شناسایی و جداسازی سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونیا از بافت بیضه فیل‌ماهی (Huso huso)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تکثیر و پرورش آبزیان، گروه شیلات، دانشکده علوم دریایی و منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران

2 استاد گروه شیلات، دانشکده علوم دریایی و منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

3 دانشیار بخش تحقیقاتی پرورش ماهی و هیدروبیولوژی، دانشکده شیلات و حفاظت از آب‌ها، دانشگاه سوت بوهمیا، چسکه بوداویسه، چک

4 استاد گروه شیلات، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه گیلان، صومعه سرا، گیلان، ایران.

5 دانشیار گروه علوم بالینی و آسیب‌شناسی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه علوم زیستی نروژ، اسلو، نروژ

چکیده

سلول­های بنیادی اسپرماتوگونیا (SSCs) سلول­های منحصر به فردی هستند و می‌توانند اطلاعات ژنتیکی را به نسل بعد منتقل کنند، از این رو در تولید ماهی کایمر و حفاظت از گونه­های کمیاب نقش مهمی دارند. این مطالعه برای اولین بار با هدف بررسی ویژگی­های ظاهری سلول­های اسپرماتوگونیا با روش بافت­شناسی و سپس جداسازی آنها با روش هضم آنزیمی از بافت بیضه فیل ماهی (Huso huso) اجرا شد. مطالعات بافت‌شناسی بیضه فیل‌ماهیان یک تا سه ساله نشان داد که دو نوع کلی سلول اسپرماتوگونیای تمایز نیافته (SSCs) و تمایز یافته وجود دارد. SSCs اغلب با اندازه بزرگ، پوشش هسته­ای نامنظم، اجزای هسته­ای مشخص و وجود یک تا دو هستک شناسایی شدند، به علاوه در ماهیان یک ساله فراوانی SSCs به صورت معنی­داری بالاتر از ماهیان دو و سه ساله بود (05/0P<). جداسازی سلول­های بافت بیضه ماهیان یک ساله به وسیله هضم آنزیمی نشان داد استفاده از آنزیم تریپسین 1/0 درصد به همراه بافر فسفات به مدت 2 تا 3 ساعت در دمای 20-16 درجه سانتی‌گراد کارایی بالاتری از نظر تعداد و زنده­مانی سلول­های اسپرماتوگونیای فیل‌ماهی داشت (05/0P<). این بررسی اطلاعات پایه­ای را برای جداسازی SSCs فیل‌ماهی به منظور پیوند آن برای تولید ماهی کایمر فراهم آورده است.

کلیدواژه‌ها


اسماعیلی ا.ح.، کلباسی م.ر.، بهاروند ح. و حسینی س.ن. 1394. مطالعه بیان ژن­های پرتوانی در مراحل مختلف تکوین جنینی ماهی گور­خری (Danio rerio). فیزیولوژی و بیوتکنولوژی آبزیان، 3(1): 111-93.
امامی لنگرودی ف.، میرواقفی ع.، فرهمند ح. و مجازی امیری ب. 1395. بررسی بافت‌شناسی گناد فیل‌ماهیان پرورشی یکساله و دو ساله در استان قم. شیلات (منابع طبیعی ایران)، 69(3): 330-323.
پورسعید س.، کلباسی م.ر.، حسینی س.ن.، یوشیزاکی گ. و بهاروند ح. 1398. مکان‌یابی رونوشت Vasa در بافت بیضه ماهی آزاد دریای خزر (Salmo caspius) با شیوه دورگه‌سازی در محل (In Situ Hybridization). فیزیولوژی و بیوتکنولوژی آبزیان، 7(1): 37-23.
نوروزی ک.، کلباسی م.ر.، فرزانه پ.، شاهزاده فضلی س.ا.، فرقدان م.، نسیمیان ا.، ایزدپناه م.، آشوری موثق س.، مرادمندی ز. و فرهنگ­نیا م. 1393. تولید و ارزیابی رده سلولی اپیتلیالی شکل از بافت باله ماهی آزاد دریای خزر (Salmo trutta caspius). فیزیولوژی و بیوتکنولوژی آبزیان، 2(3): 88-69.
Brinster R.L. and Avarbock M.R. 1994. Germ line transmission of donor haplotype following spermatogonial transplantation. Proceedings of the National Academy of Sciences o the United States of America, 91(24): 11303–11307.
Falahatkar B. and Poursaeid S. 2013. Gender identification in great sturgeon (Huso huso) using morphology, sex steroids histology and endoscopy. Anatomia, Histologia, Embryologia, 43(2): 81–89.
Falahatkar B., Akhavan S.R., Tolouei Gilani M.H. and Abbasalizadeh A. 2013. Sex identification and sexual maturity stages in farmed great sturgeon, Huso huso L. through biopsy. Iranian Journal of Veterinary Research, 14(2): 133–139.
Falahatkar B., Tolouei Gilani M.H., Falahatkar S. and Abbasalizadeh A. 2011. Laparoscopy, a minimally-invasive technique for sex identification in cultured great sturgeon Huso huso. Aquaculture, 321(3-4): 273–279.
Genten F., Terwinghe E. and Danguy A. 2009. Atlas of Fish Histology. Science Publishers, USA. 219P.
Hewitson T. and Darby I. 2009. Histology Protocols. Human Press, P: 225.
Higaki S., Shimada M., Kawamoto K., Todo T., Kawasaki T., Tooyama I., Fujioka Y., Sakai N. and Takada T. 2017. In vitro differentiation of fertile sperm from cryopreserved spermatogonia of the endangered endemic cyprinid honmoroko (Gnathopogon caerulescens). Scientific Reports, 17(7): 1–14 (e42852).
Kanatsu-Shinohara M., Ogonuki N., Inoue K., Miki H., Ogura A., Toyokuni S. and Shinohara T. 2003. Long-term proliferation in culture and germline transmission of mouse male germline stem cells. Biology of Reproduction, 69(2): 612–616.
Lacerda S.M.S.N., Aponte P.M., Costa G.M.J., Campos-Junior P.H.A. and Segatelli T.M. 2012. An overview of spermatogonial stem cell physiology, niche and transplantation in fish. Animal Reproduction, 9(4): 798–808.
Lacerda S.M.S.N., Batlouni S.R., Costa G.M., Segatelli T.M., Quirino B.R., Queiroz B.M., Kalapothakis E. and França L.R. 2010. A new and fast technique to generate offspring after germ cells transplantation in adult fish: The Nile tilapia (Oreochromis niloticus) model. PLoS One, 5(5): 1–9 (e10740).
Lacerda S.M.S.N., Costa G.M.J. and Franca L.R. 2014. Biology and identity of fish spermatogonial stem cell. General and Comparative Endocrinology, 207(1): 56–65.
Nobrega R.H., Greebe C.D., Van De Kant H., Bogerd J., França L.R. and Schulz R.W. 2010. Spermatogonial stem cell niche and spermatogonial stem cell transplantation in zebrafish. PLoS One, 5(9): 1–16 (12808).
Okutsu T., Shikina S., Kanno M., Takeuchi Y. and Yoshizaki G. 2007. Production of trout offspring from triploid salmon parents. Science, 317(5844): 1–2 (e1517).
Poursaeid S., Kalbassi M.R., Hassani N. and Baharvand H. 2020. Isolation, characterization, in vitro expansion and transplantation of Caspian trout (Salmo caspius) type a spermatogonia. General and Comparitive Endocrinology, 289(1): 1–13 (e113341).
Psenicka M. and Saito T. 2020. Specificity of germ cell technologies in sturgeons. P: 336–357. In: Yoshida M. and Asturiano J. (Eds.). Reproduction in Aquatic Animal. Springer, Singapore.
Psenicka M., Saito T., Linhartova Z. and Gazo I. 2015. Isolation and transplantation of sturgeon early-stage germ cells. Theriogenology, 83(6): 1085–1092.
Psenicka M., Saito T., Rodina M. and Dzyuba B. 2016. Cryopreservation of early stage Siberian sturgeon Acipenser baerii germ cells, comparison of whole tissue and dissociated cells. Cryobiology, 72(2): 119–122.
Robles V., Riesco M.F., Psenicka M., Saito T., Valcarce D.G., Cabrita E. and Herraez P. 2016. Biology of teleost primordial germ cells (PGCs) and spermatogonia: Biotechnological applications. Aquaculture, 472(1): 4–20.
Sato M., Hayashi M. and Yoshizaki G. 2017. Stem cell activity of type A spermatogonia is seasonally regulated in rainbow trout. Biology of Reproduction, 96(6): 1303–1316.
Schulz R.W. and Nobrega R.H. 2011. Anatomy and histology of fish testis. P: 616–626. In: Farrell A.P. (Ed.). Encyclopedia of Fish Physiology: From Genome to Environment, Vol. 1. Academic Press, USA.
Shang M., Su B., Lipke E.A., Perera D.A., Li C., Qin Z., Li Y., Dunn D.A., Cek S., Peatman E. and Dunham R.A. 2015. Spermatogonial stem cells specific marker identification in channel catfish, Ictalurus punctatus and blue catfish, I. furcatus. Fish Physiology Biochemistry, 41(6): 1545–1556.
Shikina S., Nagasawa K., Hayashi M., Furuya M., Iwasaki Y. and Yoshizaki G. 2013. Short-term          in vitro culturing improves transplantability of type A spermatogonia in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Molecular Reproduction and Development, 80(9): 763–773.
Tonelli F.M.P., Lacerda S.M.S.N., Paiva N.C.O., Lemos M.S., De Jesus A.C., Pacheco F.G., Correa Junior J.D., Ladeira L.O., Furtado C.A., França L.R. and Resende R.R. 2016. Efficient and safe gene transfection in fish spermatogonial stem cells using nanomaterials. RSC Advances, 6(58): 52636–52641.
Xie X., Li P., Psenicka M., Ye H., Steinbach C., Li C. and Wei Q. 2019. Optimization of in vitro culture conditions of sturgeon germ cells for purpose of surrogate production. Animals, 9(3): 1–16 (e106).
Xie X., Nobrega R. and Psenicka M. 2020. Spermatogonial stem cells in fish: Characterization, isolation, enrichment, and recent advances of in vitro culture systems. Biomolecules, 10(4): 1–31 (e664).
Zhang R., Sun J. and Zou K. 2015. Advances in isolation methods for spermatogonial stem cells. Stem Cell Review and Reports, 12(1): 15–25.