Клетка Сертоли

Клетка Сертоли, сфотографированная с помощью конфокального микроскопа Фото © Derek C. Sung с сайта nikonsmallworld.com. Снимок сделан конфокальным микроскопом, увеличение: 63×.

Это огненное колесо — клетка Сертоли, сфотографированная с помощью конфокального микроскопа. Оси и дуги колеса — это микротрубочки, которые составляют часть внутреннего скелета клетки Сертоли. Черное «солнце» в центре — место, в котором находится ее ядро. Снимок вошел в категорию Image of Distinction международного конкурса микрофотографии Nikon Small World 2021.

Клетки Сертоли расположены в извитых канальцах яичек (семенников млекопитающих) и являются клетками-кормилицами для сперматозоидов. Это крупные клетки с обширной цитоплазмой и многочисленными отростками. Развивающиеся сперматозоиды перемещаются по углублениям в клетке Сертоли от базальной мембраны в сторону извитого канальца, куда они попадают практически полностью созревшими. Всё время их развития клетка Сертоли питает сперматозоиды и сперматогониальные стволовые клетки, фагоцитирует лишние вещества и цитоплазму, остающиеся в процессе сперматогенеза.

Слева — микрофотография клетки Сертоли крыс и развивающихся половых клеток. SC — клетка Сертоли; Sg — сперматогонии; PS — сперматоцит; rST, eST — сперматиды; TJs — межклеточные контакты. Изображение из статьи L. O’Donnell, L. B. Smith, D. Rebourcet, 2022. Sertoli cells as key drivers of testis function. Справа — трехмерное изображение клетки Сертоли. Из статьи L R França et al., 2016. The Sertoli cell: one hundred fifty years of beauty and plasticity

Клетки Сертоли синтезируют иммуномодулирующие вещества, позволяющие защитить сперматозоиды от иммунного ответа, а также гормоны ингибин и эстрадиол, а также фактор роста активин, регулирующие развитие сперматозоидов.

Схематическое изображение процесса спермиации — высвобождения зрелых сперматид из объятий клетки Сертоли. 1 — цитоплазма сперматиды; 2 — остаточное тельце: органеллы и часть цитоплазмы сперматиды; 3 — цитоплазма клетки Сертоли; 4 — плазматическая мембрана клетки Сертоли; 5 — структура, через которую сперматида взаимодействует с клеткой Сертоли; 6 — плазматическая мембрана сперматиды; 7 — микротрубочки; 8 — комплекс, удаляющий межклеточные контакты между клеткой Сертоли и сперматидой; 9 — эпителий семявыносящего канальца; 10 — органеллы сперматиды. Рисунок из статьи L. O'Donnel et al., 2011. Spermiation. The process of sperm release

Клетки Сертоли являются важной частью гемато-тестикуляного барьера, он образован плотными контактами между клетками Сертоли (как его проходят созревшие сперматозоиды. Этот барьер между кровеносными сосудами и семенными канальцами нужен для поддержания состава жидкости внутри канальцев, способствующего развитию сперматозоидов, и для защиты развивающихся сперматозоидов от аутоиммунных реакций. Подобные барьеры между кровью и тканью есть и в других органах — они называются гистогематическими барьерами (от древне-греческого ἱστός ‘ткань’ и αἷμα ‘кровь’).

Гемато-тестикулярный барьер: 1 — базальная пластинка; 2 — сперматогонии; 3 — сперматоцит 1-го порядка; 4 — сперматоцит 2-го порядка; 5 — сперматида; 6 — зрелая сперматида; 7 — клетки Сертоли; 8 — плотный контакт между клетками Сертоли (собственно, это и есть гемато-тестикулярный барьер). Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

Между мозгом и питающими его сосудами находится гематоэнцефалический барьер. Существуют также барьеры между сосудами и тканями глаза (гематоофтальмический барьер) и барьер в плаценте (гематоплацентарный), разделяющий материнскую кровь и кровь плода. Более проницаемые барьеры окружают также суставы, лабиринт внутреннего уха, ЖКТ, альвеолы легких, плевральную полость.

Благодаря гистогематическим барьерам в организме есть определенные области, в которых иммунные реакции практически невозможны. Такие иммунные привилегии нужны, чтобы жизненно важные и тонко устроенные органы не подвергались нападению со стороны собственной иммунной системы. К ним относятся яички и яичник, мозг, передняя камера глаза, плод и плацента.

Эти области получили название иммунопривилегированных зон. Пересадка чужеродных тканей в эти органы не приводит к отторжению. Это свойство эффективно используется в трансплантологии при пересадке роговицы. Клетки Сертоли используют для разработки лечения сахарного диабета. Диабет первого типа имеет аутоиммунную природу: клетки поджелудочной железы подвергаются нападению со стороны иммунитета — а это ровно то, от чего клетки Сертоли защищают сперматозоиды. В экспериментах на мышах клетки Сертоли пересаживали в поджелудочную железу для защиты и питания островков Лангерганса.

Почему иммунная система может напасть на свои же сперматозоиды? Дело в том, что на поверхности сперматозоидов нет антигенов главного комплекса гистосовместимости, по которым иммунная система определяет «своих». Аутоиммунная реакция, если она всё-таки происходит, очень часто становится причиной бесплодия.