The biology of blood-testis barrier dynamics

血睾屏障动力学的生物学

基本信息

  • 批准号:
    8431434
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27.59万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-02-01 至 2014-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The long-term objective of this proposal is to understand the biology and regulation of blood-testis barrier (BTB) dynamics during spermatogenesis using the adult rat testis as a study model. Specifically, it seeks to unravel the mechanism(s) that maintains BTB integrity as preleptotene and leptotene spermatocytes traverse the BTB that occurs at stage VIII of the seminiferous epithelial cycle of spermatogenesis. This study is important since it answers an open question in the field regarding the biochemical and/or molecular mechanism(s) utilized by the testis that regulates the timely 'restructuring' of the BTB to permit spermatocyte transit while maintaining the immunological barrier function at the BTB. This information is also helpful to develop innovative approaches to design new drugs (e.g., male contraceptives that exert their effects by disrupting germ cell function in the seminiferous epithelium) that can be targeted to the seminiferous epithelium behind the BTB. Recent studies have shown that cytokines (e.g., tumor necrosis factor ?, TNF?, and transforming growth factor-?2/-3, TGF-?2 or -?3) have a disruptive effect on BTB integrity, whereas testosterone promotes BTB function, illustrating that the opposing effects of these molecules are crucial to maintain the timely "opening" and "closing" of the BTB during spermatogenesis while facilitating germ cell movement across the barrier. Since both TNF? and TGF-?3 are products of Sertoli and germ cells, and testosterone is a product of Leydig cells (but the androgen receptor resides mostly on the Sertoli cell), in the testis, it is likely that these molecules are released into the BTB microenvironment during spermatogenesis to regulate BTB dynamics. In this application, the P.I. will examine the hypothesis that TNF? regulates BTB dynamics via its effects on basement membrane proteins, such as collagens, proteases and protease inhibitors, which, in turn, regulates the steady-state levels of integral membrane proteins at the BTB. This will determine the status of the BTB to facilitate or prohibit the transit of preleptotene/leptotene spermatocytes across the barrier (Specific Aim 1). Furthermore, the P.I. will test the hypothesis that cytokines and testosterone mediate their opposing effects on the BTB via their differential actions on endocytosis, recycling, endosome-mediated intracellular degradation and transcytosis/relocation of integral membrane proteins at the BTB (Specific Aim 2). The proposed studies will be performed using cutting-edge techniques of biochemistry, molecular biology, and cell biology. The P.I. will also develop and characterize a novel in vitro model using Sertoli-germ cell cocultures to investigate the regulation of germ cell movement across the BTB, which can become a valuable research tool for investigators in the field. In short, this proposal addresses a long-standing mystery in spermatogenesis regarding the biology and regulation of the BTB during the epithelial cycle.
描述(由申请人提供):该提案的长期目标是使用成年大鼠睾丸作为研究模型,了解精子发生过程中血睾屏障(BTB)动力学的生物学和调节。具体来说,它试图揭示维持 BTB 完整性的机制,因为前细线期和细线期精母细胞穿过发生在生精上皮周期第八阶段的 BTB。这项研究很重要,因为它回答了该领域的一个悬而未决的问题,即睾丸利用的生化和/或分子机制调节 BTB 的及时“重组”,以允许精母细胞运输,同时维持睾丸的免疫屏障功能。 BTB。这些信息还有助于开发创新方法来设计新药物(例如,通过破坏生精上皮中的生殖细胞功能发挥作用的男性避孕药),这些药物可以靶向 BTB 后面的生精上皮。最近的研究表明,细胞因子(例如肿瘤坏死因子α、TNFα、转化生长因子-β2/-3、TGF-β2 或-β3)对 BTB 完整性有破坏性影响,而睾酮则促进 BTB 功能,说明这些分子的相反作用对于在精子发生过程中维持 BTB 的及时“打开”和“关闭”至关重要,同时促进生殖细胞穿过屏障。既然都有TNF?和TGF-β3是支持细胞和生殖细胞的产物,而睾酮是间质细胞的产物(但雄激素受体主要驻留在支持细胞上),在睾丸中,这些分子很可能被释放到BTB微环境中在精子发生过程中调节 BTB 动态。在此应用中,P.I.将检验TNF?通过对基底膜蛋白(例如胶原蛋白、蛋白酶和蛋白酶抑制剂)的影响来调节 BTB 动态,而基底膜蛋白反过来又调节 BTB 内膜蛋白的稳态水平。这将确定 BTB 的状态,以促进或阻止前细线期/细线期精母细胞穿过屏障(具体目标 1)。此外,P.I.将检验以下假设:细胞因子和睾酮通过对 BTB 内吞作用、再循环、内体介导的细胞内降解和整合膜蛋白的转胞吞作用/重新定位的不同作用来介导对 BTB 的相反作用(具体目标 2)。拟议的研究将利用生物化学、分子生物学和细胞生物学的尖端技术进行。 P.I.还将开发和表征一种新型体外模型,使用支持细胞共培养来研究生殖细胞在 BTB 中运动的调节,这可以成为该领域研究人员的宝贵研究工具。简而言之,该提案解决了精子发生中长期存在的一个谜团,即上皮周期中 BTB 的生物学和调节。

项目成果

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