Le spermatozoïde est une cellule hautement spécialisée qui doit être capable de réaliser des fonctionsspécifiques pour être capable de féconder un ovocyte. Il doit être capable de réaliser une réactionacrosomique qui consiste en l’exocytose d’une vésicule géante de sécrétion attachée au noyau. Cettevésicule contient des enzymes qui vont permettre au spermatozoïde de traverser la zone pellucide quientoure l’ovocyte. Mon travail a consisté à étudier l’effet d’une des enzymes contenue dansl’acrosome, la sPLA2 de mammifère de groupe X (mGX). C’est la seule phospholipase demammifères parmi les 5 testées qui a un effet d’inhibition sur une population spécifique despermatozoïdes ayant une mobilité diminuée. Mon travail a ainsi confirmé la spécificité de cettephospolipase sur la régulation de la physiologie spermatique. Dans un deuxième temps, j’ai participéà la découverte du gène DPY19L2 impliqué dans une infertilité masculine rare, la globozoospermie.La globozoospermie se caractérise par des spermatozoïdes ayant une tête ronde dépourvued’acrosome. Le gène DPY19L2 est spécifiquement exprimé dans les testicules, il est absent chez80% des patients globozoospermiques. J’ai caractérisé le rôle de cette protéine et montré qu’elle estimpliquée dans l’attachement de l’acrosome au noyau. J’ai pu montrer que cette protéine appartient àla membrane nucléaire interne où elle interagit avec la protéine Sun5, une protéine qui appartientaussi à la membrane nucléaire interne et dont l’expression est spécifique à la spermiogénèse. Sun5est impliquée dans la formation de complexes LINC (Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton)qui permettent de relier le cytosquelette au nucléosquelette, constitué entre autres par les lamines. Lerôle de DPY19L2 pourrait permettre de stabiliser l’ancrage de la protéine SUN5 afin de transmettreles forces exercées par le cytosquelette au noyau de la spermatide. DPY19L2 appartient à une famillede protéines DPY19L1 à L4 dont les fonctions restent encore peu caractérisées. Une étude récentemontre qu’une diminution de l’expression de Dpy19l1 chez la souris entraîne un défaut de migrationdes neurones glutamatergiques sur la glie radiale. Mon travail a montré l’importance de DPY19L2dans le contrôle des interactions noyau-cytosquelette et devrait permettre de mieux comprendre lerôle des autres protéines de cette famille dans divers organes. / The spermatozoon is a highly specialized cell that must be able to perform specific functions tofertilize the oocyte. It must be able to perform the acrosome reaction, an exocytosis of a giant vesicleof secretion, attached to the nucleus. This vesicle contains enzymes that allow the sperm to penetratethe zona pellucida surrounding the oocyte. The aim of my work was first to study the effect of anenzyme present in the acrosome, the sPLA2 of group X in mouse (mGX). This is the onlymammalian phospholipase among the five tested that has an inhibitory effect on sperm specificpopulation with low mobility. My work has confirmed the specificity of this phospolipase on theregulation of sperm physiology. Second, I participated in the discovery of the gene DPY19L2involved in male infertility, globozoospermia. The globozoospermia is characterized by round headspermatozoa without acrosome. DPY19L2 gene is specifically expressed in the testis and is absent in80% of globozoospermic patients. I then identified the role of this protein, which is involved in theattachment of the acrosome to the nucleus. I showed that this protein belongs to the inner nuclearmembrane where it likely interacts with the protein sun5 which also belongs to the inner nuclearmembrane and whose expression is specific to spermiogenesis. Sun5 is involved in the complexformation, called LINC that connects the cytoskeleton to the nucleoskeleton lamina. The role ofDpy19l2 could help stabilizing the anchoring of protein sun5 in order to transmit the forces exertedby the cytoskeleton to the nucleus of the spermatid during acrosome spreading. Dpy19l2 belongs to aprotein family containing 4 members, Dpy19l1 to l4, which has not been poorly studied so far. Arecent study shows that the knock-down of Dpy19l1 resulted in defective glutamatergics neuronsmigration on the radial glia. The results obtained during my work would improve the knowledge ofCytoskeleton-nucleoskeleton interaction, and give new insight on this new family of proteins.

O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações morfo-funcionais do sêmen bovino submetido à sexagem através da técnica de citometria de fluxo e comparar com o sêmen convencional e a diferença entre as subespécies. O sêmen foi obtido de seis touros, sendo três taurinos (Holandês preto e branco) e três zebuínos (Gir leiteiro), com quatro ejaculados de cada animal (n = 24). Cinco tratamentos foram realizados: sêmen convencional com diluidor L (Lagoa); sêmen convencional com diluidor S (Sexing) e sêmen sexado (nos tempos de zero, três e seis horas após a ejaculação para avaliar se existem alterações de membranas ao longo do tempo). Foram avaliados pela citometria de fluxo quanto à integridade de membrana plasmática e reação acrossomal (PI/FITC-PSA); peroxidação lipídica (C11-BODIPY581/591) e capacitação espermática através de análises da fosforilação da tirosina e aumento da fluidez e desorganização da membrana plasmática (Merocianina 540 e Yo-Pro1). Os efeitos de tratamentos foram avaliados por análises de variância (ANOVA), empregando-se o programa estatístico Stat-View&reg; (SAS Institute, Inc. 1998, Cary, NC, USA). Foram considerados significativos os valores com P<0,05 e com tendência a significância (P<0,10). O sêmen proveniente da subespécie taurina teve um efeito negativo mais significante do que a zebuína na qualidade do sêmen. O sêmen sexado apresentou maior peroxidação lipídica nos espermatozóides com membrana íntegra e a presença de proteínas fosforiladas na superfície da membrana plasmática, fatores que são indicativos de capacitação espermática. Porém, ao contrário do esperado, este aumento não foi acompanhado pela quantidade de células classificadas como capacitadas pela análise de associação de sondas Yo-Pro-1 e Merocianina 540, pois o sêmen convencional apresentou maior população espermática com membrana plasmática íntegra desorganizada (P<0,05). Não houve piora na qualidade do sêmen sexado devido ao tempo de espera do ejaculado (P<0,05). / The objective of this study was to evaluate the morpho-functions alterations in bovine semen submitted on sorting through flow cytometry technology and compare with conventional semen and the difference between the subspecies. Semen was obtained from six bulls, that three were taurine (Holstein Black and White) and three were zebuine (Dairy Gir) with four ejaculates from each animal (n = 24). Five treatments were performed: conventional semen with L (Lagoa) media; conventional semen with S (Sexing) media and sexed semen (zero, three and six hours after ejaculation to evaluate if there were membrane alterations over the time). The treatments were analyzed with flow cytometry as for plasmatic membrane integrity and acrosome reaction (PI/FITC-PSA); lipid peroxidation (C11-BODIPY581/591) and sperm capacitation through protein tyrosine phosphorylation and the increase in plasma membrane fluidity and disorganization (Merocyanine 540 and Yo-Pro-1). The treatments effects were evaluated by analysis of variance (ANOVA) (Stat-View&reg; SAS Institute, Inc. 1998, Cary, NC, USA). Effects were considered significant if the values were P<0.05 and with significant tendency (P<0.10). Semen from the taurine subspecie had a more significant negative effect than zebuine on semen quality. Sexed semen showed more lipid peroxidation in sperm with membrane integrity and the presence of phosphorylated proteins in plasma membrane surface that seemed to be sperm capacitation. However, in the contrary of expected, this increase did not accompany with quantity of cells classified as capacitated by the association probes Yo-Pro-1 e Merocyanine 540 analyse because the conventional semen showed more sperm population with plasma membrane integrity disorganized (P<0.05). There was not worsening in sexed semen quality over the time ejaculate waiting (P<0.05).

O presente estudo visou investigar o efeito da refrigeração do sêmen da jaguatirica sobre o Índice de Motilidade Espermática [IME=(%M+MPx5)/2; %M = proporção de espermatozóides móveis; MP = motilidade progressiva], integridade acrossomal (IA) e capacitação espermática; assim como avaliar a eficácia da técnica FITC-PNA/IP na avaliação simultânea da viabilidade espermática (VE) e IA. Sete jaguatiricas foram eletroejaculadas, sendo utilizados apenas ejaculados (n=16) apresentando %M>=60% e MP>=3. Avaliou-se a IA por meio da Coloração Simples. Os ejaculados foram diluídos 1:1 na Variante do Diluente de PLatz e submetidos aos Protocolos de Transporte: Temperatura Ambiente e Refrigeração, - 0,23ºC/min, (Experimento 1); ou apenas Temperatura Ambiente (Experimentos 2 e 3). Após 2h, as alíquotas foram reaquecidas, reavaliando-se os parâmetros observados antes do transporte. Os espermatozóides foram lavados por centrifugação em meio F10 de Ham, ressuspensos nesse meio e processados conforme o experimento: (1) após pré-incubação (38ºC; 5%CO2) durante 0, 1, 2 e 4 horas, foram retiradas alíquotas a cada intervalo para serem incubadas (30 min) na ausência e na presença do cálcio ionóforo A23187 (Ca2+Ion) (1mM), avaliando-se IA e IME; (2) após pré-incubação por 0, 1 e 2h, foram incubadas alíquotas na ausência e presença de 1 e 2mM de Ca2+Ion, avaliado-se IA e IME; (3) pré-incubados por 9h, sendo retiradas alíquotas a cada hora, para as avaliações da IA e VE, (a) separadamente através da Coloração Simples e do IME, ou (b) simultaneamente através da técnica FITC-PNA/IP. A refrigeração causou declínio (p<0,02) da IA (71,0%) e IME (67,1), em comparação aos valores observados antes do transporte (88,5%; 85,4), enquanto a manutenção das amostras à temperatura ambiente não afetou (p>0,1) essas variáveis (84,8%; 76,4). Dentre as amostras refrigeradas, aquelas expostas ao Ca2+Ion sofreram redução (p<0,01) na IA (52,4%) frente ao controle (55,56%). Já nas amostras transportadas à temperatura ambiente, não foi observada diferença (p>0,1) entre os grupos com e sem ionóforo (64,41% vs. 63,87%). Quando analisados os tempos separadamente, o único tratamento em que houve efeito (p<0,05) do Ca2+Ion sobre a IA foi aquele refrigerado e pré-incubado por 2h. Foi verificada redução (p<0,05) nos valores de IME e IA devida à simples incubação, mesmo na ausência do Ca2+Ion. A concentração de 2µM dessa substância foi mais efetiva na indução da reação acrossômica que 1µM. Apesar dos fluorocromos FITC-PNA/IP terem se ligado aos espermatozóides, nas regiões esperadas, a proporção de células marcadas variou aleatoriamente durante pré-incubação, sem correlação (p>0,1) com IME. A IA avaliada pela Coloração Simples apresentou correlação positiva (r=0,77; p<0,0001) com IME, decrescendo (p<0,0001) durante pré-incubação. A refrigeração mostrou-se desvantajosa frente à manutenção do sêmen à temperatura ambiente, pois foi deletéria à função e às membranas dos espermatozóides. A refrigeração tornou-os capazes de responder ao estímulo do Ca2+Ion, característica observada nos espermatozóides capacitados. O ensaio de reação acrossômica induzida pelo Ca2+Ion deve ser aperfeiçoado para permitir avaliação acurada da capacitação espermática na jaguatirica. A Coloração Simples associada à avaliação do IME foi mais eficiente e menos laboriosa, frente á técnica FITC-PNA/IP, na avaliação da IA e VE. / This study aimed to investigate the effect of ocelot semen refrigeration on Sperm Motility Index [SMI=(%M+PMx5)/2; %M = proportion of motile spermatozoa ; PM = Progressive Motility], acrossomal integrity (AI) and sperm capacitation. Another objective was to evaluate the FITC-PNA/IP technique efficacy on evaluating simultaneously sperm viability (SV) and AI. Five ocelots, were electroejaculated, the semen was evaluated and only ejaculates (n=16) presenting %M>=60% and PM>=3 were used. Sperm AI was evaluated using Fast Green / Rose Bengal staining (FGRB). The ejaculates were diluted 1:1 in Platz Diluent Variant and subjected to the transportation protocols: Room Temperature and Cooling, -0.23ºC/min, (experiment 1); or only Room Temperature (experiments 2 and 3). After 2 hours, the aliquots were rewarmed and samples were taken to re-evaluate the parameters observed before the transport. The spermatozoa were washed in Ham’s F10 medium, ressuspended in fresh medium and processed differently, according the experiment: (1) after pre-incubation (38ºC; 5%CO2) during 0, 1, 2 and 4 hours, samples were taken at each time point to be incubated in the absence and presence of 1mM calcium ionophore A23187 (Ca2+Ion), SMI and AI were evaluated; (2) after pre-incubation during 0, 1 and 2h, aliquots were incubated in the absence and presence of 1 and 2 mM Ca2+Ion; SMI and AI were evaluated; (3) after pre-incubation during 9h, aliquots were taken every hour to compare the evaluation of SV and AI (a) separately by the FGRB staining and SMI or (b) simultaneously by the FITC-PNA / IP technique. Cooling caused decline (p<0.02) on AI (71.0%) and SMI (67.1), when compared to values observed before transportation (88.5%; 85.4). Maintenance at room temperature didn’t affect (p>0.1) these variables (84.8%; 76.4). Among cooled samples, spermatozoa exposed to Ca2+Ion showed smaller (P<0.01) AI value (52.4%) compared to the group incubated without that substance (55.56%). For samples transported at room temperature, it wasn’t observed difference (P>0.05) between the groups with and without ionophore (64.41% vs. 63.87%). When time intervals were analysed separately, the only treatment in which there was effect (p<0,05) of Ca2+Ion on AI was the group refrigerated and pre-incubated for 2h. There was a reduction (p<0,05) on SMI and AI due simply to incubation, even in the absence of Ca2+Ion. The 2µM concentration of this substance was more effective to induce acrosome reaction than 1µM. FITC-PNA and IP fluorocromes bound spermatozoa at the expected sites. However, proportion of marked cells varied randomly during pre-incubation, and didn’t correlate (p>0,1) with SMI. IA evaluated by FGRB staining showed positive correlation (r=0,77; p<0,0001) with SMI, decreasing (p<0,0001) during incubation. Cooling was disadvantageous compared to maintaining semen at room temperature, since it was deleterious to spermatozoa membranes and function, and made those cells capable to answer the Ca2+Ion challenge, a characteristic observed in capacitated spermatozoa. Ca2+Ion induced acrosome reaction assay must be improved to allow accurate evaluation of sperm capacitation on ocelots. FGRB staining associated to SMI evaluation was more efficient and easier to perform, than FITC-PNA/IP technique, for AI and SV investigation.

Orientador: Luis Guillermo Bahamondes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-19T05:07:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hermanny_Alexia_D.pdf: 843759 bytes, checksum: 4b2ff42ff4ef1f995e85e5f8b86bf7f2 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O mecanismo de ação do levonorgestrel (LNG) na anticoncepção de emergência (AE) ainda não está totalmente esclarecido e seu efeito nas funções espermáticas também não está explicado. Os objetivos deste trabalho foram avaliar se o LNG, em dose igual à observada após a ingestão oral para AE, poderia afetar espermatozoides expostos in vitro à tuba uterina humana e realizar uma revisão bibliográfica sobre o efeito do LNG nas diferentes funções espermáticas. Foram realizados 15 experimentos. As tubas uterinas foram removidas através de mini-laparotomias e foram perfundidas com uma suspensão contendo 1x106 espermatozoides móveis, com e sem LNG. A tuba correspondente ao lado onde o folículo dominante estava presente recebeu a suspensão com LNG em pacientes alternados. Após um período de incubação de 4 horas, o istmo e a ampola de cada tuba foram separados. Cada segmento foi lavado separadamente e o material obtido foi avaliado quanto ao número de espermatozoides móveis recuperados, número de espermatozoides aderidos ao epitélio tubário e taxa de reação acrossômica (RA). A presença do LNG não afetou significativamente o número de espermatozoides móveis recuperados do istmo e da ampola, e não afetou o número de espermatozoides aderidos ao epitélio tubário. O LNG também não influenciou a taxa de RA. Diferenças significativas também não foram observadas quando o lado ovulatório foi considerado. A revisão bibliográfica realizada deixou evidente que existem poucos estudos que analisam a influência do LNG como AE sobre as funções espermáticas, apesar de este ser um possível mecanismo de ação. Além disso, os estudos revisados utilizam diferentes métodos de avaliação e os resultados são, muitas vezes, contraditórios. De acordo com os resultados observados na literatura, quando o LNG é usado na AE, provavelmente não atinge concentração plasmática suficiente para ser reconhecido pelos receptores de progesterona (P). Resultados positivos só foram observados quando a dose de LNG utilizada nos experimentos foi comparável ao sistema intrauterino liberador de LNG (SIU-LNG), ou seja, muito maior que a utilizada na AE. O LNG, em dose similar à observada no plasma após a ingestão oral para AE, não afetou o número, a aderência ao epitélio tubário, a distribuição e a taxa de RA de espermatozoides na tuba uterina humana, in vitro. De acordo com os resultados observados na literatura, se o LNG, na concentração utilizada para AE, afeta ou não a função espermática ainda não está claro, e mais estudos são necessários / Abstract: The mechanism of action of levonorgestrel (LNG) as emergency contraception (EC) is still under debate and the effect upon sperm function is partially explained. The aim of this study was to assess if LNG in a similar dose to those observed in serum after oral intake for EC could affect the spermatozoa when exposed in vitro to human tubes and also to give an overview of the effect of LNG as EC on several sperm functions. Fifteen mini-laparotomies were performed, the ovulatory side was recorded and both tubes were removed and perfused with a suspension of 1x106 of motile spermatozoa, one with LNG and the other without it. After an incubation period of 4hours the tubes were cut to separate the isthmus and the ampulla. Each segment was flushed and the material was evaluated regarding the motile sperm number, the number of spermatozoa adhering to the oviductal epithelium and acrosome reaction (AR) rate. The addition of LNG did not significantly affect the number of recovered spermatozoa neither at the isthmus nor at the ampulla or the number of recovered spermatozoa adhered at the human tubal epithelium. Additionally, LNG did not influence the rate of AR. There were no significant differences even when the ovulatory side was taken into account. The present review showed that there are few studies which focus on the influence of LNG as EC upon sperm functions; albeit it is a plausible mechanism of action. Additionally, the different studies used different methods of evaluation and the results were in many cases contradictories. According to the results observed at the literature, when LNG is used as EC, it is probable that the drug does not achieved sufficient serum concentrations in order to be recognized by the progesterone (P) receptors. Positive results only were observed when the dose of LNG used in the experiments was much higher (comparable to the LNG-IUS) than the proposed for EC. LNG in a similar dose to that observed in serum after oral intake for EC did not affect the number, the adhesion to tubal epithelium, distribution, and AR rate of spermatozoa at the human Fallopian tubes in vitro. According to the results observed at the literature, if the LNG in doses used for EC, affects sperm function or not, it is still uncertain and warrants further studies / Doutorado / Fisiopatologia Ginecológica / Doutor em Ciências da Saúde

>Magister Scientiae - MSc / Cissampelos capensis, is commonly known by the Afrikaans name ‟dawidjies” or ‟dawidjieswortel”. C. capensis is the most important and best known medicinal plant of the family Menispermaceae used by the Khoisan and other rural people in the western regions of South Africa. Among numerous other ailments, it is traditionally taken to treat male fertility problems. Yet, no studies have investigated the effects of this plant or its extracts on human spermatozoa. The aim of study was to investigate the effects of C. capensis rhizome extracts on sperm function.

Made available in DSpace on 2016-05-02T13:55:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Laila Pereira da Silva Dissertacao.pdf: 2576409 bytes, checksum: d8ddb33c748f481b6487512d8f098802 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The in vitro production (IVP) of bovine embryos despite already used on a commercial scale, presents high variability in the results, that can often be attributed to the fertilization step. Therefore, it is important to research factors related to semen, such as sperm capacitation process. The aim of the study was to evaluate theophylline or its combination with heparin as possible replacement capacitation agent in the development of in vitro produced embryos and in acrosome reaction of sperm cells. The experiment was carried out with 4 bulls and 3 treatments, with 12 experimental groups. Each bull was evaluated in all treatments as described below: Treatment 1 (T1): Heparin - 10mg / ml; Treatment 2 (T2): Theophylline - 5 mM; Treatment 3 (T3): Heparin (10 mg / ml) + theophylline (5mM). The bulls semen was thawed and exposed to incubation in three treatments for 0, 6, 12 and 18h, subsequently stained with Trypan blue / Giemsa and analyzed by electron microscopy for assessment of the acrosome reaction. For IVP of embryos capacitation agents added to fertilization medium were evaluated utilizing the same bulls. In sperm analysis, real acrosome reaction rate was higher (p<0,05) at 0h time while the higher dead spermatozoa rate (p<0,05) was observed at 12 h (84,46 ± 5,82 ) and 18h (86,75 ± 4,19). The IVP embryos rate (37,97 ± 13) and the hatching rate (33,50 ± 14) were higher (p<0,05) in heparin treatment. There was no influence of bull or treatments (p> 0.05) in the acrosome reaction analysis. The use of theophylline as a capacitation agent decreased embryo production rates in IVF, however was as efficient as heparin in acrosome reaction induction. / A produção in vitro de embriões (PIVE) bovinos, apesar de já utilizada em escala comercial, apresenta elevada variabilidade em seus resultados, que pode frequentemente ser atribuída à etapa de fertilização. Sendo assim, torna-se importante o estudo dos fatores relacionados ao sêmen, como o processo de capacitação espermática. O objetivo do estudo foi avaliar a teofilina como agente de capacitação substituto ou associado à heparina no desenvolvimento de embriões produzidos in vitro e sobre a reação acrossômica das células espermáticas. O experimento foi realizado com 4 touros e 3 tratamentos, totalizando 12 grupos experimentais. Cada touro foi avaliado em cada tratamento descrito a seguir: Tratamento 1 (T1): Heparina - 10µg/mL; Tratamento 2 (T2): Teofilina 5 mM; Tratamento 3 (T3): Heparina (10µg/mL) + Teofilina (5mM). O sêmen dos touros foi descongelado e submetido à incubação com os três tratamentos por 0, 6, 12 e 18h, posteriormente corados com Trypan blue/ Giemsa e analisados em microscopia eletrônica para avaliação da reação acrossômica. Para a PIVE os agentes de capacitação adicionados aos meios de fertilização foram testados utilizando os mesmos touros. Na análise espermática a taxa de reação acrossômica verdadeira foi maior (p<0,05) no tempo 0h enquanto para os espermatozoides mortos foi observada maior taxa (p<0,05) nos tempos de 12h (84,46 ± 5,82) e 18h (86,75 ± 4,19). A taxa de embriões produzidos na PIVE (37,97 ± 13) e a taxa de eclosão (33,50 ± 14) foram maiores (p<0,05) para o tratamento heparina. Não houve influência de touro ou de tratamentos (p>0,05) na análise de reação acrossômica. A utilização da teofilina como agente de capacitação reduziu as taxas de produção embrionária na fertilização in vitro, no entanto foi tão eficiente quanto à heparina na indução da reação do acrossoma.

El objetivo de este trabajo ha sido evaluar la capacitación y reacción acrosómica de espermatozoides de verraco eyaculados lavados a través de un gradiente de percoll y no lavados e incubados en medio de fecundación M199 suplementado con progesterona o con complejos cumulus-ovocito así como la penetración espermática de estos con ovocitos homólogos madurados in vitro. La determinación de la capacitación se realizó mediante el uso de lectinas (PNA, SJA y ECA) y citometría de flujo. Los resultados mostraron que la progesterona posee efecto protector sobre la vitalidad espermática y los mayores porcentajes de reacción acrosómica ocurren ente los 45-90 minutos de incubación, En cuanto a la penetración espermática no hubo diferencias entre espermatozoides lavados y no lavados. / The purpose of the present study was to evaluate the sperm capacitation and acrosome reaction of spermatozoa washed in Percoll and unwashed undergo in an in vitro incubation system with progesterone or cumulus-oocyte and the penetration rate in homologous oocytes matured in vitro. The evaluation was done with lectin (PNA, SJA and ECA) and flow cytometry. The results shown that progesterone had a protective effect on sperm vitality and the highest percentages of acrosome reaction were obtained between 45-90 minutes of incubation. The penetration rate was similar between washed and unwashed spermatozoa.

During mammalian fertilization, the exposure of the inner acrosomal membrane (IAM) after acrosomal exocytosis is essential for the secondary binding between sperm and zona pellucida (ZP) of the oocyte, a prerequisite for sperm penetration through the ZP. The identification of the sperm protein(s) responsible for secondary binding has posed a challenge for researchers. We were able to isolate a sperm head fraction in which the IAM was exposed. Attached to the IAM was an electon dense layer, which we termed the IAM extracellular coat (IAMC). The IAMC was also observable in acrosome reacted sperm. High salt extraction removed the IAMC including a prominent 38 kDa polypeptide, referred to as IAM38. Antibodies raised against IAM38 confirmed its presence in the IAMC of intact, sonicated, and acrosome-reacted sperm. Sequencing of IAM38 revealed it as the ortholog of porcine SP38, a protein that was found to bind specifically to ZP2 but whose intra-acrosomal location was not known. We showed that IAM38 occupied the leading edge of sperm contact with the zona pellucida during fertilization, and that secondary binding and fertilization were inhibited in vitro by antibodies directed against IAM38. As for the mechanism of secondary sperm-zona binding by IAM38, we provided evidence that the synthetic peptide derived from the ZP2-binding motif of IAM38 had a competitive inhibitory effect on both sperm-zona binding and fertilization while its mutant form was ineffective. In summary, our study provides a novel approach to obtain direct information on the peripheral and integral protein composition of the IAM and consolidates IAM38 as a genuine secondary sperm-zona binding protein. In addition, our investigation also provides an ultrastructural description of the origin, expression and assembly of IAM38 during spermatogenesis. It shows that IAM38 is originally secreted by the Golgi apparatus as part of the dense contents of the proacrosomic granules but later, during acrosome capping phase of spermiogenesis, is redistributed to the inner periphery of the acrosomal membrane. This relocation occurs at the time of acrosomal compaction, an obligatory structural change that fails to occur in Zpbp1-/- knockout mice, which do not express IAM38 and are infertile. / Thesis (Ph.D, Anatomy & Cell Biology) -- Queen's University, 2008-11-27 15:33:50.226

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-29Bitstream added on 2014-06-13T20:14:37Z : No. of bitstreams: 1 pereira_llv_me_sjrp.pdf: 1182871 bytes, checksum: 6053df49fe569dc60c6513fafdffaa9d (MD5) / No presente trabalho verificamos que os testículos possuem morfologias diferentes podendo ser arredondados, arredondados/espiralados ou alongados/espiralados. Com relação à morfometria das células em prófase I, B. micantulum e R. zela foram as que apresentaram as menores células, G. f. flavus foi a que apresentou maior tamanho e R. c. crassifemur e M. brasiliensis apresentaram tamanho intermediário. A avaliação da espermatogênese nos permitiu concluir que as características observadas são semelhantes às das outras espécies de Heteroptera, descritas na literatura, diferindo apenas com relação à morfologia dos testículos, o número de cromossomos e o sistema cromossômico do sexo. A análise das ultraestruturas observadas durante a espermatogênese de Gelastocoris flavus flavus e Martarega uruguayensis mostraram a presença de várias mitocôndrias pequenas e uniformemente distribuidas pelo citoplasma em células em profase I, de ambas espécies, que foram se unindo formando o complexo mitocondrial, que possui no seu interior as mitocôndrias enoveladas, posteriormente este complexo mitocondrial se divide em duas estruturas denominadas derivados mitocondriais, que se dispõem bilateralmente ao axonema. O axonema dessas espécies possui o padrão de 9+9+2. A formação do acrossomo inicia-se nos primeiros estágios da espermiogênese sendo composto de muitas vesículas acrossomais que se unem formando uma única estrutura, sendo observada regiões e algumas estruturas mais coradas em seu interior. Basicamente o processo de espermiogênese não diferiu entre as duas espécies analisadas / In this study, we found different morphologies for testes of the Heteroptera species Belostoma anurum, B. micantulum, Gelastocoris angulatus, G. flavus flavus, Rheumatobates crassifemur crassifemur, Buenoa amnigenus, B. unguis, Martarega brasiliensis, M. membranacea, M. uruguayensis, Rhagovelia tenuipes and R. zela. They can by round, round/spiral and elongated/spiral. The size of prophase I cells also varied, being the smallest ones detected in B. micantulum and R. zela, the largest in G. f. flavus, and the intermediate in R. c. crassifemur and M. brasiliensis. The analyses of spermatogenesis allowed us to conclude that, in the studied species, the features are similar to those of other previously described Heteroptera species, differing only as to the testicular morphology, the chromosome number, and the sex chromosome system. Ultrastructural analysis of the spermatogenesis showed several small mitochondrias evenly distributed throughout the cytoplasm, in cells at prophase I of G. f. flavus and M. uruguayensis. The small mitochondrias joined to form the mitochondrial complex. Later, this mitochondrial complex divided into two structures called mitochondrial derivatives, located bilaterally to the axoneme. The axoneme of these species showed the flagellar pattern 9+9+2. The acrosome started to be formed in the early stages of spermiogenesis, being composed of many acrosome vesicles that join to form a single structure. Some regions within this structure were more strongly stained. Basically the process of spermiogenesis did not differ between the species G. f. flavus and M. uruguayensis

Orientador: Sony Dimas Bicudo / Banca: Rui Machado / Banca: Jairo Pereira Neves / Banca: César Roberto Esper / Banca: Cezinande de Meira / Resumo: Objetivando testar a ação do colesterol, desmosterol, ácido oléico-linoléico ou Q-Iactoalbumina sobre os espermatozóides ovinos, alíquotas de sêmen de 25 carneiros foram submetidas à criopreservação após tratamento com essas substâncias. O sêmen foi avaliado antes do processamento e após a refrigeração, descongelação e incubação quanto à, cinética pela análise subjetiva e computadorizada (CASA), morfologia, avaliação simultânea da integridade da membrana plasmática (IMP) e do acrossomo (IAC) e do potencial de membrana mitocondrial (PMM) pela associação da aglutinina de Pisum sativum conjugada ao isotiocianato de fluoresceína (FITC-PSA), iodeto de propídio (PI) e JC-1 e, status de capacitação pela c10rtetraciclina (CTC). A influência dos aditivos em poucos parâmetros não foi suficiente para sugerir a superioridade de qualquer um dos tratamentos. A criopreservação provocou prejuízos à cinética, IMP, IAC, PMM, além de induzir a capacitação e reação do acrossomo. Foram observadas diferenças entre grupos de carneiros quanto ao status de capacitação no sêmen in natura, assim como na sensibilidade desse sêmen à crioinjúria e criocapacitação. Após a descongelação, as mudanças semelhantes à capacitação foram maiores nos animais de menor IMP. A segregação dos carneiros de acordo com a crioresistência da membrana plasmática norteou o comportamento de vários outros parâmetros. Conclui-se, que o colesterol, desmosterol, ácido oléico-linoléico e alactoalbumina não protegem o sêmen ovino contra as crioinjúrias, que a congelação-descongelação é mais danosa que a refrigeração e, que existem diferenças entre grupos de indivíduos relacionadas à crioresistência e criocapacitação espermática. / Abstract: In order to evaluate the proteeting aetion of some substanceson ram spermatozoa, semen samples of 25 rams were colleeted and submitted to cryopreservation after treatment with cholesterol, desmosterol, oleic-linoleic acid or Q-Iactalbumin. Before the processing and after the procedures of cooling, freezing-thawing and incubation, semen was evaluated as to kínetcs by subjective and computerized analyses (CASA), morphology, simultaneously to plasma membrane integrity (PMI), acrosome integrity (ACI) and mitochondrial membrane potential (MMP) by isothiocyanate-conjugated Pisum sativum (FITCPSA), propidium iodide (PI) and JC-1 combination and as to sperm capacitation and acrosome reaction determined by chlortetracycline (CTC) assay. The influence resulted from the additives in a few parameters was not enough to suggest the superiority of any treatments. The cryopreservation process, especially the freezing-thawing, promotes damages to kinetics, PMI, ACI, MMP and induees accelerated eapacitation and acrosome reaction in spermatozoa. Differenees among groups of rams were observed regarding capacitation status in fresh semen as well as the sensibility of their semen to cryoinjury and cryocapacitation. Higher and more accelerated capacitation-like ehanges were observed in groups of rams presenting lower plasmatic membrane cryoresistance after thawing. The segregation of rams in different levels of PMI influenced the behavior of several other parameters. It was concluded that cholesterol, desmosterol, oleic-Iinoleic acid and Q-Iactalbumin do not protect the ram semen against the cryoinjuries as well as freezing-thawing is more harmful than cooling. Important differenees among groups of individuais were noticed as for the spermatozoa resistance to the damages provoked by cryopreservation such as the eryocapacitation susceptibility. / Doutor