Kolokalisation von FGF9 und FGFR3 in adulten humanen Spermatogonien

Fragestellung: Spermatogoniale Stammzellen (SSCs) als Untergruppe der Spermatogonienpopulation bilden durch ständige Selbsterneuerung die Grundlage für eine lebenslange Spermatogenese im adulten männlichen
Organismus. Der Fibroblastenwachstumsfaktor-Rezeptor 3 (FGFR3) stellt einen
putativen humanen spermatogonialen Stammzellmarker dar. Der Ligand für FGFR3 in der adulten humanen Testis wurde bislang noch
nicht identifiziert.
Methodik: Zum Auffinden möglicher Interaktionspartner, Targets und potenzieller Liganden von FGFR3 auf mRNA-Ebene führten wir anhand von Mikroarray-Daten eine Pearson-Korrelationsanalyse zur FGFR3-Expression durch. Die Patientenkohorte mit unterschiedlichen homogenen Testispathologien
(n = 31) war folgendermaßen unterteilt: vollständige Spermatogenese, n = 8;
Hypospermatogenese, n = 10; meiotischer Arrest, n = 5; Spermatogonien als einzige Keimzellen, n = 2; Sertoli-cell-only-Syndrom, n = 5 sowie Tubulusatrophie, n = 1. Bei der Pearson-Korrelationsanalyse wurden die relativen Fluoreszenzwerte von allen sich auf dem Mikroarray befindlichen 54.000 Transkripten bezüglich ihrer Ähnlichkeit zum Verlauf der FGFR3- Expression betrachtet. Immunhistochemie- und Immunfluoreszenz- Einzelfärbungen sowie Immunfluoreszenz-Mehrfachfärbungen von histologischen Schnittpräparaten aus dem humanen adulten Hoden von Patienten mit vollständiger Spermatogenese sollten zeigen, ob sich die Daten auch auf Proteinebene übertragen lassen. Die Zellcharakterisierung erfolgte
in Immunfluoreszenz-Doppelfärbungen mit dem Nucleolusmarker C23 bzw. dem Proliferationsmarker KI-67. Die Auswertung wurde mittels Lichtmikroskopie, konventioneller sowie konfokaler Fluoreszenzmikroskopie
durchgeführt.
Ergebnisse: Bei der Pearson-Korrelationsanalyse wurde FGF9 als einziger Fibroblastenwachstumsfaktor identifiziert, der positiv mit der FGFR3-Expression im adulten humanen Hoden korreliert (Korrelationskoeffizient r = 0,89). FGF9, welches mit der hodenspezifischen FGFR3-Variante IIIc (human untersucht von [Ewen et al., 2013]) interagieren kann [Cotton et al., 2008], stellt damit einen potenziellen Liganden von FGFR3 im adulten humanen Hoden dar. Dieser Wachstumsfaktor, der für die Geschlechtsdifferenzierung essenziell ist, wurde
in der embryonalen und fetalen Nagertestis als Produkt von Sertolizell-Vorläufern beschrieben [Schmahl et al., 2004]. FGF9 fördert das Überleben von Keimzellen in der fetalen Testis [DiNapoli et al., 2006], ist als Meiose-Inhibitor bekannt [Barrios et al., 2010; Bowles et al., 2010] und erhält die Expression von Pluripotenzgenen in der fetalen Maustestis [Bowles et al., 2010]. Um zu untersuchen, in welchen Zellen das FGF9-Protein im humanen adulten Hoden
vorkommt, wurden histologische Hodenschnittpräparate mit vollständiger Spermatogenese mittels Immunfärbungen untersucht. Hierbei ergab sich, dass FGFR3 und FGF9 in vielen Spermatogonien koexprimiert werden. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass die FGF9-exprimierenden Spermatogonien
dem A-Typ (A dark und A pale) angehören und meistens KI-67-negativ sind,
d. h. nicht proliferieren.
Schlussfolgerung: FGF9 stellt einen guten Kandidaten für den Liganden von FGFR3 im adulten humanen Hoden dar. Ob mithilfe von FGF9 die FGFR3-positiven potenziellen humanen SSCs expandiert werden können, muss in Zellkulturexperimenten getestet werden.