Microscopic sperm head damage and abnormalities as heat stress indicators in Australian Merino rams (Ovis aries) in Northern Patagonia, Argentina / Danos e anormalidades microscópicas das cabeças espermáticas como indicadores de estresse por calor em carneiros Merino Australiano (Ovis aries) da Patagônia Norte, Argentina

In Northern Patagonia, the mating season starts on March 15th, when rams are submitted to summer temperatures. Exposure of rams to heat stress increases the prevalence of microscopic damage to spermatozoa, morphological abnormalities, and reductions in fertility. This study assesses the adaptive capabilities of six unshorn and six shorn Australian Merino rams, half of which were treated in a heat chamber for eight hours for five days, gradually reaching a temperature of up to 40 °C. Microscopic damage, abnormalities and ultramicroscopic alterations of the plasma membrane and the acrosome of sperm head were analysed. There were significant differences in the percentage of tailless spermatozoa and proximal cytoplasmic droplets between post-treatment periods. Temperature primarily affected the shorn rams and the sperm heads during spermiogenesis. Submicroscopic alterations were observed when the plasma membrane was present in the anterior segment. These alterations can be intact, waved, or dilated. When the plasma membrane was absent, the acrosome might be intact, dilated, and waved. In addition, the outer acrosomal membrane may completely lose its contents or have a nude nucleus. The plasma membrane assumes a waved shape as a result of the effect of temperature on the epididymis. According to this study, the tailless head, proximal cytoplasmic droplets, and the ultramicroscopic categories studied were robust indicators of semen heat stress. After ten weeks, the sperm head recovered its normal shape. Unshorn rams are better adapted to summer heat stress than shorn ones. Microscopy and transmission electron microscopy alterations have been shown to be excellent indicators of thermal stress in Australian Merino rams and may be useful tools to help sheep farmers choose when to begin the mating season, which will vary depending on the environmental conditions of the summer.(AU)

Na Patagônia Norte, os ovinos têm sua estação de acasalamento iniciada em 15 de março, portanto, ficam sujeitos às temperaturas do verão. A exposição de carneiros a estresse térmico aumenta a prevalência de danos microscópicos e anomalias morfológicas nos espermatozoides, que implica uma redução na fertilidade. Este trabalho avaliou a capacidade adaptativa de carneiros Merino Australiano com lã (N = 6) e tosquiados (N = 6): metade ficou ao ar livre e outra metade foi mantida em uma câmara climática por oito horas, durante cinco dias, chegando gradualmente a uma temperatura máxima de 40 °C. Foram analisados danos microscópicos, anormalidades e alterações ultramicroscópicas da membrana plasmática e do acrossoma da cabeça dos espermatozoides. Os resultados microscópicos confirmaram a existência de diferença significativa na porcentagem de espermatozoides sem cauda e com gota citoplasmática proximal, entre os ejaculados pós-tratamento. A temperatura afetou os carneiros tosquiados, principalmente a cabeça de seus espermatozoides, durante a espermatogênese. Alterações submicroscópicas foram observados na membrana plasmática quando ela estava presente no segmento anterior: quando não intacta, ficava ondulada ou dilatada. Quando a membrana plasmática estava ausente, o acrossoma podia se apresentar ondulado ou dilatado. Além disso, sob efeito do calor, a membrana acrossomal externa pode perder completamente seu conteúdo ou apresentar núcleo desnudo. A membrana plasmática assume uma forma ondulada pelo efeito da temperatura no epidídimo. Depois de dez semanas, a cabeça dos espermatozoides recuperou sua forma normal. Como demonstrado neste estudo, a cabeça sem cauda, as gotas citoplasmáticas proximais e as categorias ultramicroscópicas estudadas são indicadores do efeito do estresse térmico no sêmen, e os carneiros com maior cobertura de lã se adaptam melhor ao estresse por calor. Alterações de microscopia e de microscopia eletrônica de transmissão têm se mostrado excelentes indicadores de estresse por calor em carneiros Merino Australiano e podem ser ferramentas úteis para ajudar criadores de ovelhas a escolher quando começar a época de acasalamento, o que irá variar de acordo com as condições ambientais do verão.(AU)

Microscopic sperm head damage and abnormalities as heat stress indicators in Australian Merino rams (Ovis aries) in Northern Patagonia, Argentina / Danos e anormalidades microscópicas das cabeças espermáticas como indicadores de estresse por calor em carneiros Merino Australiano (Ovis aries) da Patagônia Norte, Argentina

In Northern Patagonia, the mating season starts on March 15th, when rams are submitted to summer temperatures. Exposure of rams to heat stress increases the prevalence of microscopic damage to spermatozoa, morphological abnormalities, and reductions in fertility. This study assesses the adaptive capabilities of six unshorn and six shorn Australian Merino rams, half of which were treated in a heat chamber for eight hours for five days, gradually reaching a temperature of up to 40 °C. Microscopic damage, abnormalities and ultramicroscopic alterations of the plasma membrane and the acrosome of sperm head were analysed. There were significant differences in the percentage of tailless spermatozoa and proximal cytoplasmic droplets between post-treatment periods. Temperature primarily affected the shorn rams and the sperm heads during spermiogenesis. Submicroscopic alterations were observed when the plasma membrane was present in the anterior segment. These alterations can be intact, waved, or dilated. When the plasma membrane was absent, the acrosome might be intact, dilated, and waved. In addition, the outer acrosomal membrane may completely lose its contents or have a nude nucleus. The plasma membrane assumes a waved shape as a result of the effect of temperature on the epididymis. According to this study, the tailless head, proximal cytoplasmic droplets, and the ultramicroscopic categories studied were robust indicators of semen heat stress. After ten weeks, the sperm head recovered its normal shape. Unshorn rams are better adapted to summer heat stress than shorn ones. Microscopy and transmission electron microscopy alterations have been shown to be excellent indicators of thermal stress in Australian Merino rams and may be useful tools to help sheep farmers choose when to begin the mating season, which will vary depending on the environmental conditions of the summer.(AU)

Na Patagônia Norte, os ovinos têm sua estação de acasalamento iniciada em 15 de março, portanto, ficam sujeitos às temperaturas do verão. A exposição de carneiros a estresse térmico aumenta a prevalência de danos microscópicos e anomalias morfológicas nos espermatozoides, que implica uma redução na fertilidade. Este trabalho avaliou a capacidade adaptativa de carneiros Merino Australiano com lã (N = 6) e tosquiados (N = 6): metade ficou ao ar livre e outra metade foi mantida em uma câmara climática por oito horas, durante cinco dias, chegando gradualmente a uma temperatura máxima de 40 °C. Foram analisados danos microscópicos, anormalidades e alterações ultramicroscópicas da membrana plasmática e do acrossoma da cabeça dos espermatozoides. Os resultados microscópicos confirmaram a existência de diferença significativa na porcentagem de espermatozoides sem cauda e com gota citoplasmática proximal, entre os ejaculados pós-tratamento. A temperatura afetou os carneiros tosquiados, principalmente a cabeça de seus espermatozoides, durante a espermatogênese. Alterações submicroscópicas foram observados na membrana plasmática quando ela estava presente no segmento anterior: quando não intacta, ficava ondulada ou dilatada. Quando a membrana plasmática estava ausente, o acrossoma podia se apresentar ondulado ou dilatado. Além disso, sob efeito do calor, a membrana acrossomal externa pode perder completamente seu conteúdo ou apresentar núcleo desnudo. A membrana plasmática assume uma forma ondulada pelo efeito da temperatura no epidídimo. Depois de dez semanas, a cabeça dos espermatozoides recuperou sua forma normal. Como demonstrado neste estudo, a cabeça sem cauda, as gotas citoplasmáticas proximais e as categorias ultramicroscópicas estudadas são indicadores do efeito do estresse térmico no sêmen, e os carneiros com maior cobertura de lã se adaptam melhor ao estresse por calor. Alterações de microscopia e de microscopia eletrônica de transmissão têm se mostrado excelentes indicadores de estresse por calor em carneiros Merino Australiano e podem ser ferramentas úteis para ajudar criadores de ovelhas a escolher quando começar a época de acasalamento, o que irá variar de acordo com as condições ambientais do verão.(AU)

Head morphometry and chromatin instability in normal boar spermatozoa and in spermatozoa with cytoplasmic droplets

In boar studs, morphological analyses are used to evaluate sperm quality and there by categorize ejaculates as either approved or rejected. Normally, morphological characteristics correlate with chromatin disorders, but studies to date have only considered the average of abnormalities; cells were not segregated as normal or abnormal. The aim of this study was to assess whether the presence of cytoplasmic droplets was associated with morphometric characteristics and chromatin instability of spermatozoa heads. Morphological analyses were performed on semen from 11 boars using phase contrast microscopy (200 cells per sample). Normal cells were differentiated from those with cytoplasmic droplets and both types were evaluated separately. Photomicrographs were acquired ofnormal spermatozoa (Group NOR, N = 1,207) as well as spermatozoa with proximal and distal cytoplasmic droplets (Group DROP, N = 725). Sperm-head morphometry and chromatin structure were evaluated using the toluidine blue technique. Spermatozoa heads in the DROP group were longer (8.37 ± 0.60 × 8.31 ± 0.53; P = 0.025), narrower (4.16 ± 0.21 × 4.19 ± 0.19; P = 0.03), And more symmetric on the sides (0.973 ± 0.012 × 0.971 ± 0.011; P = 0.007) than were spermatozoa heads of the NOR group. The DROP group also had a greater average ellipticity (0.335 ± 0.034 × 0.329 ± 0.031; P= 0.0004),a greater percentage of decondensed chromatin (2.71 ± 3.87 × 2.28 ± 1.38; P < 0.0008), and a greater chromatin heterogeneity (4.66 ± 1.40 × 4.40 ± 1.42;P < 0.0001). A greater frequency of semen collection results in a shorter period of cell maturation and this probably affected the degree of chromatin condensation and the cytoplasmic droplet migration, with concomitant effect onthe head morphometry measurements.

Head morphometry and chromatin instability in normal boar spermatozoa and in spermatozoa with cytoplasmic droplets

In boar studs, morphological analyses are used to evaluate sperm quality and there by categorize ejaculates as either approved or rejected. Normally, morphological characteristics correlate with chromatin disorders, but studies to date have only considered the average of abnormalities; cells were not segregated as normal or abnormal. The aim of this study was to assess whether the presence of cytoplasmic droplets was associated with morphometric characteristics and chromatin instability of spermatozoa heads. Morphological analyses were performed on semen from 11 boars using phase contrast microscopy (200 cells per sample). Normal cells were differentiated from those with cytoplasmic droplets and both types were evaluated separately. Photomicrographs were acquired ofnormal spermatozoa (Group NOR, N = 1,207) as well as spermatozoa with proximal and distal cytoplasmic droplets (Group DROP, N = 725). Sperm-head morphometry and chromatin structure were evaluated using the toluidine blue technique. Spermatozoa heads in the DROP group were longer (8.37 ± 0.60 × 8.31 ± 0.53; P = 0.025), narrower (4.16 ± 0.21 × 4.19 ± 0.19; P = 0.03), And more symmetric on the sides (0.973 ± 0.012 × 0.971 ± 0.011; P = 0.007) than were spermatozoa heads of the NOR group. The DROP group also had a greater average ellipticity (0.335 ± 0.034 × 0.329 ± 0.031; P= 0.0004),a greater percentage of decondensed chromatin (2.71 ± 3.87 × 2.28 ± 1.38; P < 0.0008), and a greater chromatin heterogeneity (4.66 ± 1.40 × 4.40 ± 1.42;P < 0.0001). A greater frequency of semen collection results in a shorter period of cell maturation and this probably affected the degree of chromatin condensation and the cytoplasmic droplet migration, with concomitant effect onthe head morphometry measurements.(AU)

Estudo do metabolismo energético durante a maturação espermática em bovinos.

A espermatogênese é um processo orquestrado e coordenado pelo qual os espermatozoides são produzidos. Ao final deste processo, o excesso de citoplasma presente nas espermátides é fagocitado, permanecendo um resíduo denominado de gota citoplasmática. Os espermatozoides em fase de maturação apresentam gota, que migra da região proximal para regiões mais distais da célula espermática. Estudos relacionam o remanescente citoplasmático à proteção antioxidante e à ativação metabólica de espermatozoides imaturos. Os mecanimos fisiológicos da maturação e os status oxidativo e metabólico em células epididimárias de bovinos são pobremente elucidados. Desta forma, foram realizados dois experimentos com o objetivo de caracterizar o status oxidativo e metabólico de espermatozoides bovinos durante a maturação espermática, e os possíveis papéis da gota citoplasmática envolvidas nesse processo. Para tal, amostras espermáticas foram recuperadas dos três segmentos epididimários (Cabeça, corpo e cauda) e submetidas às avaliações de cinética espermática (CASA) e testes morfofuncionais. Foram avaliadas as atividades das enzimas antioxidantes SOD e GPx e mensurados os níveis de ATP em cada amostra epididimária. Espermatozoides recuperados da cauda do epidídimo apresentaram maior porcentagem de células móveis e progressivas e elevados níveis de ATP em comparação aos demais grupos. As células provenientes do corpo apresentaram maior susceptibilidade à peroxidação lipídica e membranas plasmática e acrossomal lesionadas. Foi nesse segmento que também observamos a migração da gota e o início da aquisição da motilidade, e correlação negativa entre gota distal e susceptibilidade à peroxidação. Em amostras da cabeça, houve correlação positiva entre produção de EROs e níveis de ATP, e alto PMM; e correlação negativa entre atividade da SOD e susceptibilidade à peroxidação lipídica em amostras da cabeça. Não foram observadas diferenças significativas em relação ao potencial de membrana mitocondrial (PMM) e a atividade da SOD e da GPx entre os diferentes segmentos. Por meio dos principais resultados, pudemos sugerir que as células presentes na cauda do epidídimo apresentam o aparato energético ativo, devido à alta porcentagem de células móveis e níveis de ATP. As amostras provenientes do corpo evidenciam que é neste segmento em que a motilidade se inicia e que ocorre os principais remodelamentos de membrana. As correlações observadas nos permitem inferir que as mitocôndrias de espermatozoides bovinos imaturos já estivessem ativas desde o início da maturação, produzindo energia e EROs. Além disso, a correlação nos mostra o papel protetor da SOD contra à peroxidação lipídica. Paralelamente, sugerimos que a gota participe firmemente da ativação da motilidade e desempenhe papel antioxidante contra as EROs. Assim, concluímos que as modificações celulares inerentes ao processo de maturação e a presença da gota citoplasmática sejam cruciais no status oxidativo e metabólico de espermatozoides bovinos imaturos, afim desenvolver a capacidade fecundante do espermatozoide.

Spermatogenesis is an orchestrated and coordinated process by which sperm are produced. In the end of this process, the excess cytoplasm present in the spermatids is phagocytosed, remaining a called cytoplasmic droplet. Spermatozoa in the stage of maturation present cytoplasmic droplet, which migrates from the proximal region to more distal regions in sperm cell. Studies relate the cytoplasmic remnant to the antioxidant protection and to metabolic activation of immature sperma. The physiological mechanisms of maturation and the oxidative and metabolic status of bovine epididymal cells are poorly elucidated. Thus, two experiments aimed to characterize the oxidative and metabolic status of bovine sperm during epididymal maturation, and the possible cytoplasmic droplet roles involved in this process. For this, sperm samples were recovered from the three epididymal segments (Caput, corpus and cauda) and submitted to spermatic kinetics analysis (CASA) and morphofunctional tests. The activities of the antioxidant enzymes SOD and GPx were evaluated and the levels of ATP in each epididymal sample. Sperm cells recovered from the cauda of the epididymis showed a higher percentage of motile and progressive cells and high levels of ATP compared to the other groups. Cells from the corpus showed elevated susceptibility to lipid peroxidation and lesioned plasma and acrosomal membranes. It was in this segment that we also observed the migration of cytoplasmic droplet and the beginning of the acquisition of motility, and negative correlation between distal droplet and susceptibility to peroxidation. In samples from the caput, there was a positive correlation between ROS production and ATP levels, and high PMM; and negative correlation between SOD activity and susceptibility to lipid peroxidation in caput samples. No significant differences were observed in relation to mitochondrial membrane potential (PMM) and SOD and GPx activity among the different segments.By means of the main results, we could suggest that cells present in the cauda of the epididymis present the active energy apparatus, due to the high percentage of mobile cells. Samples from the corpus show that is in this segment that the motility begins and the main membrane remodeling occurs. The observed correlations allow us to infer that mitochondria of immature bovine sperm are already active since the beginning of maturation, producing energy and ROS. In addition, the correlation shows us the protective role of SOD against lipid peroxidation. In parallel, we suggest that cytoplasmic droplet participates firmly in the activation of motility and plays an antioxidant role against ROS. Thus, we conclude that the cellular modifications inherent in the sperm maturation process and the presence of cytoplasmic droplet are crucial in the oxidative and metabolic status of immature bovine spermatozoa, in order to develop fecundant capacity.

Efeitos da Administação de Ômega Três e Vitamina B12 sobre Aspectos Reprodutivos de Ratos Wistar e sua Correlação com a Temperatura Corpórea

Este trabalho tem como objetivo estudar os efeitos da administração do ômega três e/ou vitamina B12 sobre parâmetros espermáticos e histomorfométricos dos órgãos reprodutivos de ratos Wistar e sua correlação com a temperatura dessas regiões. Utilizou-se 16 ratos, divididos em quatro grupos (n=4 por grupo) que receberam injeções diárias por 30 dias, sendo: Grupo Controle solução salina; Grupo Ômega três óleo de peixe (Equaliv®) 1g/kg; Grupo B12 vitamina B12 (Monovin B12®) 3µg; e Grupo Ômega + B12 óleo de peixe 1g/kg e vitamina B12 3µg. Analisados morfologia espermática e as histomorfometrias foram avaliados pelo programa Motic Images Plus® versão 2.0. Diariamente, foram obtidas imagens termográficas de áreas do corpo (FLIR E40®, Suécia) e analisadas pelo programa Flir Tools 2.1®. Os dados foram submetidos à análise de variância e teste de Tukey a 5%. O ômega 3 reduziu o epitélio seminífero e a B12 minimizou esse efeito deletério (P 0,05). A temperatura da superfície do escroto foi superior no grupo B12 (P 0,05). Houve alta correlação positiva entre temperatura da superfície do escroto e porcentagem de gota citoplasmática distal (P = 0,678).

This work aims to study the effects of omega 3 and / or vitamin B12 administration on sperm and histomorphometric parameters of the reproductive organs of Wistar rats and their correlation with the temperature of these regions. Sixteen rats were divided into four groups (n = 4 per group) who received daily injections for 30 days, being: Control Group - saline solution; Group Omega three- fish oil (Equaliv®) 1g / kg; Group B12 - vitamin B12 (Monovin B12 ®) 3g; And Group Omega + B12 - fish oil 1g / kg and vitamin B12 3g. Analyzed sperm morphology and the histomorphometries were evaluated by the Motic Images Plus® version 2.0 program. On a daily basis, thermographic images of areas of the body (FLIR E40®, Sweden) were analyzed and analyzed by the Flir Tools 2.1® program. Data were submitted to analysis of variance and Tukey test at 5%. Omega 3 reduced the seminiferous epithelium and B12 minimized this deleterious effect (P 0.05). The surface temperature of the scrotum was higher in group B12 (P 0.05). There was a high positive correlation between scrotum surface temperature and distal cytoplasmic droplet percentage (P = 0.678).