Estudos têm demonstrado a importância da mitocôndria para a funcionalidade do espermatozoide, referindo-a como a principal fonte de energia para a motilidade e a homeostase celular. No entanto, para algumas espécies animais, estudos recentes indicam que a glicólise parece ser o principal mecanismo de produção de ATP para a motilidade espermática, superior à fosforilação oxidativa. Em ovinos estudos envolvendo o metabolismo energético do espermatozoide são necessários não apenas pelo seu interesse zootécnico, mas também como modelo experimental para bovino, espécie na qual este mecanismo é também pouco conhecido. Apesar da importância da mitocôndria para o metabolismo celular durante a fosforilação oxidativa, são produzidos metabólitos denominados Espécies Reativas de Oxigênio, as quais possuem um papel fundamental em diversos processos fisiológicos. No entanto, um eventual desequilíbrio entre a produção de EROs e os mecanismos antioxidantes caracteriza o estresse oxidativo, que pode ser letal para as células espermáticas. Ademais, estudos anteriores relacionam as disfunções mitocondriais causadas pela criopreservação espermática ao estresse oxidativo e a diminuição da atividade mitocondrial. Desta forma, acreditamos que injúrias mitocondriais durante a criopreservação são a origem da produção excessiva de fatores pró-oxidativos e, em última análise, causadores dos danos espermáticos pós-descongelação e diminuição da motilidade. Em face do exposto, a hipótese central do presente experimento é que o espermatozoide ovino, após despolarização mitocondrial por desacoplamento da fosforilazação oxidativa e suplementação para a glicólise, é capaz de manter a produção de ATP e, consequentemente, a motilidade espermática. Ainda, um leve desacoplamento mitocondrial é benéfico para os espermatozoides durante a criopreservação por diminuir as crioinjúrias mediadas por disrupções mitocondriais. Em relação aos nossos estudos de fisiologia, observamos no experimento 1 que os espermatozoides ovinos, mesmo apresentando suas mitocôndrias despolarizadas são capazes de manter a motilidade total. Este resultado nos sugere que a via glicolítica possivelmente é capaz de manter a motilidade espermática. Por outro lado, o desacolpamento mitocondrial alterou os padrões do movimento espermático, nos sugerindo que a mitocôndria possui um papel mais importante na qualidade do movimento espermático do que na motilidade total. Ainda, no experimento 2 observamos que a via glicolítica, após ser estimulada, é capaz de manter os níveis de ATP, os padrões de cinética espermática e a homeostase oxidativa dos espermatozoides epididimários bovinos submetidos ao desacoplamento mitocondrial. Em relação ao nosso estudo aplicado (experimento 3), observamos que os espermatozoides ovinos criopreservados submetidos à um leve desacoplamento mitocondrial concomitantemente à estimulação da via glicolítica apresentaram maior motilidade, menor peroxidação lipídica, menor susceptibilidade da cromatina à denaturação ácida e maior potencial de membrana mitocondrial. Estes resultados nos indicam que um leve desacoplamento mitocondrial durante a criopreservação espermática é capaz de proteger as mitocôndrias contra as crioinjúrias e consequentemente melhorar a qualidade espermática pós-descongelação. / Studies have demonstrated the importance of mitochondria in the sperm functionality, referring to it as the main source of energy for motility and cellular homeostasis. However, for some animal species, recent studies indicate that glycolysis seems to be the main mechanism ATP production for sperm motility, higher than the oxidative phosphorylation. In ovine studies involving energy metabolism of sperm are required not only for their livestock interest, but also as an experimental model for bovine species in which this mechanism is also unknown. Despite the importance of mitochondria for cellular metabolism during oxidative phosphorylation, they are produced metabolites called reactive oxygen species, which have a key role in many physiological processes. However, any imbalance between ROS and antioxidant mechanisms characterizes oxidative stress, which may be lethal for the sperm cells. Moreover, previous studies relate to mitochondrial dysfunction caused by oxidative stress on sperm cryopreservation and decreased mitochondrial activity. Thus, we believe that mitochondrial injury during cryopreservation are the source of excessive production of pro-oxidative factors and ultimately, causing the post-thaw sperm damage and decrease in motility. In view of the above, the central hypothesis of this experiment is that the ovine sperm after mitochondrial depolarization by uncoupling of oxidative phosphorylation and glycolysis supplementation is capable of maintaining the ATP production and consequently sperm motility. Additionally, a mild mitochondrial uncoupling is beneficial for spermatozoa during cryopreservation by decreasing the cryoinjuries mediated by mitochondrial disruption. Regarding our physiology studies, we observed in experiment 1 that the ovine sperm, even with their depolarized mitochondria are able to maintain total motility. This result suggests that the glycolytic pathway is possibly able to maintain motility. Moreover, the fact that mitochondrial uncoupling altered sperm movement patterns suggests that mitochondria has a more important role in the quality of sperm kinetic than the total motility. Furthermore, in the experiment 2 we observed that glycolytic pathway, after being stimulated, is able to maintain ATP levels, sperm kinetics patterns and oxidative homeostasis of bovine epididymal spermatozoa submitted to mitochondrial uncoupling. Regarding our applied study (Experiment 3), we observed that cryopreserved ovine sperm submitted to mild mitochondrial uncoupling concurrently with glycolysis stimulation showed increased motility, lower lipid peroxidation, lower susceptibility of chromatin to acid denaturation and higher mitochondrial membrane potential. These results indicate that a slight mitochondrial uncoupling during sperm cryopreservation can protect mitochondria against cryoinjuries and hence improve the post-thaw spermatozoa quality.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-20032017-170229 |
| Date | 05 December 2016 |
| Creators | Losano, João Diego de Agostini |
| Contributors | Nichi, Marcilio |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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