Mechanisms of the sperm guidance, an essential aid for meeting the oocyte

In mammals, ejaculated spermatozoa must migrate into the female reproductive tract in order to reach and fertilize the oocyte (Figure 1). The number of spermatozoa that reach the oviductal isthmus (where they attach to oviductal cells and form the sperm reservoir) is small (1,2) and only ~10% of these spermatozoa in humans become capacitated (3) and acquire a state of readiness for fertilizing the oocyte. In addition, the sperm cells have a torturous and long way between the reservoir and the oocyte at the fertilization site (3–5 cm in humans) (2). These facts, together with the tiny dimensions of the gametes in comparison to the tube length make improbable the sperm arrival to the fertilization site and make evident the need for sperm guidance (4). Different guidance mechanisms appear essential for successful sperm arrival to the fertilization site: the short range mechanism such as chemotaxis (swimming up a chemoattractant gradient) (5) and the long range mechanisms such as rheotaxis (swimming against a fluid flow) and thermotaxis (the temperature-oriented cell motility).Fil: Lottero Leconte, Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Castellano, Luciana Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Perez Martinez, Silvina Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

MRP4-mediated cAMP efflux is essential for mouse spermatozoa capacitation

Mammalian spermatozoa must undergo biochemical and structural changes to acquire the capacity for fertilization, in a process known as capacitation. Activation of PKA enzymes is essential for capacitation, and thus cAMP levels are tightly regulated during this process. Previously, we demonstrated that during capacitation, bovine spermatozoa extrude cAMP through multidrug resistance-associated protein 4 (MRP4, also known as ABCC4), which regulates intracellular levels of the nucleotide and provides cAMP to the extracellular space. Here, we report the presence of functional MRP4 in murine spermatozoa, since its pharmacological inhibition with MK571 decreased levels of extracellular cAMP. This also produced a sudden increase in PKA activity, with decreased tyrosine phosphorylation at the end of capacitation. Blockade of MRP4 inhibited induction of acrosome reaction, hyperactivation and in vitro fertilization. Moreover, MRP4 inhibition generated an increase in Ca2+ levels mediated by PKA, and depletion of Ca2+ salts from the medium prevented the loss of motility and phosphotyrosine inhibition produced by MK571. These results were supported using spermatozoa from CatSper Ca2+ channel knockout mice. Taken together, these results suggest that cAMP efflux via MRP4 plays an essential role in mouse sperm capacitation.This article has an associated First Person interview with the first author of the paper.Fil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Lottero Leconte, Raquel María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Luque, Guillermina Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Vernaz, Z. J. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Di Siervi, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Farmacológicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Investigaciones Farmacológicas; ArgentinaFil: Gervasi, Maria Gracia. University of Massachussets; Estados UnidosFil: Buffone, Mariano Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Davio, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Farmacológicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Investigaciones Farmacológicas; ArgentinaFil: Perez Martinez, Silvina Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Evaluation of sperm integrin α5β1 as a potential marker of fertility in humans

Sperm selection for assisted reproduction techniques is generally based on basic parameters, while key aspects of sperm competence and its journey from the deposition site to the fertilization site are overlooked. Consequently, identifying molecular markers in spermatozoa that can efficiently predict the fertility of a semen sample could be of great interest, particularly in cases of idiopathic male infertility. When spermatozoa reach the female reproductive tract, it provides to them the cellular and molecular microenvironment needed to acquire fertilizing ability. In this sense, considering the role that integrin α5β1 of spermatozoa plays in reproduction-related events, we investigated the correlation between the subcellular localization of sperm integrin α5β1 and early embryo development outcome after in vitro fertilization (IVF) procedures in human. Twenty-four semen samples from normozoospermic men and metaphase II (MII) oocytes from healthy women aged under 38 years, from couples who underwent IVF cycles, were used in this work. Sperm α5β1 localization was evaluated by immunofluorescence assay using an antibody against integrin α5 subunit. Integrin α5β1 was mainly localized in the sperm acrosomal region (45.33±7.89%) or the equatorial segment (30.12±7.43%). The early embryo development rate (data obtained from the Fertility Center) correlated positively with the localization of α5β1 in the acrosomal region (number of usable embryos / inseminated oocytes: ρ = 0.75; p<0.01 and number of usable embryos/total number of two pronuclear zygotes: ρ = 0.80; p<0.01). However, this correlation was not significant when the equatorial segment mark was evaluated. In addition, human sperm released from co-culture with bovine oviductal epithelial cells (BOEC) showed a significant enrichment in the acrosomal localization pattern of α5β1 compared to those sperm that were not co-cultured with BOEC (85.20±5.35% vs 35.00±17.09%, respectively, p<0.05). In conclusion, the evaluation of sperm integrin α5β1 immunolocalization could be a useful tool to select sperm with fertilizing ability from human semen samples before IVF procedures.Fil: Vernaz, Zoilo José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Lottero Leconte, Raquel María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Rio, Sofía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Morales, Maia Florencia. Fecunditas Instituto de Medicina Reproductiva; ArgentinaFil: Arroyo Salvo, Camila Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Valiente, Carla Carolina. Fecunditas Instituto de Medicina Reproductiva; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Lovaglio Diez, María. Fecunditas Instituto de Medicina Reproductiva; ArgentinaFil: Bogetti, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Arenas, Gabriela. Fecunditas Instituto de Medicina Reproductiva; ArgentinaFil: Rey Valzacchi, Gaston Javier. Fecunditas Instituto de Medicina Reproductiva; ArgentinaFil: Perez Martinez, Silvina Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Participación del proceso de exclusión de AMPc a través del transportador MRP4 en la capacitación espermática en mamíferos

To fertilize the oocyte, mammalian spermatozoa must undergo a series of biochemical changes known as capacitation. Activation of PKA is essential for capacitation to take place, and cAMP levels are tightly regulated during this process. Traditionally, cAMP levels are determined by the ratio between its synthesis and degradation. However, we recently described that cAMP efflux system through the Multidrug Resistance Protein 4 (ABCC4/MRP4) contributes to modulate the availability of this nucleotide, while provides cAMP to the extracellular space for further signalling events in bovine cryopreserved sperm.\nIn the present study, our aim was to deepen the role of cAMP/MRP4 efflux system in mammalian sperm capacitation.\nAltogether, our results suggest that MRP4 plays a critical role in sperm capacitation in bovine, mouse and human. However, the mechanisms associated with cAMP efflux are different between mouse and bovine spermatozoa. While in the latter, cAMP efflux primarily provides for further extracellular purinergic signaling through A1, in the former cAMP efflux regulates PKA-Ca2+ axis. In this context, cAMP efflux system emerges as an important player in sperm physiology and thus become an attractive novel target for designing novel contraceptive drugs.Fil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, ArgentinaPara fecundar al oocito, el espermatozoide de mamíferos debe atravesar una serie de cambios bioquímicos conocidos como capacitación. La activación de PKA es esencial para que la capacitación se lleve a cabo, y por lo tanto los niveles de AMPc son finamente regulados durante este proceso. Tradicionalmente, los niveles de AMPc están determinados por la tasa entre su síntesis y degradación. Sin embargo, hemos descripto que el eflujo de AMPc a través de la Proteína Asociada a Resistencia a Multidrogas 4 (MRP4) modula la disponibilidad de este nucleótido mientras provee AMPc al espacio extracelular para disparar eventos de señalización en el espermatozoide bovino criopreservado.\nEn la presente tesis nuestro objetivo fue profundizar el rol del sistema de eflujo de AMPc en la capacitación espermática en mamíferos.\nEn resumen, nuestros resultados sugieren que el MRP4 juega un papel crítico en la capacitación del espermatozoide bovino, murino y humano. Sin embargo, los mecanismos asociados con el eflujo de AMPc son diferentes entre bovinos y murinos. En el primero, el MRP4 provee un tono de AMPc extracelular para la señalización purinérgica por A1, mientras que en el último MRP4 regula el eje de actividad de PKA-Ca2+. En este contexto, el eflujo de cAMP cíclico emerge como un importante proceso en la fisiología espermática y se vuelve un blanco atractivo para el diseño de anticonceptivos no hormonales

An alternative easy method for antibody purification and analysis of protein-protein interaction-using GST fusion proteins immobilized onto glutathione-agarose

Immobilization of small proteins designed to perform protein-protein assays can be a difficult task. Often, the modification of reactive residues necessary for the interaction between the immobilized protein and the matrix compromise the interaction between the protein and its target. In these cases, GST is a valuable tag providing a long arm that makes the bait protein to be accessible to the mobile flow phase of the chromatography. In the present report, we used a GST-fusion version of the 8 kDa protein SPINK3 as the bait to purify anti-SPINK3 antibodies from a rabbit crude serum. The protocol for immobilization of GST-SPINK3 to glutathione agarose beads was modified from previously reported protocols by using an alternative bifunctional crosslinker (DSP) in a very simple procedure and by using simple buffers under physiological conditions. We concluded that the immobilized protein remained bound to the column after elution with low pH, allowing the re-use of the column for alternative uses, such as screening for other protein-protein interactions using SPINK3 as bait.Fil: Zalazar, Lucia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas; ArgentinaFil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas; ArgentinaFil: de Castro, Rosana Esther. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas; ArgentinaFil: Cesari, Andreina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas; Argentin

Sperm interaction with thefemale reproductive tract: More than a simple cellular attachment

Los espermatozoides de mamíferos no son capaces de fecundar a un oocito inmediatamente después de la eyaculación. Para que esto ocurra necesitan atravesar el tracto reproductor de la hembra donde sufren una serie de cambios metabólicos y estructurales que le confieren capacidad fecundante.El tracto reproductor de la hembra interactúa con los espermatozoides a través de diferentes vías para facilitar su tránsito hacia el oocito impidiendo la migración de patógenos dentro del tracto, manteniendo la sobrevida desde la cópula hasta la ovulación y seleccionando a los espermatozoides más aptos para la fecundación. El oviducto de mamíferos actúa como un reservorio funcional de espermatozoides los cuales se unen a las células epiteliales a través de interacciones moleculares específicas. La unión de los espermatozoides al epitelio oviductal está mediada por residuos de carbohidratos de las células epiteliales y proteínas tipo lectinas presentes en la cabeza de los espermatozoides. La liberación de los espermatozoides en el período peri-ovulatorio es modulada principalmente por el remodelamiento de la membrana plasmática que ocurre durante el proceso de capacitación y/o hiperactivación espermática. Moléculas proteicas, glicosaminoglicanos y lípidos presentes en el fluido oviductal están involucradas en la regulación de la interacción espermatozoide-oviducto y en la fecundación en mamíferos. En resumen, la selección espermática por el tracto reproductor de la hembra es clave para garantizar una fecundación exitosa.Mammalian spermatozoa are not capable of fertilizing the oocyte just upon ejaculation. They need to travel along the female reproductive tract, where they undergo a series of metabolic and structural changes that render them fertilizing competence. The female reproductive tract interacts with sperm in several ways in order to facilitate sperm migration towards the egg while impeding migrations of pathogens into the genital tract, to keep sperm alive during the time between mating and ovulation, and to select the fittest sperm for fertilization. Mammalian oviduct acts as a functional reservoir for sperm, which binds to the oviductal epithelial cells by specific molecular interactions. The adhesion of spermatozoa to the oviductal epithelium is mediated by specific interactions between carbohydrate moieties on the epithelial surface of the oviduct and lectins on the sperm head surface. During the oestrus, sperm detachment is mainly modulated by the remodeling of the sperm plasma membrane that occurs through the capacitation process and/or by sperm hyperactivation. Proteins, glycosaminoglycans and lipid molecules present in the oviductal fluid are involved in the regulation of the sperm-oviduct interaction and mammalian fertilization. In conclusion, sperm selection by the female reproductive tract is fundamental to ensure successful fertilization.Fil: Osycka Salut, Claudia Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Gracia Gervasi, María. University Of Massachusetts; Estados UnidosFil: Castellano, Luciana Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Perez Martinez, Silvina Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Steroid hormones induce in vitro human first trimester trophoblast tubulogenesis by the lysophosphatidic acid pathway

Successful implantation and placentation requires that extravillous cytotrophoblast acquires an endovascular phenotype and remodels uterine spiral arteries. Progesterone (P4) and estradiol (E2) control many of the placental functions, but their role in vascular remodeling remains controversial. Here, we investigated whether P4 and E2 regulate the acquisition of the human first trimester trophoblast endovascular phenotype, and the participation of the lysophosphatidic acid pathway. For this purpose, human first trimester HTR-8/SVneo cells were seeded on Geltrex and assayed for capillary-like tube formation. P4 and E2 increased HTR-8/SVneo tube formation in a concentration-dependent manner and this effect is mediated by the LPA3 receptor. Moreover, sex steroids increased the mRNA levels of the main enzyme that produce lysophosphatidic acid (lysophospholipase-D) but did not regulate LPA3 mRNA levels. Overall, we demonstrate that steroid hormones regulate HTR-8/SVneo trophoblast capillary-like structures formation and we propose that this process could be modulated directly or indirectly by mechanisms associated to the LPA/LPA3 pathway.Fil: Beltrame, Jimena Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Sordelli, Micaela Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Cañumil, Vanesa Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Perez Martinez, Silvina Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Ribeiro, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Extracellular cAMP activates molecular signalling pathways associated with sperm capacitation in bovines

STUDY QUESTION: Is extracellular cAMP involved in the regulation of signalling pathways in bovine sperm capacitation? SUMMARY ANSWER: Extracellular cAMP induces sperm capacitation through the activation of different signalling pathways that involve phospholipase C (PLC), PKC/ERK1-2 signalling and an increase in sperm Ca2+ levels, as well as soluble AC and cAMP/protein kinase A (PKA) signalling. WHAT IS KNOWN ALREADY: In order to fertilize the oocyte, ejaculated spermatozoa must undergo a series of changes in the female reproductive tract, known as capacitation. This correlates with a number of membrane and metabolic modifications that include an increased influx of bicarbonate and Ca2+, activation of a soluble adenylyl cyclase (sAC) to produce cAMP, PKA activation, protein tyrosine phosphorylation and the development of hyperactivated motility. We previously reported that cAMP efflux by Multidrug Resistance Protein 4 (MRP4) occurs during sperm capacitation and the pharmacological blockade of this inhibits the process. Moreover, the supplementation of incubation media with cAMP abolishes the inhibition and leads to sperm capacitation, suggesting that extracellular cAMP regulates crucial signalling cascades involved in this process. STUDY DESIGN, SIZE, DURATION: Bovine sperm were selected by the wool glass column method, and washed by centrifugation in BSA-Free Tyrode's Albumin Lactate Pyruvate (sp-TALP). Pellets were resuspended then diluted for each treatment. For in vitro capacitation, 10 to 15 × 106 SPZ/ml were incubated in 0.3% BSA sp-TALP at 38.5°C for 45 min under different experimental conditions. To evaluate the role of extracellular cAMP on different events associated with sperm capacitation, 10 nM cAMP was added to the incubation medium as well as different inhibitors of enzymes associated with signalling transduction pathways: U73122 (PLC inhibitor, 10 μM), Gö6983 (PKC inhibitor, 10 μM), PD98059 (ERK-1/2 inhibitor, 30 μM), H89 and KT (PKA inhibitors, 50 μM and 100 nM, respectively), KH7 (sAC inhibitor, 10 μM), BAPTA-AM (intracellular Ca2+ chelator, 50 μM), EGTA (10 μM) and Probenecid (MRPs general inhibitor, 500 μM). In addition, assays for binding to oviductal epithelial cells and IVF were carried out to test the effect of cAMP compared with other known capacitant agents such as heparin (60 μg/ml) and bicarbonate (40 mM). PARTICIPANTS/MATERIALS, SETTING, METHODS: Straws of frozen bovine semen (20-25 × 106 spermatozoa/ml) were kindly provided by Las Lilas, CIALE and CIAVT Artificial Insemination Centers. The methods used in this work include western blot, immunohistochemistry, flow cytometry, computer-assisted semen analysis, live imaging of Ca2+ and fluorescence scanning. At least three independent assays with bull samples of proven fertility were carried. MAIN RESULTS AND THE ROLE OF CHANCE: In the present study, we elucidate the molecular events induced by extracellular cAMP. Our results showed that external cAMP induces sperm capacitation, depending upon the action of PLC. Downstream, this enzyme increased ERK1-2 activation through PKC and elicited a rise in sperm Ca2+ levels (P < 0.01). Moreover, extracellular cAMP-induced capacitation also depended on the activity of sAC and PKA, and increased tyrosine phosphorylation, indicating that the nucleotide exerts a broad range of responses. In addition, extracellular cAMP-induced sperm hyperactivation and concomitantly increased the proportion of spermatozoa with high mitochondrial activity (P < 0.01). Finally, cAMP increased the in vitro fertilization rate compared to control conditions (P < 0.001). LARGE SCALE DATA: None. LIMITATIONS, REASONS FOR CAUTION: This is an in vitro study performed with bovine cryopreserved spermatozoa. Studies in other species and with fresh samples are needed to extrapolate these data. WIDER IMPLICATIONS OF THE FINDINGS: These findings strongly suggest an important role of extracellular cAMP in the regulation of the signalling pathways involved in the acquisition of bull sperm fertilizing capability. The data presented here indicate that not only a rise, but also a regulation of cAMP levels is necessary to ensure sperm fertilizing ability. Thus, exclusion of the nucleotide to the extracellular space might be essential to guarantee the achievement of a cAMP tone, needed for all capacitation-associated events to take place. Moreover, the ability of cAMP to trigger such broad and complex signalling events allows us to hypothesize that cAMP is a self-produced autocrine/paracrine factor, and supports the emerging paradigm that spermatozoa do not compete but, in fact, communicate with each other. A precise understanding of the functional competence of mammalian spermatozoa is essential to generate clinical advances in the treatment of infertility and the development of novel contraceptive strategies. STUDY FUNDING AND COMPETING INTEREST(S): This work was supported by Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas [PIP0 496 to S.P.-M.], Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecológica [PICT 2012-1195 and PICT2014-2325 to S.P.-M., and PICT 2013-2050 to C.D.], Boehringer Ingelheim Funds, and the Swedish Farmers Foundation [SLF-H13300339 to J.M.]. The authors declare there are no conflicts of interests.Fil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Osycka Salut, Claudia Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Castellano, Luciana Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Cesari, Andreina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas; ArgentinaFil: Di Siervi, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Farmacológicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Investigaciones Farmacológicas; ArgentinaFil: Mutto, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Johannisson, Anders. Swedish University; SueciaFil: Morrell, Jane M.. Swedish University; SueciaFil: Davio, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Farmacológicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Investigaciones Farmacológicas; ArgentinaFil: Perez Martinez, Silvina Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Sperm Release from the Oviductal Epithelium Depends on Ca2+ Influx Upon Activation of CB1 and TRPV1 by Anandamide

The oviduct acts as a functional sperm reservoir in many mammalian species. Both binding and release of spermatozoa from the oviductal epithelium are mainly modulated by sperm capacitation. Several molecules from oviductal fluid are involved in the regulation of sperm function. Anandamide is a lipid mediator involved in reproductive physiology. Previously, we demonstrated that anandamide, through activation of the cannabinoid receptor type 1 (CB1), promotes sperm release from bovine oviductal epithelial cells, and through CB1 and the transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1), induces sperm capacitation. Herein we investigate co-activation between CB1 and TRPV1, and Ca2+ influx as part of the mechanism of action of anandamide during sperm release from oviductal cells. Our results indicate that in the absence of Ca2+ anandamide failed to release spermatozoa from oviductal epithelial cells. Additionally, sperm release promoted by cannabinoid and vanilloid agonists was abolished when the spermatozoa were preloaded with BAPTA-AM, a Ca2+ chelator. We also determined Ca2+ levels in spermatozoa preloaded with FURA2-AM co-cultured with oviductal cells and incubated with different cannabinoid and vanilloid agonists. The incubation with different agonists induced Ca2+ influx, which was abolished by CB1 or TRPV1 antagonists. Our results also suggest that a phospholypase C (PLC) might mediate the activation of CB1 and TRPV1 in sperm release from the bovine oviduct. Therefore, our findings indicate that anandamide, through CB1 and TRPV1 activation, is involved in sperm release from the oviductal reservoir. An increase of sperm Ca2+ levels and the PLC activation might be involved in anandamide signaling pathway.Fil: Gervasi, Maria Gracia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Osycka Salut, Claudia Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Sanchez, T.. Pontificia Universidad Católica de Chile; ChileFil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Llados, C.. Pontificia Universidad Católica Argentina "Santa María de los Buenos Aires"; ArgentinaFil: Castellano, Luciana Andrea. Pontificia Universidad Católica de Chile; ChileFil: Franchi, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Villalón, M.. Pontificia Universidad Católica de Chile; ChileFil: Perez Martinez, Silvina Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Evaluation of α5β1 integrin as a candidate marker for fertility in bull sperm samples

With the progressive increase in the use of reproductive biotechnologies in the cattle industry, like artificial insemination and in vitro embryo production, the accurate determination of fertilizing competence of cryopreserved sperm samples is an essential issue. The routine methodology to assess bull sperm quality relies primarily on count, viability and motility of spermatozoa. However, these parameters do not tightly predict the reproductive success of samples. Therefore, identification of complementary markers of sperm functionality to strengthen the predictability of traditional spermogram is desirable to improve livestock reproduction practices. Previous results from our laboratory indicated that α5β1 integrin plays a key role in bovine sperm function and mediates their interaction with the female reproductive tract. Thus, this study aimed to investigate whether the localization of α5β1 held a correlation with fertilizing ability of bovine cryopreserved semen samples. Firstly, we assessed the quality of samples from six different bulls (A-F). We determined motility and viability of sperm samples after thawing and selection. Additionally, we measured the capacitation state of the samples by chlortetracycline (CTC) assay in the presence or absence of heparin, as an indicator of their responsiveness to a capacitating stimulus. Based on these assays, samples were classified being A the bull with the lowest quality and F the bull with the highest quality. Then, we studied the presence and localization of α5β1 integrin. This protein showed a distribution pattern in the acrosomal (A), post-acrosomal (P) and acrosomal + post-acrosomal (A + P) regions with different localization percentages among the studied samples. Next, we determined the fertilizing ability of the samples in in vitro fertilization (IVF) assays and performed correlation analyses between IVF outcome and the routine spermogram parameters or α5β1 integrin localization patterns. When the percentage of cells showing α5β1 integrin was compared to fertilization rate, no correlation was observed. However, the presence of α5β1 integrin in P and A + P regions (PA pattern), positively correlated with IVF rate (p < 0.05). These results suggest that while routine semen analyses failed to predict sperm reproductive competence, integrin localization in post-acrosomal region (PA pattern) showed a positive correlation with IVF outcome, thus posing an attractive marker to predict more accurately the reproductive performance of an individual.Fil: Castellano, Luciana Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Arroyo Salvo, Camila Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Chiarante, Nicolás Agustín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Alonso, Carlos Agustín Isidro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Lottero Leconte, Raquel María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Vernaz, Zoilo José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Navarro, Micaela. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Mutto, Adrián Angel. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Osycka Salut, Claudia Elena. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Ribeiro, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Perez Martinez, Silvina Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin