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

Cyclic AMP efflux through MRP4 regulates actin dynamics signalling pathway and sperm motility in bovines

Previously we demonstrated that multidrug resistance-associated protein 4 transporter (MRP4) mediates cAMP efflux in bovine spermatozoa and that extracellular cAMP (ecAMP) triggers events associated to capacitation. Here, we deepen the study of the role of MRP4 in bovine sperm function by using MK571, an MRP4 inhibitor. The incubation of spermatozoa with MK571 during 45 min inhibited capacitation-associated events. MRP4 was localized in post-acrosomal region and mid-piece at 15 min capacitation, while at 45 min it was mainly located in the acrosome. After 15 min, MK571 decreased total sperm motility (TM), progressive motility (PM) and several kinematic parameters. The addition of ecAMP rescued MK571 effect and ecAMP alone increased the percentage of motile sperm and kinematics parameters. Since actin cytoskeleton plays essential roles in the regulation of sperm motility, we investigated if MRP4 activity might affect actin polymerization. After 15 min capacitation, an increase in F-actin was observed, which was inhibited by MK571. This effect was reverted by the addition of ecAMP. Furthermore, ecAMP alone increased F-actin levels while no F-actin was detected with ecAMP in the presence of PKA inhibitors. Our results support the importance of cAMP efflux through MRP4 in sperm capacitation and suggest its involvement in the regulation of actin polymerization and motility.Fil: 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 A. I.. McGill University; CanadáFil: Plaza, Jessica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias. Instituto de Investigación y Tecnología en Reproducción Animal; 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: 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: Yaneff, Agustín. 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: 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: 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: Miragaya, Marcelo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias. Instituto de Investigación y Tecnología en Reproducción Animal; 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

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