ Department of Clinical Science, Faculty of Veterinary Medicine, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

² Department of Clinical Science, Faculty of Veterinary Medicine, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran

³ Department of Theriogenology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran.

چکیده [English]

This study was conducted to evaluate the effect of IGF-I on the number and area of colonies, viability and apoptosis related genes expression in sheep’s spermatogonial stem cells (SSCs). In this study, SSCs at the basal membrane of seminiferous tubules were isolated from testes of Afshari sheep using enzymatic digestion steps. The control group did not receive IGF-I and the other groups received 0.1, 1, 5 and 10 μg/ml IGF-I, respectively. The cells were cultured for 2 weeks and the colonizing abilities were evaluated on the 5th and 14th days of culture. At the end of culturing period, apoptosis status and apoptosis related genes expression (BAX and BCL2) were evaluated. The results showed using 5 and 10 μg/ml IGF-I improved colonizing abilities on the 5th and 14th days compared to the other groups (P≤0.05). The highest viability and lowest apoptosis status was observed in groups received 5 and 10 μg/ml IGF-I (P≤0.05). The highest BCL2 expression and lowest BAX expression was observed in groups received 5 and 10 μg/ml IGF-I (P≤0.05). Therefore, using suitable dose of IGF-I in culture medium could be an effective method to improve the quality and viability of sheep’s SSCs during studying on stem cells.

کلیدواژه‌ها [English]

Spermatogonia
Apoptosis
Colonizing
Sheep
IGF-I

مراجع

1. Ashkenazi, A. 2008. Targeting the extrinsic apoptosis pathway in cancer. Cytokine Growth Factor Reviews. 19: 325–331.
2. Cannarella, R., Mancuso, F., Condorelli, R.A., Arato, I., et al. 2019. Effects of GH and IGF1 on basal and FSH-modulated porcine sertoli cells in-vitro. Journal of Clinical Medicine. 8: 811.
3. Clark, A.M., Garland, K.K., Russell, L.D. 2000. Desert hedgehog (Dhh) gene is required in the mouse testis for formation of adult-type Leydig cells and normal development of peritubular cells and seminiferous tubules. Biology of Reproduction. 63:1825–1838.
4. Creemers, L.B., den Ouden, K., van Pelt, A.M.M., de Rooij, D.G. 2002. Maintenance of adult mouse type A spermatogonia in vitro: influence of serum and growth factors and comparison with prepubertal spermatogonial cell culture. Reproduction Cambridge England. 124: 791–799.
5. Garbuzov, A., Pech, M.F., Hasegawa, K., Sukhwani, M., et al. 2018. Purification of GFRα1+ and GFRα1–spermatogonial stem cells reveals a niche-dependent mechanism for fate determination. Stem Cell Reports. 10: 553–567.
6. Griffeth, R.J., Bianda, V., Nef, S. 2014. The emerging role of insulin-like growth factors in testis development and function. Basic and Clinical Andrology. 24:1–10.
7. Hamra, F.K., Chapman, K.M., Nguyen, D.M., Williams-Stephens, A.A., et al. 2005. Self renewal, expansion, and transfection of rat spermatogonial stem cells in culture. Proceedings of the National Academy of Science. 102:17430.
8. Hofmann, M.C., Braydich-Stolle, L., Dym, M. 2005. Isolation of male germ-line stem cells; influence of GDNF. Developmental Biology. 279: 114–124.
9. Lacerda, S., Aponte, P.M., Costa, G.M.J., Campos-Junior, P.H.A., et al. 2018. An overview of spermatogonial stem cell physiology, niche and transplantation in fish. Animal Reproduction. 9: 798–788.
10. Lakshmanan, I. and Batra, S.K. 2013. Protocol for apoptosis assay by flow cytometry using annexin V staining method. Bio Protocol. 3(6).
11. Mora Rodríguez, J.A., Porchia, L.M., Camargo, F., López-Bayghen, E. 2019. The use of insulin-like growth factor 1 improved the parameters of the seminogram in a patient with severe oligoasthenoteratozoospermia. SAGE Open Medical Case Reports. 7: 2050313X19834154.
12. Oatley, M.J., Racicot, K.E., Oatley, J.M. 2011. Sertoli cells dictate spermatogonial stem cell niches in the mouse testis. Biology of Reproduction. 84: 639–645.
13. Ohlsson, C., Mohan, S., Sjogren, K., Tivesten, A., et al. 2009. The role of liver-derived insulin-like growth factor-I. Endocrine Reviews. 30: 494–535.
14. Panahi B.Q. and Tajik, P., Movahedin, M., Moghaddam, G., Geranmayeh, M.H. 2014. Study of insulin-like growth factor 1 effects on bovine type A spermatogonia proliferation and viability. Turkish Journal of Veterinary and Animal Sciences. 38: 693–698.
15. Pan, Y., Cui, Y., Baloch, A.R., Fan, J., et al. 2015. Insulinlike growth factor I improves yak (Bos grunniens) spermatozoa motility and the oocyte cleavage rate by modulating the expression of Bax and Bcl-2. Theriogenology. 84: 756–762.
16. Pitetti, J.L., Calvel, P., Zimmermann, C., Conne, B., et al. 2013. An essential role for insulin and IGF1 receptors in regulating sertoli cell proliferation, testis size, and FSH action in mice. Molecular Endocrinology. 27:814–27.
17. Reinecke, M., Björnsson, B.T., Dickhoff, W.W., McCormick, S.D., et al. 2005. Growth hormone and insulin-like growth factors in fish: where we are and where to go. General and Comparative Endocrinology. 142: 20–24.
18. Sahare, M.G. and Imai, H. 2018. Recent advances of in vitro culture systems for spermatogonial stem cells in mammals. Reproductive Medicine and Biology. 17: 134–142.
19. Steger, K. and Wrobel, K.H. 1996. Postnatal development of ovine seminiferous tubules: an electron microscopical and morphometric study. Ann Anat Anat Anz Off Organ Anat Ges. 178: 201–213.
20. Tüttelmann, F., Ruckert, C., Röpke, A. 2018. Disorders of spermatogenesis. Journal of Medical Genetics. 30: 12–20.
21. Veisi, M., Mansouri, K., Assadollahi, V., Jalili, C., et al. 2021. Evaluation of co-cultured spermatogonial stem cells encapsulated in alginate hydrogel with Sertoli cells and their transplantation into azoospermic mice. Zygote. 6: 1–8.
22. Yang, F., Whelan, E.C., Guan, X., Deng, B., et al. 2021. FGF9 promotes mouse spermatogonial stem cell proliferation mediated by p38 MAPK signaling. Cell Proliferation. 54:e12933.
23. Yoon, M.J., Berger, T., Roser, J.F. 2011. Localization of insulin-like growth factor-I (IGF-I) and IGF-I receptor (IGF-IR) in equine testes. Reproduction in Domestics Animal. 46: 221–228.
24. Zhao, H., Nie, J., Zhu, X., Lu, Y., et al. 2018. In vitro differentiation of spermatogonial stem cells using testicular cells from Guangxi Bama mini-pig. Journal of Veterinary Science. 19:592–599.
25. Zhou, R., Wu, J., Liu, B., Jiang, Y., et al. 2019. The roles and mechanisms of Leydig cells and myoid cells in regulating spermatogenesis. Cellular and Molecular Life Sciences. 76: 2681–2695.