Teste de ligação espermática à membrana perivitelínica da gema de ovo de galinha como avaliação funcional do sêmen de cães

Durante a fecundação, os espermatozoides interagem com a zona pelúcida (ZP) por meio da ligação entre o acrossomo e as proteínas 2 e 3 (ZP2 e ZP3). A membrana perivitelínica da gema de ovo de galinhas é homóloga à ZP3 de mamíferos, possibilitando a ligação espermática de diversas espécies. Este trabalho padronizou e avaliou a eficiência do teste de ligação espermática à membrana perivitelínica da gema de ovo de galinhas como avaliação funcional do sêmen de cães. Para tal, foram utilizadas nove amostras seminais previamente criopreservadas. Cada amostra foi dividida em duas alíquotas: a primeira foi mantida em banho-maria à 37ºC (vivos) e a segunda submetida a choque térmico com o intuito de induzir dano celular (mortos). As duas alíquotas foram misturadas, correspondendo a 0, 25, 50, 75 e 100% de células viáveis. As amostras foram avaliadas quanto ao número de espermatozoides ligados à membrana perivitelínica por meio da análise computadorizada da motilidade (CASA) ou microscopia convencional. Ademais, as amostras foram avaliadas quanto à motilidade espermática, integridade das membranas acrossomal e plasmática e atividade mitocondrial espermática. O teste de ligação espermática à membrana perivitelínica de ovos de galinha foi considerado um teste de análise seminal exequível tanto para avaliar a capacidade fecundante dos espermatozoides como atributos seminais gerais, especialmente quando realizado em microscopia convencional, expandindo sua praticidade para a maioria dos laboratórios de análise de sêmen canino.During fertilization, spermatozoa interact with the zona pellucida (ZP) through the binding between the acrosome and proteins 2 and 3 (ZP2 and ZP3). The perivitelline membrane of chicken egg yolk is homologous to the mammalian ZP3, which allows the binding of sperm of several species. The aim of this study was to standardize and evaluate the efficiency of sperm-binding to the perivitelline membrane of chicken eggs as a functional method for canine semen evaluation. For this purpose, nine post-thaw sperm samples were used, which were divided into two aliquots: the first was kept in water bath at 37ºC (live sample) and the second was submitted to cold shock to induce cellular damage (dead sample). The two aliquots were mixed on five proportions, corresponding to 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% of viable cells, and the binding test was performed by analyzing the number of spermatozoa bonded to the perivitelline membrane by means of computerized assessment of sperm motility (CASA) or conventional microscopy. Additionally, samples were submitted to sperm motility analysis, evaluation of plasmatic and acrosomal membrane integrity, and sperm mitochondrial activity. The sperm-binding test to the perivitelline membrane of chicken egg yolk was considered a feasible sperm analysis test for both fertilizing capacity and overall sperm attributes evaluation, mainly when the analysis is performed by a conventional microscope, which expands its practicality to the majority of canine reproduction laboratories

Efeito da adição de glutationa na função e estresse oxidativo em sêmen ovino criopreservado

The high susceptibility of sperm to the oxidative stress occurs especially due to high content of poly-unsaturated fattyacids (PUFAs) in its plasma membrane. The PUFAs provide the necessary fluidity to the plasma membrane. Howeverdouble bonds present in those fatty acids are more susceptible to oxidative stress. Studies in human indicate thatcryopreservation may lead to damages to the sperm due to oxidative stress. This study aimed to verify if the antioxidantglutathione (GSH) may protect ovine cryopreserved sperm against damages caused by oxidative stress. Semen samplesof four rams were cryopreserved using Tris-egg yolk extender supplemented with different concentrations of reducedglutathione (control, 1, 5 and 10 mM). After thawing, samples were evaluated using conventional (motility and vigor)and functional tests (membrane integrity and mitochondrial activity). Aliquots of each thawed sample were submitted toprotocol of induced lipid peroxidation using ascorbate (20 mM) and ferrous sulphate (4 mM), with further measurementof tiobarbituric acid reactive substances (TBARS), index of oxidative stress. No effect of GSH was observed on variablesassessed by conventional tests. GSH decreased the proportion of intact acrosomes. Samples treated with 5 mM GSHshowed lower percentage of intact membrane cells when compared to control samples and those treated with 10 mM.The percentage of cells with mitochondrial activity was affected by GSH, but no effect on TBARS. Samples from controlgroup were more susceptible to denaturation of chromatin. In conclusion, the addition of Glutathione (GSH) offersprotection to DNA and mitochondrial activity of ovine sperm.Os ácidos graxos poli-insaturados garantem fluidez à membrana plasmática do espermatozoide. No entanto, as duplas ligações presentes, os tornam mais susceptíveis aos efeitos nocivos da peroxidação lipídica. A adição do antioxidante Glutationa reduzida (GSH) poderia conferir proteção aos espermatozoides de ovinos submetidos à congelação contra os graves danos causados pelo estresse oxidativo. O objetivo do presente experimento foi avaliar se a GSH protege os espermatozoides ovinos criopreservados contra danos causados pelo estresse oxidativo. Foram colhidos ejaculados de quatro carneiros adultos. As análises convencionais foram: concentração, motilidade, vigor e morfologia. As análises funcionais foram: integridade de membrana, integridade acrossomal, integridade de cromatina e atividade mitocondrial. O sêmen foi criopreservado utilizando o diluidor Tris-gema-critrato, suplementado com GSH (controle, 1, 5 e 10 mM). As amostras foram submetidas ao protocolo de peroxidação lipídica induzida e subsequente quantificação das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS). As análises estatísticas foram realizadas utilizando o Sistema SAS para Windows. Não houve efeito do tratamento com GSH sobre as variáveis avaliadas pelos testes convencionais. A GSH diminuiu a proporção de acrossomas íntegros. Amostras tratadas com 5mM de GSH apresentaram menor percentual de células com membranas íntegras quando comparadas às amostras controle e aquelas tratadas com 10 mM; o percentual de células sem atividade mitocondrial foi influenciado pela GSH e também não houve efeito nas TBARS. As amostras do grupo controle foram mais susceptíveis à denaturação da cromatina. Em conclusão, a adição do antioxidante Glutationa reduzida confere proteção ao DNA e à atividade mitocondrial de espermatozoides de ovinos

Effect of soy lecithin on dog semen refrigeration and cryopreservation

Sabe-se que a criopreservação do sêmen provoca uma perda significativa na qualidade espermática. Apesar de diversos estudos visando à melhora na qualidade do sêmen pós-descongelamento, é de consenso geral que a gema de ovo apresenta uma significante capacidade em evitar as crio-injúrias. No entanto, a grande variação na sua composição, assim como o risco potencial para a contaminação do diluidor, caso certos contaminantes estejam no produto in natura, são empecilhos para sua utilização para a exportação do sêmen, assim como sua utilização em humanos. Deste modo, estudos visando substituir a gema de ovo por produtos quimicamente definidos e de origem não-animal, são de extrema importância. Neste contexto, a lecitina da soja, por possuir uma fração de lipoproteína de baixa densidade semelhante à encontrada na gema de ovo, pode ser uma alternativa interessante. O presente estudo visa comparar diluidores a base de lecitina de soja e aqueles contendo gema de ovo utilizados rotineiramente para a refrigeração e criopreservação do sêmen canino. Para isto, foi utilizado o sêmen de 12 cães adultos, que foi refrigerado e criopreservado em diluidores a base de gema de ovo (OVO) e a base de lecitina de soja (LEC) em diferentes concentrações (0,01; 0,05 e 0,1%) e apresentações (FP40, 8160 e Solec F). O sêmen foi avaliado após refrigeração (2, 24, 48, 72, 96 e 120 horas; Experimento 1) e após criopreservação (pós refrigeração, pós glicerolização e pós descongelação; Experimento 2) através da análise convencional do sêmen (i.e., motilidade - CASA) e funcionais (i.e., integridade de membrana - eosina/nigrosina; integridade de acrossomo - Fast Green / Rosa Bengala; atividade mitocondrial - 3´3 Diaminobenzidina; fragmentação do DNA - SCSA; susceptibilidade ao estresse oxidativo - substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico). Os resultados do Experimento 1 indicaram que, semelhante ao ovo, todas as lecitinas na concentração 0,01% foram capazes de manter a motilidade em torno de 50% por até 72 horas. Após 96 horas, o diluidor Solec F apresentou melhor resultado em relação ao ovo na atividade mitocondrial, e após 120 horas a concentração 0,01%, apresentou maior motilidade do que o ovo (30,00 ± 10,69; 8,33 ± 1,84, respectivamente). No sêmen criopreservado (Experimento 2), as menores concentrações de lecitina apresentaram resultados semelhantes ao ovo tanto na motilidade quanto na atividade mitocondrial. Os resultados indicam que a lecitina pode ser uma boa alternativa à gema de ovo para a refrigeração e criopreservação do sêmen canino.Semen cryopreservation, an essential step on biotechnologies applied to reproduction, is known to induce significant loss on sperm quality. Despite several studies aiming to improve post-thaw quality, it is generally agreed that egg yolk is the most effective in protecting sperm against cryo-injuries. However, the considerable variation on egg yolk composition as well as the potential risk of disseminating diseases when used in natura, are obstacles to semen exportation as well as the use in human. Therefore, studies aiming to substitute the egg yolk for chemically defined components or animal free products are extremely important. In this context, soy lecithin, which contains a fraction of low density lipoprotein, appears to be an interesting alternative. Thus, the present study aims to compare semen extenders containing soy lecithin or egg yolk on dog semen cryopreservation and refrigeration. Towards this aim, semen of 12 adult dogs were be refrigerated and cryopreserved in Tris-Fructose-Citric acid extenders with egg yolk (OVO) or soy lecithin (LEC; in different concentrations - 0,01; 0,05; 0,1% and presentations - FP40; 8160; Solec F). Semen was evaluated after chilling (2, 24, 48, 72, 96 and 120 hours; Experiment 1) and after cryopreservation (post refrigeration, post-glycerolization, and post-thaw; Experiment 2) for routine semen analysis (e.g., motility, CASA) and functional tests (e.g., membrane integrity - eosin/nigrosin; acrosome integrity - fast green/Bengal rose; mitochondrial activity - 3´3 diaminobenzidine; DNA fragmentation - SCSA; susceptibility to oxidative stress - thiobarbituric acid reactive substances). Results were statistically analyzed using the SAS System for Windows. Results of experiment 1 indicate that, similar to the egg yolk, all types of lecithin used in the 0.01% concentration, were able to maintain sperm motility around 50% for 72 h. After 96 h, the extender containing the lecithin Solec F showed better results regarding mitochondrial activity when compared to the egg yolk. Furthermore, after 120 h, the same extender with the 0.01% concentration, showed higher motility when compared to the egg yolk (30.00 ± 10.69 and 8.33 ± 1.84%, respectively). On the other hand, for the cryopreserved samples (Experiment 2), lower concentrations of lecithin showed similar results for mitochondrial activity and motility when compared to the egg yolk. Results found in the present study indicate that soy lecithin may be a good alternative to substitute the egg yolk for both refrigeration and cryopreservation of dog semen

Immunolocalization and expression of oxytocin receptors (OTR) and sex hormone- binding globulin (SHBG) in the testicle and epididymis of dogs: correlation with sperm quality

A ocitocina (OT) é um neuropeptídio hipotalâmico, que dentre suas funções na fêmea destaca-se a contração uterina durante o parto e a ejeção do leite. No entanto, estudos vêm demonstrando importantes funções endócrinas e parácrinas no trato reprodutivo masculino. Evidenciando a possível ação conjunta entre OT e a Globulina ligadora de hormônios sexuais (SHBG). Entretanto, em cães não existem informações disponíveis quanto sua atuação. Assim, estudos direcionados aos receptores de ocitocina (OTR) e SHBG e suas funções no sistema reprodutor masculino, mais especificamente na fisiologia espermática, são de suma importância para os conhecimentos da fisiologia reprodutiva para posterior aplicação em biotecnologias reprodutivas em pequenos animais e humanos, fomentando também novas perspectivas para a utilização terapêutica da ocitocina em enfermidades reprodutivas. Portanto, o objetivo deste estudo é verificar a expressão gênica e proteica do OTR e SHBG no testículo e epidídimo de cães, correlacionando tais dados com a qualidade espermática e dosagem de testosterona. Para tal, foram coletados testículos e epidídimos de 26 cães em idade reprodutiva (1 a 5 anos). Após a orquiectomia, foi realizada a coleta dos espermatozoides provenientes da cauda do epidídimo e então, as amostras foram analisadas quanto à motilidade computadorizada do sêmen (CASA), integridade de membrana plasmática (Eosina/Nigrosina), integridade de membrana acrossomal (Fast Green / Rosa Bengala) e atividade mitocondrial (3´3 Diaminobenzidine). A imunolocalização do OTR e SHBG foi realizada através de imunoistoquímica e imunofluorescência. E a análise de expressão gênica, através da Reação em cadeia da polimerase em tempo real (qRT PCR). E da expressão proteica, através do Western Blotting. Foram encontradas correlações significantes e positivas entre as expressões gênicas do OTR e do SHBG, tanto no testículo como no epidídimo. Além disto, a expressão do OTR no testículo correlacionou-se positivamente com espermatozoides com membrana acrossomal íntegra e negativamente com a porcentagem de células com baixa atividade mitocondrial. Já o SHBG do testículo, correlacionou-se positivamente com a concentração de espermatozoides, porcentagens de células com membrana plasmática e acrossomal íntegras, motilidade, motilidade progressiva e velocidade rápida, e negativamente com a porcentagem de células com baixa atividade mitocondrial. Por outro lado, no epidídimo, a expressão gênica do SHBG apresentou correlação positiva com a porcentagem de células com membrana plasmática íntegra e expressão proteica de SHBG no testículo. Quanto a expressão proteica, o OTR no testículo obteve correlação positiva com testosterona e negativa com atividade mitocondrial nula, já no epidídimo, ocorreu correlação positiva com integridade de membrana acrossomal e negativa também com atividade mitocondrial nula. Em relação ao SHBG, houve correlação positiva com a expressão gênica do SHBG no epidídimo, células normais e padrões de velocidade. E na imunoistoquímica foi possível observar a imunomarcação do OTR e SHBG na musculatura lisa e células de Leydig do testículo e OTR na musculatura lisa do epidídimo. No entanto, não houve imunomarcação do SHBG no epidídimo, assim como expressão proteica. Nossos resultados demonstraram que o OTR e SHBG são expressos nos testículos e epidídimos de cães e que estão relacionados a funções espermáticas importantes, sendo essenciais para o sucesso reprodutivoOxytocin (OT) is a hypothalamic neuropeptide that plays important and well known roles in the female such as uterine contraction during childbirth and milk ejection. Notwithstanding, studies have shown important endocrine and paracrine functions also in the male reproductive tract, highlighted by the possible joint action between OT and sex hormone-binding globulin (SHBG). In dogs, however, there is no information available with regards to the role of these hormones in the reproductive function. Thus, studies directed to oxytocin (OTR) and SHBG receptors and their functions in the male reproductive system, specifically with regards to sperm physiology. Such knowledge is essential to understand the reproductive physiology for the subsequent use in reproductive biotechnologies in small animals and humans, especially by providing new perspectives for the therapeutic use of oxytocin in reproductive disorders. Therefore, the aim of this study is to assess the gene and protein expression of OTR and SHBG in the testis and epididymis of dogs, correlating these data with sperm quality and testosterone dosage. To this end, testis and epididymis were collected from 26 dogs in reproductive age (1 to 5 years). After orchiectomy, collection of sperm from the cauda epididymis was carried out and then the samples were analyzed for computerized motility of semen (CASA), plasma membrane integrity (eosin / nigrosine), acrosome membrane integrity (Fast Green / rose Bengal) and mitochondrial activity (3\'3 Diaminobenzidine). The immunolocalization of OTR and SHBG was performed by immunohistochemistry and immunofluorescence. Gene expression analysis was performed by real time polymerase chain reaction (qRT - PCR). The protein expression was further assessed by Western Blotting. Significant positive correlations were found between the gene expressions of OTR and SHBG in both the testis and epididymis. Furthermore, the OTR expression in testis was positively correlated to sperm with intact acrosome membrane and negatively to the percentage of cells with low mitochondrial activity. On the other hand, testicular SHBG was positively correlated with sperm concentration, percentage of sperm with intact plasma membrane and acrosome, motility, progressive motility and the percentage of RAPID sperm. Also, negative correlation was found between testicular SHBG and the percentage of cells with low mitochondrial activity. Furthermore, in the epididymis, SHBG gene expression was positively correlated to the percentage of cells with intact plasma membrane and protein expression of SHBG in the testis. In relation to the protein expression, the OTR in the testis correlated positively with blood plasma testosterone and negatively with sperm with no mitochondrial activity. In the epididymis, OTR protein expression correlated positively with sperm showing intact acrosome and negatively with cells with no mitochondrial activity. With regards to SHBG proteins expression, there was a positive correlation to SHBG gene expression in the epididymis, normal cells and some patterns of sperm velocity. In the immunohistochemistry, we observed the OTR and SHBG immunostainings in the smooth muscle and Leydig cells of the testis while, in the epididymis, the OTR immunostaining could be observed only in the smooth muscle. Interestingly, there was no immunostaining or protein expression of SHBG in the epididymis. Our results demonstrated that OTR and SHBG are expressed in the testis and epididymis of dogs and are related to important sperm functions, essential for reproductive succes