Quiet residents of the vaginal epithelium: immunohistochemical study on the distribution and role of human vaginal Merkel cells

Abstract

Background: Although Merkel cells (MCs) are well-established mechanoreceptors in human skin, their function within the vaginal epithelium remains undefined. The aim of the present histological study was to investigate whether MCs located in the stratified epithelium of the anterior wall of the human vagina exhibit similar mechanosensory functions to those observed in the skin. Methods: Immunohistochemical analysis was performed on vaginal wall samples from eight women undergoing transabdominal or laparoscopic surgery. Immunohistochemical markers including cytokeratin 20 (CK20), neuron-specific enolase (NSE), synaptophysin (SYN), chromogranin A (CHRA), vasoactive intestinal peptide (VIP), calcitonin gene-related peptide (CGRP), PIEZO2 and protein gene product 9.5 (PGP9.5) were used to identify MCs and assess their distribution and phenotype. To better demonstrate the connection of MCs with nerve fibres, we used sequential double immune-enzymatic technique with different markers for MCs and for nerve fibres (primary antibodies against CK20 and PGP 9.5) and confirmed that none of examined MCs was in contact with the nerve fibre. Results: MCs were identified as CK20-positive in all specimens (100%), NSE-positive in 88%, SYN-positive in 25%, CHRA-positive in 100%, and VIP-positive in 25%. No samples demonstrated positivity for CGRP and PIEZO2. MCs were localized predominantly in the basal epithelial layers as solitary cells, with CK20 the most effective detection method. Sequential double immune-enzymatic technique confirmed non- innervated Merkel cells with dendritic morphology. Conclusions: This is the first study to address the possible function of MCs in the vaginal epithelium. The absence of PIEZO2 and CGRP expression, and low expression of VIP and SYN, suggests a non-mechanosensory and non-nociceptive role for MCs in the vaginal epithelium. The immunophenotypic profile supports a potential endocrine (paracrine or autocrine) function distinct from their role in human skin. Vaginal MCs probably form part of the neuroendocrine system of the vagina and maintain vaginal epithelial homeostasis and regeneration.

Úvod: Ačkoli jsou Merkelovy buňky (MC) v lidské kůži dobře známými mechanoreceptory, jejich funkce v epitelu pochvy zůstává dosud nejasná. Cílem této histologické studie bylo zjistit, zda MCs umístěné ve vrstevnatém epitelu přední stěny lidské vagíny vykazují podobné mechanosenzorické funkce jako ty pozorované v kůži. Metody: Imunohistochemická analýza byla provedena na vzorcích vaginální stěny od osmi žen podstupujících transabdominální nebo laparoskopickou operaci. Jako imunohistochemické markery byly použity cytokeratin 20 (CK20), neuron-specifická enoláza (NSE), synaptophysin (SYN), chromogranin A (CHRA), vazoaktivní intestinální peptid (VIP), peptid související s genem kalcitoninu (CGRP), PIEZO2 a proteinový genový produkt 9,5 (PGP9,5), byly použity k identifikaci MC a k posouzení jejich distribuce a fenotypu. Abychom lépe demonstrovali spojení MC s nervovými vlákny, použili jsme sekvenční dvojitou imunoenzymatickou techniku s různými markery pro MC a pro nervová vlákna (primární protilátky proti CK20 a PGP 9.5) a potvrdili jsme, že žádný z vyšetřovaných MC nebyl v kontaktu s nervovým vláknem. Výsledky: MC byly identifikovány jako CK20-pozitivní ve všech vzorcích (100 %), NSE-pozitivní v 88 %, SYN-pozitivní v 25 %, CHRA-pozitivní v 100 % a VIP-pozitivní v 25 %. Žádný vzorek nevykazoval pozitivitu na CGRP a PIEZO2. MC byly lokalizovány převážně v bazálních epiteliálních vrstvách jako solitární buňky, přičemž CK20 byla nejúčinnější detekční metodou. Sekvenční dvojitá imunoenzymatická technika potvrdila neinnervované Merkelovy buňky s dendritickou morfologií. Závěry: Jedná se o první studii zabývající se možnou funkcí MC ve vaginálním epitelu. Absence exprese PIEZO2 a CGRP a nízká exprese VIP a SYN naznačují nemekanosenzorickou a nenociceptivní roli MC ve vaginálním epitelu. Imunofenotypový profil podporuje potenciální endokrinní (parakrinní nebo autokrinní) funkci odlišnou od jejich role v lidské kůži. Vaginální MC pravděpodobně tvoří součást neuroendokrinního systému vaginy a udržují homeostázu a regeneraci vaginálního epitelu.