Evolutionary EST analysis identifies rapidly evolving male reproductive proteins in Drosophila

Sequence comparisons of genomes or expressed sequence tags (ESTs) from related organisms provide insight into functional conservation and diversification. We compare the sequences of ESTs from the male accessory gland of Drosophila simulans to their orthologs in its close relative Drosophila melanogaster, and demonstrate rapid divergence of many of these reproductive genes. Nineteen (∼11%) of 176 independent genes identified in the EST screen contain protein-coding regions with an excess of nonsynonymous over synonymous changes, suggesting that their divergence has been accelerated by positive Darwinian selection. Genes that encode putative accessory gland-specific seminal fluid proteins had a significantly elevated level of nonsynonymous substitution relative to nonaccessory gland-specific genes. With the 57 new accessory gland genes reported here, we predict that ∼90% of the male accessory gland genes have been identified. The evolutionary EST approach applied here to identify putative targets of adaptive evolution is readily applicable to other tissues and organisms.

Multiple paternity in two natural populations (orchard and vineyard) of Drosophila.

Male mating success is an important fitness component in Drosophila. The seminal fluid conveyed with the sperm inhibits the proclivity of the female to remate and reduces her fitness. Nevertheless, females may remate before they have exhausted the sperm from the first male and consequently use sperm from both males. We have studied concurrent multiple paternity (CMP) in two Drosophila melanogaster populations, from an apple orchard and a vineyard just after harvest. CMP is high in both populations, somewhat greater than 50%; but it is not significantly higher in the vineyard, where the population density is much greater than in the orchard. Population density had been thought to be an important determinant of CMP incidence. We have used four gene loci coding for enzymes as independent markers for detecting CMP.

La riproduzione nei rettili: nuove prospettive e sviluppi futuri

L’allevamento in cattività dei rettili è in costante crescita negli ultimi anni e richiede conoscenze mediche sempre più specialistiche per far fronte ai numerosi problemi legati a questi animali. Il corretto approccio medico prevede una profonda conoscenza delle specie prese in esame dal momento che la maggior parte delle problematiche riproduttive di questi animali sono legate ad una non corretta gestione dei riproduttori. L’apparato riproduttore dei rettili è estremamente vario a seconda delle specie prese in considerazione. Sauri ed ofidi possiedono due organi copulatori denominati emipeni e posizionati alla base della coda caudalmente alla cloaca che vengono estroflessi alternativamente durante l’accoppiamento per veicolare lo spera all’interno della cloaca della femmina. In questi animali il segmento posteriore renale è chiamato segmento sessuale, perché contribuisce alla formazione del fluido seminale. Tale porzione, durante la stagione dell’accoppiamento, diventa più voluminosa e cambia drasticamente colore, tanto che può essere confusa con una manifestazione patologica. I cheloni al contrario possiedono un unico pene che non viene coinvolto nella minzione. In questi animali. I testicoli sono due e sono situati all’interno della cavità celomatica in posizione cranioventrale rispetto ai reni. I testicoli possono variare notevolmente sia come forma che come dimensione a seconda del periodo dell’anno. Il ciclo estrale dei rettili è regolato, come pure nei mammiferi, dagli ormoni steroidei. La variazione di questi ormoni a livello ematico è stata studiato da diversi autori con il risultato di aver dimostrato come la variazione dei dosaggi degli stessi determini l’alternanza delle varie fasi del ciclo riproduttivo. La relazione tra presenza di uova (anche placentari) ed alti livelli di progesterone suggerisce che questo ormone gioca un ruolo importante nelle riproduzione delle specie ovipare per esempio stimolando la vascolarizzazione degli ovidutti durante i tre mesi in cui si ha lo sviluppo delle uova. Il 17-beta estradiolo è stato descritto come un ormone vitellogenico grazie alla sua capacità di promuovere lo sviluppo dei follicoli e la formazione di strati protettivi dell’uovo. L’aumento del livello di estradiolo osservato esclusivamente nelle femmine in fase vitellogenica è direttamente responsabile della mobilizzazione delle riserve materne in questa fase del ciclo. Va sottolineato come il progesterone sia in effetti un antagonista dell’estradiolo, riducendo la vitellogenesi e intensificando gli scambi materno fetali a livello di ovidutto. Le prostaglandine (PG) costituiscono un gruppo di molecole di origine lipidica biologicamente attive, sintetizzate sotto varie forme chimiche. Sono noti numerosi gruppi di prostaglandine ed è risputo che pesci, anfibi, rettili e mammiferi sintetizzano una o più prostaglandine partendo da acidi grassi precursori. Queste sostanze anche nei rettili agiscono sulla mucosa dell’utero aumentandone le contrazioni e sui corpi lutei determinandone la lisi. La maturità sessuale dei rettili, dipende principalmente dalla taglia piuttosto che dall’età effettiva dell’animale. In cattività, l’alimentazione e le cure dell’allevatore, possono giocare un ruolo fondamentale nel raggiungimento della taglia necessaria all’animale per maturare sessualmente. Spesso, un animale d’allevamento raggiunge prima la maturità sessuale rispetto ai suoi simili in natura. La maggior parte dei rettili sono ovipari, ovvero depongono uova con guscio sulla sabbia o in nidi creati appositamente. La condizione di ovoviviparità è riscontrabile in alcuni rettili. Le uova, in questo caso, vengono ritenute all’interno del corpo, fino alla nascita della progenie. Questa può essere considerata una strategia evolutiva di alcuni animali, che in condizioni climatiche favorevoli effettuano l’ovo deposizione, ma se il clima non lo permette, ritengono le uova fino alla nascita della prole. Alcuni serpenti e lucertole sono vivipari, ciò significa che l’embrione si sviluppa all’interno del corpo dell’animale e che è presente una placenta. I piccoli fuoriescono dal corpo dell’animale vivi e reattivi. La partenogenesi è una modalità di riproduzione asessuata, in cui si ha lo sviluppo dell’uovo senza che sia avvenuta la fecondazione. Trenta specie di lucertole e alcuni serpenti possono riprodursi con questo metodo. Cnemidophorus uniparens, C. velox e C. teselatus alternano la partenogenesi a una riproduzione sessuata, a seconda della disponibilità del maschio. La maggior parte dei rettili non mostra alcuna cura materna per le uova o per i piccoli che vengono abbandonati al momento della nascita. Esistono tuttavia eccezioni a questa regola generale infatti alcune specie di pitoni covano le uova fino al momento della schiusa proteggendole dai predatori e garantendo la giusta temperatura e umidità. Comportamenti di guardia al nido sono poi stati documentati in numerosi rettili, sia cheloni che sauri che ofidi. Nella maggior parte delle tartarughe, la riproduzione è legata alla stagione. Condizioni favorevoli, possono essere la stagione primaverile nelle zone temperate o la stagione umida nelle aree tropicali. In cattività, per riprodurre queste condizioni, è necessario fornire, dopo un periodo di ibernazione, un aumento del fotoperiodo e della temperatura. L’ atteggiamento del maschio durante il corteggiamento è di notevole aggressività, sia nei confronti degli altri maschi, con i quali combatte copiosamente, colpendoli con la corazza e cercando di rovesciare sul dorso l’avversario, sia nei confronti della femmina. Infatti prima della copulazione, il maschio insegue la femmina, la sperona, la morde alla testa e alle zampe e infine la immobilizza contro un ostacolo. Il comportamento durante la gravidanza è facilmente riconoscibile. La femmina tende ad essere molto agitata, è aggressiva nei confronti delle altre femmine e inizia a scavare buche due settimane prima della deposizione. La femmina gravida costruisce il nido in diverse ore. Scava, con gli arti anteriori, buche nel terreno e vi depone le uova, ricoprendole di terriccio e foglie con gli arti posteriori. A volte, le tartarughe possono trattenere le uova, arrestando lo sviluppo embrionale della prole per anni quando non trovano le condizioni adatte a nidificare. Lo sperma, inoltre, può essere immagazzinato nell’ovidotto fino a sei anni, quindi la deposizione di uova fertilizzate può verificarsi senza che sia avvenuto l’accoppiamento durante quel ciclo riproduttivo. I comportamenti riproduttivi di tutte le specie di lucertole dipendono principalmente dalla variazione stagionale, correlata al cambiamento di temperatura e del fotoperiodo. Per questo, se si vuole far riprodurre questi animali in cattività, è necessario valutare per ogni specie una temperatura e un’illuminazione adeguata. Durante il periodo riproduttivo, un atteggiamento caratteristico di diverse specie di lucertole è quello di riprodurre particolari danze e movimenti ritmici della testa. In alcune specie, possiamo notare il gesto di estendere e retrarre il gozzo per mettere in evidenza la sua brillante colorazione e richiamare l’attenzione della femmina. L’aggressività dei maschi, durante la stagione dell’accoppiamento, è molto evidente, in alcuni casi però, anche le femmine tendono ad essere aggressive nei confronti delle altre femmine, specialmente durante l’ovo deposizione. La fertilizzazione è interna e durante la copulazione, gli spermatozoi sono depositati nella porzione anteriore della cloaca femminile, si spostano successivamente verso l’alto, dirigendosi nell’ovidotto, in circa 24-48 ore; qui, fertilizzano le uova che sono rilasciate nell’ovidotto dall’ovario. Negli ofidi il corteggiamento è molto importante e i comportamenti durante questa fase possono essere diversi da specie a specie. I feromoni specie specifici giocano un ruolo fondamentale nell’attrazione del partner, in particolar modo in colubridi e crotalidi. La femmina di queste specie emette una traccia odorifera, percepita e seguita dal maschio. Prima dell’accoppiamento, inoltre, il maschio si avvicina alla femmina e con la sua lingua bifida o con il mento, ne percorre tutto il corpo per captare i feromoni. Dopo tale comportamento, avviene la copulazione vera e propria con la apposizione delle cloache; gli emipeni vengono utilizzati alternativamente e volontariamente dal maschio. Durante l’ovulazione, il serpente aumenterà di volume nella sua metà posteriore e contrazioni muscolari favoriranno lo spostamento delle uova negli ovidotti. In generale, se l’animale è oviparo, avverrà una muta precedente alla ovo deposizione, che avviene prevalentemente di notte. Gli spermatozoi dei rettili sono morfologicamente simili a quelli di forme superiori di invertebrati. La fecondazione delle uova, da parte di spermatozoi immagazzinati nel tratto riproduttivo femminile, è solitamente possibile anche dopo mesi o perfino anni dall’accoppiamento. La ritenzione dei gameti maschili vitali è detta amphigonia retardata e si ritiene che questa caratteristica offra molti benefici per la sopravvivenza delle specie essendo un adattamento molto utile alle condizioni ambientali quando c’è una relativa scarsità di maschi conspecifici disponibili. Nell’allevamento dei rettili in cattività un accurato monitoraggio dei riproduttori presenta una duplice importanza. Permette di sopperire ad eventuali errori di management nel caso di mancata fertilizzazione e inoltre permette di capire quale sia il grado di sviluppo del prodotto del concepimento e quindi di stabilire quale sia il giorno previsto per la deposizione. Le moderne tecniche di monitoraggio e l’esperienza acquisita in questi ultimi anni permettono inoltre di valutare in modo preciso lo sviluppo follicolare e quindi di stabilire quale sia il periodo migliore per l’accoppiamento. Il dimorfismo sessuale nei serpenti è raro e anche quando presente è poco evidente. Solitamente nei maschi, la coda risulta essere più larga rispetto a quella della femmina in quanto nel segmento post-cloacale vi sono alloggiati gli emipeni. Il maschio inoltre, è generalmente più piccolo della femmina a parità di età. Molti cheloni sono sessualmente dimorfici sebbene i caratteri sessuali secondari siano poco apprezzabili nei soggetti giovani e diventino più evidenti dopo la pubertà. In alcune specie si deve aspettare per più di 10 anni prima che il dimorfismo sia evidente. Le tartarughe di sesso maschile tendono ad avere un pene di grosse dimensioni che può essere estroflesso in caso di situazioni particolarmente stressanti. I maschi sessualmente maturi di molte specie di tartarughe inoltre tendono ad avere una coda più lunga e più spessa rispetto alle femmine di pari dimensioni e la distanza tra il margine caudale del piastrone e l’apertura cloacale è maggiore rispetto alle femmine. Sebbene la determinazione del sesso sia spesso difficile nei soggetti giovani molti sauri adulti hanno dimorfismo sessuale evidente. Nonostante tutto comunque anche tra i sauri esistono molte specie come per esempio Tiliqua scincoides, Tiliqua intermedia, Gerrhosaurus major e Pogona vitticeps che anche in età adulta non mostrano alcun carattere sessuale secondario evidente rendendone molto difficile il riconoscimento del sesso. Per garantire un riconoscimento del sesso degli animali sono state messe a punto diverse tecniche di sessaggio che variano a seconda della specie presa in esame. L’eversione manuale degli emipeni è la più comune metodica utilizzata per il sessaggio dei giovani ofidi ed in particolare dei colubridi. I limiti di questa tecnica sono legati al fatto che può essere considerata attendibile al 100% solo nel caso di maschi riconosciuti positivi. L’eversione idrostatica degli emipeni esattamente come l’eversione manuale degli emipeni si basa sull’estroflessione di questi organi dalla base della coda, pertanto può essere utilizzata solo negli ofidi e in alcuni sauri. La procedura prevede l’iniezione di fluido sterile (preferibilmente soluzione salina isotonica) nella coda caudalmente all’eventuale posizione degli emipeni. Questa tecnica deve essere eseguita solo in casi eccezionali in quanto non è scevra da rischi. L’utilizzo di sonde cloacali è il principale metodo di sessaggio per gli ofidi adulti e per i sauri di grosse dimensioni. Per questa metodica si utilizzano sonde metalliche dello spessore adeguato al paziente e con punta smussa. Nei soggetti di genere maschile la sonda penetra agevolmente al contrario di quello che accade nelle femmine. Anche gli esami radiografici possono rendersi utili per il sessaggio di alcune specie di Varani (Varanus achanturus, V. komodoensis, V. olivaceus, V. gouldi, V. salvadorii ecc.) in quanto questi animali possiedono zone di mineralizzazione dei tessuti molli (“hemibacula”) che possono essere facilmente individuate nei maschi. Diversi studi riportano come il rapporto tra estradiolo e androgeni nel plasma o nel liquido amniotico sia un possibile metodo per identificare il genere sessuale delle tartarughe. Per effettuare il dosaggio ormonale, è necessario prelevare un campione di sangue di almeno 1 ml ad animale aspetto che rende praticamente impossibile utilizzare questo metodo di sessaggio nelle tartarughe molto piccole e nei neonati. L’ecografia, volta al ritrovamento degli emipeni, sembra essere un metodo molto preciso, per la determinazione del sesso nei serpenti. Uno studio compiuto presso il dipartimento di Scienze Medico Veterinarie dell’Università di Parma, ha dimostrato come questo metodo abbia una sensibilità, una specificità e un valore predittivo positivo e negativo pari al 100%. La radiografia con mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata possono essere utilizzate nel sessaggio dei sauri, con buoni risultati. Uno studio, compiuto dal dipartimento di Scienze Medico Veterinarie, dell’Università di Parma, ha voluto mettere a confronto diverse tecniche di sessaggio nei sauri, tra cui l’ecografia, la radiografia con e senza mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata con e senza mezzo di contrasto. I risultati ottenuti, hanno dimostrato come l’ecografia non sia il mezzo più affidabile per il riconoscimento degli emipeni e quindi del sesso dell’animale, mentre la radiografia e la tomografia computerizza con mezzo di contrasto siano tecniche affidabili e accurate in queste specie. Un metodo valido e facilmente realizzabile per il sessaggio dei cheloni anche prepuberi è la cistoscopia. In un recente studio la cistoscopia è stata effettuata su quindici cheloni deceduti e venticinque cheloni vivi, anestetizzati. In generale, questo metodo si è dimostrato non invasivo per le tartarughe, facilmente ripetibile in diversi tipi di tartarughe e di breve durata. Tra le principali patologie riproduttive dei rettili le distocie sono sicuramente quelle che presentano una maggior frequenza. Quando si parla di distocia nei rettili, si intendono tutte quelle situazioni in cui si ha una mancata espulsione e deposizione del prodotto del concepimento entro tempi fisiologici. Questa patologia è complessa e può dipendere da diverse cause. Inoltre può sfociare in malattie sistemiche a volte molto severe. Le distocie possono essere classificate in ostruttive e non ostruttive in base alle cause. Si parla di distocia ostruttiva quando si verificano delle condizioni per cui viene impedito il corretto passaggio delle uova lungo il tratto riproduttivo (Fig.13). Le cause possono dipendere dalla madre o dalle caratteristiche delle uova. Nel caso di distocia non ostruttiva le uova rinvenute sono solitamente di dimensioni normali e la conformazione anatomica della madre è fisiologica. L’eziologia è da ricercare in difetti comportamentali, ambientali e patologici. Non esistono sintomi specifici e patognomonici di distocia. La malattia diviene evidente e conclamata solamente in presenza di complicazioni. Gli approcci terapeutici possibili sono vari a seconda della specie animale e della situazione. Fornire un’area adeguata per la nidiata: se la distocia non è ostruttiva si può cercare di incoraggiare l’animale a deporre autonomamente le uova creando un idoneo luogo di deposizione. Il trattamento medico prevede la stimolazione della deposizione delle uova ritenute mediante l’induzione con ossitocina. L’ossitocina viene somministrata alle dosi di 1/3 UI/kg per via intramuscolare. Uno studio condotto presso l’Università veterinaria di Parma ha comparato le somministrazioni di ossitocina per via intramuscolare e per via intravenosa, confrontando le tempistiche con le quali incominciano le contrazioni e avviene la completa ovodeposizione e dimostrando come per via intravenosa sia possibile somministrare dosi più basse rispetto a quelle riportate solitamente in letteratura ottenendo comunque un ottimo risultato. Nel caso in cui il trattamento farmacologico dovesse fallire o non fosse attuabile, oppure in casi di distocia ostruttiva è possibile ricorrere alla chirurgia. Per stasi follicolare si intende la incapacità di produrre sufficiente quantità di progesterone da corpi lutei perfettamente funzionanti. Come per la distocia, l’eziologia della stasi follicolare è variegata e molto ampia: le cause possono essere sia ambientali che patologiche. La diagnosi clinica viene fatta essenzialmente per esclusione. Come per la distocia, anche in questo caso l’anamnesi e la raccolta del maggior quantitativo di informazioni è fondamentale per indirizzarsi verso il riconoscimento della patologia. Per prolasso si intende la fuoriuscita di un organo attraverso un orifizio del corpo. Nei rettili, diversi organi possono prolassare attraverso la cloaca: la porzione terminale dell’apparato gastroenterico, la vescica urinaria, il pene nel maschio (cheloni) e gli ovidutti nella femmina. In sauri e ofidi gli emipeni possono prolassare dalle rispettive tasche in seguito ad eccesiva attività sessuale97. La corretta identificazione del viscere prolassato è estremamente importante e deve essere effettuata prima di decidere qualsiasi tipologia di trattamento ed intervento. Nei casi acuti e non complicati è possibile la riduzione manuale dell’organo, dopo un accurato lavaggio e attenta pulizia. Se questo non dovesse essere possibile, l’utilizzo di lubrificanti e pomate antibiotiche garantisce all’organo una protezione efficiente. Nel caso in cui non si sia potuto intervenire celermente e l’organo sia andato incontro a infezione e congestione venosa prolungata con conseguente necrosi, l’unica soluzione è l’amputazione

The renin-angiotensin system and male reproduction: new functions for old hormones

The blood-borne renin-angiotensin system (RAS) is known best for its role in the maintenance of blood pressure and electrolyte and fluid homeostasis. However, numerous tissues show intrinsic angiotensin-generating systems that cater for specific local needs through actions that add to, or differ from, the circulating RAS. The male reproductive system has several sites of intrinsic RAS activity. Recent focus on the epididymis, by our laboratories and by others, has contributed important details about the local RAS in this tissue. The RAS components have been localized morphologically and topographically; they have been shown to be responsive to androgens and to hypoxia; and angiotensin has been shown to influence tubular, and consequently, fluid secretion. Components of the RAS have also been found in the testis, vas deferens, prostate and semen. Angiotensin II receptors, type 1 and, to a lesser extent, type 2 are widespread, and angiotensin IV receptors have been localized in the prostate. The roles of the RAS in local processes at these sites are still uncertain and have yet to be fully elucidated, although there is evidence for involvement in tubular contractility, spermatogenesis, sperm maturation, capacitation, acrosomal exocytosis and fertilization. Notwithstanding this evidence for the involvement of the RAS in various important aspects of male reproduction, there has so far been a lack of clinical evidence, demonstrable by changes in fertility, for a crucial role of the RAS in male reproduction. However, it is clear that there are several potential targets for manipulating the activity of the male reproductive system by interfering with the locally generated angiotensin systems.

Compartmentalized expression of kallikrein 4 (KLK4/hK4) isoforms in prostate cancer: nuclear, cytoplasmic and secreted forms

The prostate-specific antigen-related serine protease gene, kallikrein 4 (KLK4), is expressed in the prostate and, more importantly, overexpressed in prostate cancer. Several KLK4 mRNA splice variants have been reported, but it is still not clear which of these is most relevant to prostate cancer. Here we report that, in addition to the full-length KLK4 (KLK4-254) transcript, the exon 1 deleted KLK4 transcripts, in particular, the 5'-truncated KLK4-205 transcript, is expressed in prostate cancer. Using V5/His6 and green fluorescent protein (GFP) carboxy terminal tagged expression constructs and immunocytochemical approaches, we found that hK4-254 is cytoplasmically localized, while the N-terminal truncated hK4-205 is in the nucleus of transfected PC-3 prostate cancer cells. At the protein level, using anti-hK4 peptide antibodies specific to different regions of hK4-254 (N-terminal and C-terminal), we also demonstrated that endogenous hK4-254 (detected with the N-terminal antibody) is more intensely stained in malignant cells than in benign prostate cells, and is secreted into seminal fluid. In contrast, for the endogenous nuclear-localized N-terminal truncated hK4-205 form, there was less difference in staining intensity between benign and cancer glands. Thus, KLK4-254/hK4-254 may have utility as an immunohistochemical marker for prostate cancer. Our studies also indicate that the expression levels of the truncated KLK4 transcripts, but not KLK4-254, are regulated by androgens in LNCaP cells. Thus, these data demonstrate that there are two major isoforms of hK4 (KLK4-254/hK4-254 and KLK4-205/hK4-205) expressed in prostate cancer with different regulatory and expression profiles that imply both secreted and novel nuclear roles.

Spermathecae of the mangrove crab Ucides cordatus: a histological and histochemical view

Ucides cordatus is the most commercially, important mangrove crab in Brazil. In spite of its economic importance, there are few studies of its reproduction, in particular the female reproductive system. The present study describes the histology and histochemistry of the spermathecae of U. cordatus. Adult females were can lit monthly from July 2004 through June 2005, at Iguape, State of São Paulo. The crabs were anaesthetized, and their spermathecae removed and fixed in Davidson's fluid, following the histological routine for paraffin. The slides were stained with HE, xylidine Ponceau, PAS, alcian blue (pH 1.0 and 2.5), Sudan black B and picrosirius-haematoxylin. Histologically, the spermathecae possesses a capsule of conjunctive tissue, rich in collalgen fibres, which surrounds the secretory columnar epithelium. In the lumen, individual sperm packets are not observed; the spermatophores are intermixed with the seminal fluid and secretions of the spermathecae itself. A large proportion of the free spermatozoids and spermatophores are arranged in homogeneous masses in the proximal part of the spermathecae. The secretion produced by the columnar epithelium appears to promote the movement of the gametes to the fertilization chamber, in a ventral position, allowing fertilization of the oocytes. Histochemically, the secretion produced by the columnar epithelium was strongly positive for neutral polysaccharides, positive for acid polysaccharides, and weakly positive for proteins and lipids. Tills secretion forms a glycoprotein matrix which is associated with maintenance of the spermatophores, which can remain stored for long periods.

Transport of IgG across the blood-luminal barrier of the male reproductive tract of the rat and the effect of estradiol administration on reabsorption of fluid and IgG by the epididymal ducts

In rats immunized systemically with tetanus toxoid the concentration of specific anti-tetanus-toxoid-specific IgG in fluid from the rete testis and cauda epididymidis were respectively 0.6% and 1.4% the concentration in blood serum. The extratesticular duct system reabsorbed 97% of the IgG and 99% of the fluid leaving the rete, but estradiol administration affected the site of reabsorption. In untreated rats, the ductuli efferentes reabsorbed 94% of the IgG and 96% of the fluid leaving the rete, whereas estradiol-treated rats reabsorbed 83% of the IgG and 86% of the fluid, and the ductus epididymidis fully compensated for these different effects of estradiol on the ductuli efferentes. The concentrations of IgG in secretions of the seminal vesicles and prostate gland were lower (0.1% and 0.3% respectively of the titers in blood serum) than in fluids from the extratesticular ducts, and were not affected by the administration of estradiol. RT-PCR showed that Fcgrt (neonatal Fc receptor, also known as FcRn) is expressed in the reproductive ducts, where IgG is probably transported across epithelium, being particularly strong in the ductuli efferentes (where most IgG was reabsorbed) and distal caput epididymidis. It is concluded that IgG enters the rete testis and is concentrated only 2.5-fold along the extratesticular duct system, unlike spermatozoa, which are concentrated 95-fold. Further, the ductus epididymidis can recognize and compensate for changes in function of the ductuli efferentes.

Components of fractionated stallion seminal plasma and the effects of seminal plasma on sperm longevity

Seminal plasma (SP) is the fluid portion of semen, secreted by the epididymides and the accessory glands before and during ejaculation. The stallion s ejaculate is a series of jets that differ in sperm concentration, semen volume and biochemical composition. Before the actual ejaculation, a clear and watery pre-sperm fluid is secreted. The first three jets form the sperm-rich fractions, and contain ¾ of the total number of sperm. The semen volume and sperm concentration in each of the jets decrease towards the end of the ejaculation, and the last jets are sperm-poor fractions with a low sperm concentration. The aims of these studies were to examine the effects of the different SP fractions, and the presence of SP, on sperm survival during storage. Pre-sperm fluid, and semen fractions with a high (sperm-rich) and low (sperm-poor) sperm concentration were collected in five experiments. The levels of selected enzymes, electrolytes and proteins in different SP fractions were determined. These studies also aimed at assessing the individual variation in the levels of the selected SP components and in the effects of SP on spermatozoa. The association between the components of SP and semen quality, sperm longevity, and fertility was examined with a stepwise linear regression analysis. Compared to samples containing SP during storage, centrifugation and the subsequent removal of SP reduced sperm motility parameters during 24 h of cooled storage in all SP fractions, but sperm membrane integrity was not affected. Some of the measured post-thaw motility parameters were also higher in samples containing SP compared to samples stored without SP. In contrast, the proportion of DNA-damaged spermatozoa was greater in the samples stored with SP than those without SP, and this effect was seen in both sperm-rich and sperm-poor fractions. There were no differences in DNA integrity between fractions stored with SP, but the sperm-rich fraction showed less DNA damage than the sperm-poor fraction after SP removal. The differences between fractions in sperm motility after cooled storage were non-significant. The levels of alkaline phosphatase, acid phosphatase and β-glucuronidase were higher in the sperm-rich fractions compared to the sperm-poor fractions, while the concentrations of calcium and magnesium were higher in sperm-poor fractions than in sperm-rich fractions. The concentrations of sodium and chloride were highest in pre-sperm fluid. In the sperm-poor fraction, the level of potassium was associated with the maintenance of sperm motility during storage. The levels of alkaline and acid phosphatase were associated with sperm concentration and the total number of spermatozoa in the ejaculates. None of the measured SP components were correlated to the first cycle pregnancy rate. In summary, the removal of SP improved DNA integrity after cooled storage compared with samples containing SP. There were no differences in the maintenance of sperm motility between the sperm-rich and sperm-poor fractions and whole ejaculates during cooled storage, irrespective of the presence of SP. The lowest rate of DNA damage was found in the sperm-rich fractions stored without SP. In practice, the results presented in this thesis support the use of individual modifications of semen processing techniques for cooled transported semen from subfertile stallions.

Sperm motility in Solea senegalensis: effect of temperature, salinity, pH and ovarian fluid

A análise da mobilidade seminal é uma ferramenta importante para reprodução em aquacultura. Esta é uma técnica in vitro que auxilia a estabulação, manutenção e selecção de lotes de reprodutores. A análise de mobilidade seminal pode tornar-se potencialmente uma ferramenta para o melhoramento das condições do ambiente de fertilização. A utilização do software CASA (Computer Assisted Sperm Analysis) revolucionou a descrição e quantificação específica da mobilidade seminal. A maioria da informação recolhida sobre mobilidade de sémen de peixes baseia-se em espécies de água doce, pelo que é crucial conhecer as condições óptimas de activação da mobilidade de espermatozóides para novas espécies de de água salgada de interesse em aquacultura tal como Solea senegalensis. A optimização das condições de fertilização desta espécie é particularmente importante já que os lotes de reprodutores em cativeiro podem desenvolver disfunções reprodutoras. Este trabalho teve como objectivo realizar a avaliação das condições óptimas de activação da mobilidade do sémen em S. senegalensis em termos de temperatura, salinidade e pH. O segundo objectivo foi realizar a avaliação da influência de fluido ovárico homólogo (S. senegalensis) e heterólogo (Epinephelus marginatus) na mobilidade seminal de S. senegalensis. Deste modo foram realizados dois conjuntos de experiências: 1) mobilidade de sémen de 7 machos analisado através do CASA em diferentes temperaturas, salinidades e pH, 2) mobilidade de sémen de 8 machos activados na presença de diferentes concentrações de fluido ovárico. Os parâmetros do CASA foram registados e posteriormente analisados através de médias e cluster analysis. Concluiu-se que temperaturas mais elevadas (20 ºC) e baixas salinidades (25 ‰ e 30 ‰) da solução de activação ocorre um melhoramento das características de mobilidade seminal, tal como a velocidade. A presença de fluido ovárico em baixas concentrações melhora as características da mobilidade seminal assim como a longevidade dos espermatozóides. O fluido ovárico é consequentemente um factor que estimula a mobilidade seminal que tem sido negligenciado em estudos anteriores. Este estudo demonstrou que durante a época de reprodução a temperatura da água (20 ºC) e a salinidade (25 ‰ e 30 ‰) no tanque são os principais factores que melhoram a activação da mobilidade do sémen, sendo consequentemente uma contribuição importante para compreender a dinâmica do processo de fertilização em S. senegalensis.

Estudo das catelicidinas no plasma seminal de garanhões e das interleucinas na resposta inflamatória pós-iseminação artificial em éguas

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FMVZ

Effect of surface conditions on flow of a micropolar fluid driven by a porous stretching sheet

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