ABSTRACT
OBJECTIVE: Human eccrine sweat glands (eSG) represent vital components of the skin involved in regulating body temperature. Especially the eccrine duct, which opens directly into the skin surface and releases the aqueous sweat, constitutes the first contact point with topically applied substances. For scientific investigations and to understand the underlying sweating mechanism on a cellular level defined cellular material is beneficial. We, therefore, strived to generate a cell line derived from human eSG duct cells for identifying new mechanisms in sweating control, as such a standardized cell line is currently lacking. MATERIAL AND METHODS: Isolated primary human eSG duct cells were transduced with simian virus 40 large T antigen (SV40T) by lentiviral transduction. Successfully SV40T-transduced clones were selected by single-cell cloning with one clone, named 1D10, being particularly described in this work. RESULTS: In performed cellular investigations, SV40T-transduced duct-derived cells exhibited an extended lifespan with stable population doubling times suggesting its immortality. Besides, 1D10 clonal cell culture demonstrated similarities with parental, primary duct cells regarding gene expression of selected sweat gland-related markers. When combined with primary coil cells in a hanging drop co-culture, those transduced duct-derived cells showed some duct cell-like features. Further, a certain degree of cellular communication and a specific reaction towards substance application was observed. CONCLUSION: Generated and herein described cell line derived from isolated human eSG duct cells is, based on the presented scientific findings, considered as immortal. Besides, this cell line shows some similarity with primary duct cells, although alterations from native glands were detected, among which is loss of expression of cystic fibrosis transmembrane conductance regulator. Provided some further investigations, presented SV40T-transduced duct-cell derived cell line seems a suited surrogate of primary eccrine duct cells.
OBJECTIF: les glandes sudoripares eccrines (GSe) humaines représentent des composants vitaux de la peau impliqués dans la régulation de la température corporelle, en particulier le canal eccrine, qui s'ouvre directement à la surface de la peau et libère la sueur aqueuse, et constitue le premier point de contact avec les substances appliquées par voie topique. Un matériel cellulaire défini est bénéfique pour les recherches scientifiques et pour comprendre le mécanisme de sudation sous-jacent au niveau cellulaire. Nous nous sommes donc appliqués à générer une lignée cellulaire dérivée de cellules de canaux de GSe humaines pour identifier de nouveaux mécanismes dans le contrôle de la transpiration, car ce type de lignée cellulaire standardisée n'est actuellement pas disponible. MATÉRIELS ET MÉTHODES: des cellules primaires isolées de canaux de GSe humaines ont été transduites avec le grand antigène T du virus simien 40 (SV40T) par transduction lentivirale. Les clones SV40T transduits avec succès ont été sélectionnés par clonage unicellulaire, et un clone, nommé 1D10, est décrit plus particulièrement dans les présents travaux. RÉSULTATS: dans les investigations cellulaires réalisées, les cellules transduites avec le SV40T présentaient une durée de vie plus longue, avec des temps de doublement de la population stables suggérant leur immortalité. En outre, la culture cellulaire clonale 1D10 présentait des similitudes avec les cellules de canaux primaires parentaux concernant l'expression génique de certains marqueurs liés aux glandes sudoripares. Lorsqu'elles ont été associées à des cellules spirale primaires dans une co-culture suspendue, ces cellules transduites dérivées des canaux présentaient certaines caractéristiques des cellules de canaux. De plus, un certain degré de communication cellulaire et une réaction spécifique à l'application de substances ont été observés. CONCLUSION: la lignée cellulaire produite et décrite ici, dérivée de cellules isolées de canaux de GSe humaines, est, d'après les résultats scientifiques présentés, considérée comme immortelle. En outre, cette lignée cellulaire présente une certaine similarité avec les cellules de canaux primaires, bien que des modifications des glandes natives aient été détectées, dont la perte d'expression du régulateur de la conductance transmembranaire de la mucoviscidose. Sous réserve de recherches supplémentaires, la lignée cellulaire dérivée de cellules de canaux primaires transduites avec le SV40T présentée ici semble être un substitut approprié des cellules de canaux eccrines primaires.
Subject(s)
Eccrine Glands , Sweating , Cell Line , Cells, Cultured , Humans , Skin , SweatABSTRACT
Dysregulated human eccrine sweat glands can negatively impact the quality-of-life of people suffering from disorders like hyperhidrosis. Inability of sweating can even result in serious health effects in humans affected by anhidrosis. The underlying mechanisms must be elucidated and a reliable in vitro test system for drug screening must be developed. Here we describe a novel organotypic three-dimensional (3D) sweat gland model made of primary human eccrine sweat gland cells. Initial experiments revealed that eccrine sweat gland cells in a two-dimensional (2D) culture lose typical physiological markers. To resemble the in vivo situation as close as possible, we applied the hanging drop cultivation technology regaining most of the markers when cultured in its natural spherical environment. To compare the organotypic 3D sweat gland model versus human sweat glands in vivo, we compared markers relevant for the eccrine sweat gland using transcriptomic and proteomic analysis. Comparing the marker profile, a high in vitro-in vivo correlation was shown. Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 5 (CEACAM5), muscarinic acetylcholine receptor M3 (CHRM3), Na+-K+-Cl- cotransporter 1 (NKCC1), calcium-activated chloride channel anoctamin-1 (ANO1/TMEM16A), and aquaporin-5 (AQP5) are found at significant expression levels in the 3D model. Moreover, cholinergic stimulation with acetylcholine or pilocarpine leads to calcium influx monitored in a calcium flux assay. Cholinergic stimulation cannot be achieved with the sweat gland cell line NCL-SG3 used as a sweat gland model system. Our results show clear benefits of the organotypic 3D sweat gland model versus 2D cultures in terms of the expression of essential eccrine sweat gland key regulators and in the physiological response to stimulation. Taken together, this novel organotypic 3D sweat gland model shows a good in vitro-in vivo correlation and is an appropriate alternative for screening of potential bioactives regulating the sweat mechanism.
