Impaired testicular signaling of vitamin A and vitamin K contributes to the aberrant composition of the extracellular matrix in idiopathic germ cell aplasia

Objective

To study pathogenic features of the somatic testicular microenvironment associated with idiopathic germ cell aplasia.

Design

Cross-sectional study.

Setting

Tertiary referral center for reproductive medicine.

Patient(s)

Testicular specimens from men with idiopathic nonobstructive azoospermia (iNOA) prospectively submitted to microdissection testicular sperm extraction. Of 20 specimens used for histology, 10 were also available for proteomic analysis. Primary Sertoli cells with normal karyotype and phenotype were also used.

Intervention(s)

Patients with iNOA were dichotomized according to a positive versus negative sperm retrieval at microdissection testicular sperm extraction, and on the isolated extracellular matrix (ECM) the proteomic analysis was performed.

Main Outcome Measure(s)

Proteomic analysis of the ECM from testicular specimens with positive versus negative sperm retrieval. Gene ontology enrichment was used to identify upstream regulators based on the 11 deregulated ECM proteins, which were validated by immunohistochemistry and quantitative polymerase chain reaction. Continuous variables were expressed as medians and interquartile range.

Result(s)

Germ cell aplasia was characterized by an increased signaling of the retinoic acid in Sertoli cells and associated with decreased expression of the basal membrane markers nidogen-2 and heparan sulfate proteoglycan-2. Decreased levels of the interstitial matrisome-associated factor IX and its regulator VKORC1 were, instead, coupled with decreased signaling of vitamin K in Leydig cells. An altered expression of a further eight ECM proteins was also found, including laminin-4 and laminin-5. Peripheral levels of the two vitamins were within the reference range in the two cohorts of iNOA men.

Conclusion(s)

We identified the pathogenetic signature of the somatic human testicular microenvironment, providing two vitamin-related mechanistic insights related to the molecular determinants of the idiopathic germ cell aplasia.

La insuficiente señalización testicular de la vitamina A y la vitamina K contribuye a la composición aberrante de la matriz extracelular en la aplasia idiopática de células germinales

Objetivo

estudiar las características patógenas del microambiente testicular somático asociado a la aplasia idiopática de células germinales.

Diseño

Estudio transversal.

Paciente (s)

muestras testiculares de hombres con azoospermia no obstructiva idiopática (ANOI) prospectivamente sometidos a microdisección testicular para extracción de espermatozoides.

De las 20 muestras utilizadas para histología, 10 también estaban disponibles para el análisis proteómico. También se utilizaron células de Sertoli primarias con cariotipo y fenotipo normal.

Intervención (es)

los pacientes con ANOI se dividieron de acuerdo con la recuperación de espermatozoides positiva frente a negativa en la extracción testicular de espermatozoides por microdisección, y en la matriz extracelular aislada (MEC) se realizó el análisis proteómico.

Principales medidas de resultado

Análisis proteómico de la MEC de muestras testiculares con recuperación de espermatozoides positiva y negativa. Se utilizó el enriquecimiento de ontología génica para identificar reguladores en sentido ascendente basados en las 11 proteínas de la MEC desreguladas, que se validaron por inmunohistoquímica y reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa. Las variables continuas se expresaron como medianas y rangos intercuartiles.

Resultado (s)

La aplasia de células germinales se caracterizó por un aumento de la señalización del ácido retinoico en las células de Sertoli y se asoció con una disminución de la expresión de los marcadores de membrana basal nidogen-2, heparan sulfate y proteoglycan-2. En cambio se relacionaron una disminución de los niveles del matrisoma intersticial asociado a factor IX y su regulador VKORC1. con la disminución de la señalización de la vitamina K en las células de Leydig. También se encontró alterada la expresión de otras ocho proteínas de la MEC, incluidas la laminina-4 y la laminina-5. Los niveles periféricos de las dos vitaminas estaban dentro del rango de referencia en las dos cohortes de hombres con ANOI.

Conclusión (s)

identificamos la firma patogénica del microambiente somático testicular humano, proporcionando los mecanismos asociados a dos vitaminas relacionados con los determinantes moleculares de la aplasia idiopática de células germinales.