Effect of constant infusion of gonadotropin releasing hormone (GnRH) agonist Buserelin and antagonist CDB 2085 A using osmotic minipumps on testicular function in adult male bonnet monkey (Macaca radiata)

The effect of chronic infusion of gonadotropic hormone agonist Buserelin or antagonist CDB 2085 A for 15 weeks via alzet minipumps in adult male bonnet monkeys was studied. Infusion of Buserelin resulted in a decrease in the difference between serum testosterone values at 22.00 hours and 10.00 hours, decrease in responsiveness to injected Buserelin as judged by change in serum testosterone values from pre-injection values and decrease in sperm counts. Infusion of antagonist resulted in a decrease in the difference between serum testosterone values at 22.00 hours and 10.00 hours.

Effect of altering endogenous gonadotrophin concentrations on the kinetics of testicular germ cell turnover in the bonnet monkey (Macaca radiata)

The role of FSH and diurnal testosterone rhythms in specific germ cell transformations during spermatogenesis were investigated using DNA flow cytometry and morphometry of the seminiferous epithelium of the adult male bonnet monkey (Macaca radiata), the endogenous hormone levels of which were altered by two different protocols. (1) Active immunization of five monkeys for 290 days using ovine FSH adsorbed on Alhydrogel resulted in the neutralization of endogenous FSH, leaving the LH and diurnal testosterone rhythms normal. (2) Desensitization of the pituitary gonadotrophs of ten monkeys by chronically infusing gonadotrophin-releasing hormone analogue, buserelin (50 micrograms/day release rate), via an Alzet pump implant (s.c.) led to a 60-80% reduction in LH and FSH as well as total abolition of testosterone rhythms. The basal testosterone level (3.3 +/- 2.0 micrograms/l), however, was maintained in this group by way of an s.c. testosterone silicone elastomer implant. Both of the treatments caused significant (P < 0.01) nearly identical reduction in testicular biopsy scores, mitotic indices and daily sperm production rates compared with respective controls. The germ cell DNA flow cytometric profiles of the two treatment groups, however, were fundamentally different from each other. The pituitary-desensitized group exhibited a significant (P < 0.001) increase in 2C (spermatogonial) and decrease in 1C (round spermatid) populations while S-phase (preleptotene spermatocytes) and 4C (primary spermatocytes) populations were normal, indicating an arrest in meiosis caused presumably by the lack of increment in nocturnal serum testosterone. In contrast, in the FSH-immunized group, at day 80 when the FSH deprivation was total, the primary block appeared to be at the conversion of spermatogonia (2C) to cells in S-phase and primary spermatocytes (4C reduced by > 90%). In addition, at this time, although the round spermatid (1C) population was reduced by 65% (P < 0.01) the elongate spermatid (HC) population showed an increase of 52% (P < 0.05). This, taken together with the fact that sperm output in the ejaculate is reduced by 80%, suggests a blockade in spermiogenesis and spermiation. Administration of booster injections of oFSH at time-points at which the antibody titre was markedly low (at days 84 and 180) resulted in a transient resurgence in spermatogenesis (at day 180 and 228), and this again was blocked by day 290 when the FSH antibody titre increased.

Comparative studies on the effects of specific immunoneutralization of endogenous FSH or LH on testicular germ cell transformations in the adult bonnet monkey (Macaca radiata)

PROBLEM: It is yet to be determined clearly whether the two hormones FSH and T act synergistically in the same cell type-the Sertoli cells-to control overall spermatogenesis or influence independently the transformation of specific germ cell types during spermatogenesis in the adult mammal. METHOD: Adult male bonnet monkeys specifically deprived of either FSH or LH using immunoneutralization techniques were monitored for changes in testicular germ cell transformation by DNA flow cytometry. RESULTS: FSH deprivation caused a significant reduction (>40%; P < 0.05) in [H-3] thymidine incorporation into DNA of proliferating 2C (spermatogonial) cells, a marked inhibition (>50%) in the transformation of 2C to primary spermatocytes (4C) and a concomitant, belated reduction (50%) in the formation of round spermatids (1C). In contrast, specific LH/T deprivation led to an immediate arrest in the meiotic transformation of 4C to 1C/HC leading to an effective and significant block (<90%; P < 0.01) in sperm production. CONCLUSION: Thus, LH rather than FSH deprivation has a more pronounced and immediate effect as the former primarily blocks meiosis (4C --> 1C/HC) which controls production of spermatids. These data provide evidence for LH/T and FSH regulating spermatogenic process in the adult primate by primarily acting at specific germ cell transformation steps.

Spatial filtering nearly eliminates the side-lobes in single- and multi-photon 4pi-type-C super-resolution fluorescence microscopy

Super-resolution microscopy has tremendously progressed our understanding of cellular biophysics and biochemistry. Specifically, 4pi fluorescence microscopy technique stands out because of its axial super-resolution capability. All types of 4pi-microscopy techniques work well in conjugation with deconvolution techniques to get rid of artifacts due to side-lobes. In this regard, we propose a technique based on spatial filter in a 4pi-type-C confocal setup to get rid of these artifacts. Using a special spatial filter, we have reduced the depth-of-focus. Interference of two similar depth-of-focus beams in a 4 pi geometry result in substantial reduction of side-lobes. Studies show a reduction of side-lobes by 46% and 76% for single and two photon variant compared to 4pi - type - C confocal system. This is incredible considering the resolving capability of the existing 4pi - type - C confocal microscopy. Moreover, the main lobe is found to be 150 nm for the proposed spatial filtering technique as compared to 690 nm of the state-of-art confocal system. Reconstruction of experimentally obtained 2PE - 4pi data of green fluorescent protein (GFP)-tagged mitocondrial network shows near elimination of artifacts arising out of side-lobes. Proposed technique may find interesting application in fluorescence microscopy, nano-lithography, and cell biology. (C) 2013 AIP Publishing LLC.

Mapping Post-translational Modifications of Mammalian Testicular Specific Histone Variant TH2B in Tetraploid and Haploid Germ Cells and Their Implications on the Dynamics of Nucleosome Structure

Histones regulate a variety of chromatin templated events by their post-translational modifications (PTMs). Although there are extensive reports on the PTMs of canonical histones, the information on the histone variants remains very scanty. Here, we report the identification of different PTMs, such as acetylation, methylation, and phosphorylation of a major mammalian histone variant TH2B. Our mass spectrometric analysis has led to the identification of both conserved and unique modifications across tetraploid spermatocytes and haploid spermatids. We have also computationally derived the 3-dimensional model of a TH2B containing nucleosome in order to study the spatial orientation of the PTMs identified and their effect on nucleosome stability and DNA binding potential. From our nucleosome model, it is evident that substititution of specific amino acid residues in TH2B results in both differential histone-DNA and histone-histone contacts. Furthermore, we have also observed that acetylation on the N-terminal tail of TH2B weakens the interactions with the DNA. These results provide direct evidence that, similar to somatic H2B, the testis specific histone TH2B also undergoes multiple PTMs, suggesting the possibility of chromatin regulation by such covalent modifications in mammalian male germ cells.

Smoothing the side lobes of a focused pattern by spectral dispersion in the broadband laser

Starting from the Huygens-Fresnel diffraction integral, the propagation equations of a broadband laser passing through a dispersive lens and a dispersive wedge are derived. Smoothing effect on the side lobes of the focused pattern is achieved as the broadband laser passes through the lens because of the spectral dispersion of the lens. By inserting a dispersive wedge behind the lens, better smoothing effect is realized because a relative position shift between focused patterns of different frequency components is generated due to the spectral dispersion of the wedge. Smoothing effect on the side lobe is obtained even with small bandwidth of the broadband laser as the wedge is used. (c) 2006 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Pivoting between Calmodulin Lobes Triggered by Calcium in the Kv7.2/Calmodulin Complex

Kv7.2 (KCNQ2) is the principal molecular component of the slow voltage gated M-channel, which strongly influences neuronal excitability. Calmodulin (CaM) binds to two intracellular C-terminal segments of Kv7.2 channels, helices A and B, and it is required for exit from the endoplasmic reticulum. However, the molecular mechanisms by which CaM controls channel trafficking are currently unknown. Here we used two complementary approaches to explore the molecular events underlying the association between CaM and Kv7.2 and their regulation by Ca2+. First, we performed a fluorometric assay using dansylated calmodulin (D-CaM) to characterize the interaction of its individual lobes to the Kv7.2 CaM binding site (Q2AB). Second, we explored the association of Q2AB with CaM by NMR spectroscopy, using N-15-labeled CaM as a reporter. The combined data highlight the interdependency of the N- and C-lobes of CaM in the interaction with Q2AB, suggesting that when CaM binds Ca2+ the binding interface pivots between the N-lobe whose interactions are dominated by helix B and the C-lobe where the predominant interaction is with helix A. In addition, Ca2+ makes CaM binding to Q2AB more difficult and, reciprocally, the channel weakens the association of CaM with Ca2+.

Avaliação dos testículos de ratos submetidos à torção testicular antes, durante e após a puberdade e o efeito do tratamento com resveratrol

A torção testicular (TT) é uma afecção de relativa frequência, alvo de muitos estudos clínicos e experimentais ao longo dos anos. Pode acometer qualquer idade, no entanto é mais incidente em pacientes com menos de 21 anos de idade. Sua distribuição ocorre em dois picos: um no período neonatal e outro ao redor dos 13 anos de idade. A taxa dessa morbidade em jovens com menos de 25 anos é na ordem de 1/4000. A TT resulta em rotação do cordão espermático, que gera um comprometimento do suprimento sanguíneo testicular, considerada uma urgência urológica. Depois da TT, a artéria testicular e o plexo pampiniforme sofrem oclusão, interrompem o suprimento arterial e a drenagem venosa do testículo, diminuindo o aporte de nutrientes e oxigênio aos tecidos e células, levando à isquemia testicular. Esta condição afeta a produção de espermatozóides do testículo torcido podendo comprometer a fertilidade do indivíduo. Este presente estudo avaliou a função reprodutiva, alguns parâmetros espermáticos e morfologia dos testículos de ratos adultos submetidos à torção testicular antes, durante e após a puberdade, e também o efeito do tratamento com resveratrol. Os testículos direitos dos ratos foram torcidos a 720 por quatro horas em todos os grupos, exceto no grupo controle. A TT foi realizada durante os períodos pré-púbere (4 semanas de idade), púbere (6 semanas de idade) e adulto jovem (9 semanas de idade). Para cada grupo, houve um outro grupo que os animais foram submetidos ao mesmo procedimento e foram tratados com resveratrol, 30 mg/kg resveratrol foi injetado por via intraperitonel, 30 minutos antes da destorção, seguido por gavage por 7 dias. Cada rato na idade adulta acasalou com três fêmeas adultas com 12 semanas de idade para avaliar parâmetros de fertilidade. Todos os animais foram mortos com 14 semanas de idade e os testículos foram removidos para análise de concentração, motilidade e viabilidade dos espermatozóides de amostras colhidas da cauda dos epidídimos. Os parâmetros morfológicos foram avaliados por métodos estereológicos macro e microscópicos. A função reprodutiva dos animais nas diferentes idades não foi afetada pela TT, no entanto, após o tratamento os ratos operados com 4 e 6 semanas de idades tiveram maior potência e os ratos operados com 9 semanas de idade apresentaram maior taxa de fecundidade na idade adulta.. Os parâmetros morfológicos foram afetados em todos os testículos torcidos em todas as idades. Alguns desses parâmetros melhoram após o tratamento com resveratrol, e o efeito adjuvante foi maior nos ratos submetidos à TT com 4 semanas de idade. Entretanto, o resveratrol recuperou o epitélio seminífero no grupo que sofreu TT com 9 semanas de idade, os quais não apresentaram nenhum epitélio após a TT. Os parâmetros espermáticos dos testículos torcidos decresceram em todas as idades, e o resveratrol não foi efetivo, embora tenha recuperado a produção de espermatozóides no grupo que foi submetido à TT com 9 semanas de idade, em que todos os animais foram aspermatogênicos após a TTNão houve nenhum dano nos testículos contralaterais. O resveratrol promoveu efeito protetor para TT, principalmente quando os animais foram submetidos à TT em idade prépúbere.

Efeitos metabólicos e testicular da administração em longo prazo de diferentes dietas hiperlipídicas em ratos adultos

A obesidade e suas complicações metabólicas afetam o sistema endócrino e vários órgãos, tais como os testículos. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da ingestão de diferentes dietas hiperlipídicas (rica em ácidos graxos saturados e/ou poliinsaturados) na massa corporal, no metabolismo de carboidratos e na morfologia testicular em ratos aos sete meses de idade. 39 ratos machos Wistar (três meses de idade) foram divididos em 4 grupos: SC (standard chow; n = 9), HF-S (dieta hiperlipídica rica em ácidos graxos saturados; n = 10), HF-P (dieta hiperlipídica rica em ácidos graxos poliinsaturados; n = 10), HF-SP (dieta hiperlipídica rica em ácidos graxos saturados e poliinsaturados; n = 10). A massa corporal foi monitorada semanalmente, até o final do experimento. Ao sacrifício (sete meses de idade), amostras de sangue foram coletadas e os testículos foram dissecados, pesados e processados para análises histomorfométrica, imunohistoquímica e bioquímica. Os depósitos de gordura genital foram dissecados e pesados. Os dados foram analisados por ANOVA e pós-teste de Bonferroni, considerando p < 0,05. As dietas hiperlipídicas promoveram aumento na massa corporal dos animais quando comparado ao grupo SC (p < 0,0001). Corroborando com esse resultado, os depósitos de gordura genital dos grupos hiperlipídicos (HF-S, HF-P e HF-SP) apresentaram aumento de 67%, 91% e 90% (p = 0,0004) em relação ao grupo SC, respectivamente. Quanto aos parâmetros séricos, os animais dos grupos HF-S e HF-SP apresentaram hiperglicemia (p = 0,0060), hiperinsulinemia (p = 0,0030), hipercolesterolemia (p = 0,0021). Todos os grupos hiperlipídicos apresentaram hiperleptinemia (p = 0,0019). Os níveis de triglicerídeos e testosterona não diferiram entre os grupos. Em relação ao testículo, os grupos SC, HF-P e HF-SP apresentaram maior altura do epitélio seminífero quando comparado ao grupo HF-S (p = 0,0003). No que diz respeito ao diâmetro dos túbulos seminíferos, verificou-se uma diminuição no grupo HF-SP, em comparação ao grupo SC (p = 0,0010). A proliferação celular foi reduzida no grupo HF-S comparado ao grupo SC (p = 0,0450). Não foram observadas diferenças na massa testicular e na concentração de colágeno. Diante do exposto, a administração de dieta HF, independentemente da qualidade do lipídio, promoveu o sobrepeso em ratos adultos. No entanto, a dieta rica em ácidos graxos saturados (banha de porco) promoveu alterações no metabolismo dos carboidratos e na morfologia testicular, com redução no diâmetro dos túbulos seminíferos, na altura do epitélio seminífero e na proliferação das células da linhagem espermatogênica. Estas alterações estão possivelmente relacionadas à distúrbios na espermatogênese.

Avaliação da morfologia testicular e dos parâmetros espermáticos em ratos espontaneamente hipertensos e tratados com enalapril

A hipertensão arterial sistêmica (HAS) é um problema de saúde pública, geralmente associada a outras doenças, como obesidade, diabetes, doença renal, aterosclerose, acidente vascular cerebral (AVC) e identificado como um dos fatores de risco mais prevalentes para o desenvolvimento de doenças cardiovasculares. Orgãos-alvo, como coração, rins, cérebro e olhos, são comumente afetados em pacientes hipertensos. No entanto, o dano testicular causado pela hipertensão não foi claramente definido. A hipertensão é um fator de risco bem estabelecido para a disfunção erétil, mas sua relação com o dano testicular e a fertilidade masculina não é claramente compreendida. Este estudo avalia a morfologia testicular e alguns parâmetros espermáticos de ratos espontaneamente hipertensos (SHR), virgem de tratamento e tratados com enalapril. Ratos SHR foram distribuídos em dois grupos, um grupo hipertenso (H), e um grupo tratado com enalapril (HE). Ratos Wistar-Kyoto (WKY) foram utilizados como controles. A pressão arterial sistólica foi medida semanalmente, até o final do experimento. A concentração de espermatozóides, motilidade e viabilidade foram determinadas em amostras coletadas da cauda do epidídimo. Métodos estereológicos foram usados para analisar objetivamente a morfologia testicular macroscopicamente e microscopicamente. Todos os dados foram analisados por ANOVA com pós-teste de Tukey, considerando p <0,05. Ao final do experimento a pressão arterial sistólica no grupo HE (153,9 mmHg 21,03 ) foi semelhante a dos animais pertencentes ao grupo WKY (153,4 24,41) e menor que a dos animais H (205,1 24,9). A concentração espermática do grupo H (1,31 x 107 sptz/ml 0,27) foi inferior à do grupo WKY (2,11 x 107 sptz/ml 0,34), entretanto o controle da pressão arterial com o enalapril melhorou este parâmetro e a concentração espermática do grupo HE (2,46 x 107 sptz/ml 0,54) foi semelhante a do WKY. A densidade volumétrica vascular também foi alterada no grupo de hipertensos, enquanto que os animais do grupo HE foram semelhantes aos controles. O epitélio seminífero dos animais HE apresentou a maior densidade volumétrica, indicando um possível efeito protetor indireto do enalapril na espermatogênese. Neste modelo animal, a HAS promoveu alterações morfológicas no testículo, com conseqüências sobre a produção de espermatozóides. O controle da pressão arterial com o enalapril protegeu o testículo destas alterações, restabelecendo a produção normal dos espermatozóides.

Avaliação dos testículos de ratos submetidos à torção testicular antes, durante e após a puberdade, e o efeito do tratamento com L-arginina

Torção testicular (TT) é uma síndrome urológica comumente encontrada em recém nascidos, crianças e adolescentes. Neste trabalho foi estudada as lesões morfológicas e a função reprodutiva em ratos adultos que sofreram TT, em diferentes idades de maturidade sexual e o efeito protetor da L-arginina, contra os danos causados pela isquemia/reperfusão na torção testicular. Dezoito ratos pré-púberes (4 semanas de vida) dezessete púberes (6 semanas de vida) e dezessete adultos (9 semanas de vida) foram submetidos à TT. Sob anestesia o testículo direito foi rotacionado em 720 e fixado, sendo então destorcido após 4 horas. Vinte e quatro ratos (ARG4, n=8, ARG6, n=8 e ARG9 n=8) foram submetidos ao tratamento com 650mg/kg de L-arginina, por via oral, durante 7 dias. Outros trinta ratos de mesma idade sofreram cirurgia simulada (SH4, n=10, SH6, n=10 e SH9, n=10). Com 12 semanas de idade, foram submetidos ao acasalamento controlado com 3 fêmeas e ao vigésimo dia de gestação o número de fetos, corpos lúteos, absorções e implatações foram contados. Na 14 semana, os ratos foram mortos e os espermatozóides coletados da cauda dos epidídimos, foi anotado o peso corporal, o peso e volume testicular. O soro foi usado para dosagem de testosterona. Foram avaliadas a concentração, motilidade e a viabilidade espermática. Os testículos coletados foram fixados em Bouin, pós-fixados em formalina e processados em parafina. Utilizando o programa de imagem Image J, lâminas coradas com HE, mensuramos a altura do epitélio, densidade volumétrica e diâmetro do túbulo seminífero. Para avaliar a integridade do epitélio seminífero foi utilizado a frequência dos estágios do ciclo do epitélio e o escorre de Johnsen. Também foi avaliado a proliferação do compartimento tubular e intertubular, através da imunomarcação com PCNA. Os dados foram tabulados e as médias dos grupos comparadas pelo teste de ANOVA com pós-teste de Bonferroni ou teste de Kruskal-Wallis com pós teste de Dunns (programa Graphpad Prism, com p < 0,05). Os resultados revelaram grandes danos produzidos pela injuria testicular, no testículo ipsilateral, com diminuição da capacidade reprodutiva, da concentração, viabilidade e mobilidade, do peso e volume testicular. Animais TT9 não apresentaram espermatozoides nas amostras coletas. Houve diminuição do diâmetro dos túbulos seminíferos e da altura do epitélio, aumento do compartimento intertubular, com ênfase dos vasos sanguíneos, aumento da proliferação celular estromal e diminuição da proliferação epitelial. Houve diminuição da concentração sérica de testosterona no grupo TT4, quando comparado como grupo TT9. Em geral, os animais submetidos à torção na fase adulta foram os mais acometidos. Não foram encontradas alterações dignas de nota, nos testículo contralaterais. Animais tratados com L-arginina obtiveram melhora dos índices reprodutivos, com aumento da potência em todas as idades. Houve aumento da concentração espermática no testículo contralateral de ARG4 e ARG6, mostrando que a L-arginina atuou como antioxidante. Não houve proteção para as lesões causadas pela torção na maioria dos grupos, mas os animais tratados ARG9 apresentaram concentração espermática mensuravel, quando comparados aos ratos TT9, que tinham azospermia.

Testicular development in migrant and spawning bluefin tuna (Thunnus thynnus (L.)) from the eastern Atlantic and Mediterranean

Testis histological structure was studied in bluefin tuna (Thunnus thynnus) from the eastern Atlantic and Mediterranean during the reproductive season (from late April to early June). Testicular maturation was investigated by comparing samples from bluefin tuna caught on their eastward reproductive migration off Barbate (Strait of Gibraltar area) with samples of bluefin tuna fished in spawning grounds around the Balearic Islands. Histological evaluations of cross sections showed that the testis consists of two structurally different regions, an outer proliferative region where germ cells develop synchronously in cysts, and a central region made up of a well-developed system of ducts that convey the spermatozoa produced in the proliferative region to the main sperm duct. Ultrastructural features of the different stages of the male germ cell line are very similar to those described in other teleost species. The bluefin tuna testis is of the unrestricted spermatogonial testicular type, where primary spermatogonia are present all along the germinative portion of the lobules. All stages of spermatogenesis were present in the gonad tissue of migrant and spawning bluefin tuna, although spermatids were more abundant in spawning fish. The testis size was found to increase by a factor of four (on average) during migration to the Mediterranean spawning grounds, whereas the fat bodies (mesenteric lipid stores associated with the gonads) became reduced to half their weight, and the liver mass did not change significantly with sexual maturation. Linear regression analysis of the pooled data of migrant and spawning bluefin tuna revealed a significant negative correlation between the gonad index (IG) and the fat tissue index (IF), and a weaker positive correlation between the gonad index (IG) and the liver index (IL). Our analyses indicate that the liver does not play a significant role in the storage of lipids and that mesenteric lipid reserves constitute an important energy source for gametogenesis in bluefin tuna.

Involvement of Fas/FasL system in apoptotic signaling in testicular germ cells of male Wistar rats injected i.v. with microcystins

Previous studies have shown that gonads were the second target organ of microcystins (MCs), and that MCs exposure exerted obvious toxic effects on male reproductive system of mammals. However, relevant molecular evidences are still lacking. Fas-signaling pathway plays a key role in toxicant-induced germ cell apoptosis. This study was to evaluate the responses of Fas/FasL system related genes and proteins in testes of rats injected intravenously with MCs. Enhanced apoptosis of germ cells in the testes of MCs-treated rats was detected by the terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated deoxy-UTP nick end labeling (TUNEL) associated with up-regulation of the Fas/FasL system. Both Fas and FasL protein expression were induced evidently from I h post-injection, and this high expression level maintained throughout the experiment. In addition, the activation of caspase-8 and caspase-3 protein was also observed, which were indicators of apoptosis. These results suggested the likely involvement of Fas/FasL system in the MCs-induced germ cell apoptosis. It is also suggested that MCs can cause damage to Sertoli cells directly. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.