The role of Notch signaling in the regulation of cell junctions in the rodent seminiferous epithelium

Szlak sygnałowy Notch to kanoniczna ścieżka przekazywania sygnału w różnych procesach biologicznych. Zaangażowany jest w regulację podstawowych procesów komórkowych: proliferacji, różnicowania i apoptozy u bezkręgowców i kręgowców. Szlak Notch pośredniczy w zależnej od kontaktu sygnalizacji jukstakrynowej polegającej na bezpośredniej interakcji między ligandem ulegającym ekspresji w komórce indukującej sygnał, a receptorem komórki sąsiadującej. W nabłonku plemnikotwórczym gryzoni wykazano ekspresję ligandów Delta-like i Jagged oraz receptorów Notch. W komórkach Sertoliego aktywność szlaku Notch jest wymagana do prawidłowego przebiegu spermatogenezy. Szlak Notch reguluje ekspresję białek połączeń międzykomórkowych w wielu tkankach u różnych organizmów. Natomiast udział szlaku Notch w bezpośredniej kontroli połączeń międzykomórkowych w gonadzie męskiej nie został wyjaśniony. Celem pracy było wykazanie roli szlaku Notch w regulacji ekspresji białek połączeń międzykomórkowych: klaudyny-5, N-kadheryny, β-kateniny i Cx43 w nabłonku plemnikotwórczym gryzoni. W tym celu zahamowano aktywność szlaku Notch przy użyciu inhibitora γ-sekretazy (DAPT) w eksplantach jąder szczura szczepu Wistar oraz linii komórek Sertoliego TM4. Eksplanty tkankowe oraz komórki TM4 inkubowano w obecności DAPT (w stężeniu 25 i 50 μM) oraz nośnika (0,01% DMSO) w warunkach in vitro. Określono lokalizację białek w tkance nasiennej z wykorzystaniem metody immunohistochemicznej. Przeanalizowano względny poziom ekspresji badanych białek za pomocą Western blot. Wykazano lokalizację badanych białek w obrębie BTB w eksplantach jąder po zablokowania szlaku Notch. Po zastosowaniu DAPT stwierdzono jednak nieregularny wzór ekspresji klaudyny-5, β-kateniny i Cx43, a także ujawniono zmniejszenie względnej ekspresji białka N-kadheryny w komórkach TM4 (p<0,05) oraz zmniejszenie ekspresji białka β-kateniny w eksplantach jąder (p<0,05). Zablokowanie szlaku Notch in vitro może przyczyniać się do zmian ekspresji białek połączeń międzykomórkowych w nabłonku plemnikotwórczym gryzoni.

Notch signaling is a canonical signal transduction system involved in a variety of biological processes. Notch pathway plays an important role in the regulation of fundamental cellular processes: the proliferation, differentiation and apoptosis in invertebrates and vertebrates. Notch signaling is involved in contact-dependent juxtacrine signaling based on direct communications between a signal sending cell expressing the ligands and neighboring cell expressing Notch receptors. In rodent seminiferous epithelium expression of the ligands: Delta-like and Jagged and the Notch receptors was described. Activation of Notch pathway in Sertoli cell is necessary for undisturbed spermatogenesis. Notch signaling plays a role in the regulation of cell junctions in various tissues in many organisms. However, the role of Notch pathway in direct control of cell junctions in the male gonad is not fully understood. The aim of this study was to assess the effect of Notch pathway inhibition on the expression of cell junction proteins: claudin-5, N-cadherin, β-catenin, Cx43 in rodent seminiferous epithelium. To test this, Notch signaling was blocked in testicular explants isolated from Wistar rats and in TM4 Sertoli cell line by the γ-secretase inhibitor (DAPT). The explants and TM4 cells were incubated in the presence of DAPT (25 and 50 μM) or a vehicle (0,01% DMSO) for 24 h. The localization of proteins in testis was analyzed by immunohistochemistry. Expression levels of proteins were detected in both models by Western blot analysis. The results showed that localization of proteins was not altered by DAPT – it was identified at the BTB in the basal compartment of the epithelium. However, pattern of claudin-5, β-catenin and Cx43 distribution at the BTB was irregular following exposure to DAPT. Inhibition of Notch signaling decreased the expression of N-cadherin (p<0,05) in TM4 cells and reduced the expression of β-catenin (p<0,05) in testis explants. Summing up, in vitro Notch signaling inhibition may contribute to altered expression of cell junction proteins in rodent seminiferous epithelium.