Novel keratins identified by quantitative proteomic analysis as the major cytoskeletal proteins of equine (Equus caballus) hoof lamellar tissue

The dermo-epidermal interface that connects the equine distal phalanx to the cornified hoof wall withstands great biomechanical demands, but is also a region where structural failure often ensues as a result of laminitis. The cytoskeleton in this region maintains cell structure and facilitates intercellular adhesion, making it likely to be involved in laminitis pathogenesis, although it is poorly characterized in the equine hoof lamellae. The objective of the present study was to identify and quantify the cytoskeletal proteins present in the epidermal and dermal lamellae of the equine hoof by proteomic techniques. Protein was extracted from the mid-dorsal epidermal and dermal lamellae from the front feet of 5 Standardbred geldings and 1 Thoroughbred stallion. Mass spectrometry-based spectral counting techniques, PAGE, and immunoblotting were used to identify and quantify cytoskeletal proteins, and indirect immunofluorescence was used for cellular localization of K14 and K124 (where K refers to keratin). Proteins identified by spectral counting analysis included 3 actin microfilament proteins; 30 keratin proteins along with vimentin, desmin, peripherin, internexin, and 2 lamin intermediate filament proteins; and 6 tubulin microtubule proteins. Two novel keratins, K42 and K124, were identified as the most abundant cytoskeletal proteins (22.0 ± 3.2% and 23.3 ± 4.2% of cytoskeletal proteins, respectively) in equine hoof lamellae. Immunoreactivity to K14 was localized to the basal cell layer, and that to K124 was localized to basal and suprabasal cells in the secondary epidermal lamellae. Abundant proteins K124, K42, K14, K5, and α1-actin were identified on 1- and 2-dimensional polyacrylamide gels and aligned with the results of previous studies. Results of the present study provide the first comprehensive analysis of cytoskeletal proteins present in the equine lamellae by using mass spectrometry-based techniques for protein quantification and identification.

Levels of glucose and triglycerides in seminal plasma and spermatic motility in guinea pig fed with 10% more in digestible energy

The objective the study was to determine the levels of glucose and triglycerides in seminal plasma of 10 guinea pigs, which were fed for a period of 2 months with a diet containing 10% more ED. The level of glucose found in seminal plasma was 11.59 ± 0.5 mg/dL and triglyceride value was 55.95 ± 3.2 mg/dL, while the motility was 97% on average. We conclude that in guinea pigs the levels both glucose and triglycerides were increased by major level of ED in feed, but the spermatic motility was not.

Inter- and intra-individual variation of oxytocin secretion in oestrous mares exposed to stallions

The neuro-peptide hormone oxytocin regulates several reproductive mechanisms in mammals, such as uterine contractions during parturition and milk ejection in the lactating mammary gland. Oxytocin may also influence behavior and behavioral strategies, e.g. pair bonding, social recognition, maternal behavior, trust building, or anxiety. Teasing oestrous mares by a stallion provokes the release of oxytocin. We therefore tested whether such elevated oxytocin levels reveal possible mate preferences as determined in typical preference tests.

Les gènes et protéines BSP chez la souris et l’humain : clonage, caractérisation, expression sous forme recombinante et étude des fonctions biologiques

L’infertilité affecte environ 15% des couples en âge de se reproduire. Dans près de la moitié des cas, des facteurs masculins sont à la base de l’infertilité, quoique les causes exactes demeurent souvent inconnues. Les spermatozoïdes de mammifères subissent une série d’étapes de maturation avant d’acquérir la capacité de féconder un ovocyte. Les premiers changements ont lieu à l’intérieur de l’épididyme, où les spermatozoïdes gagnent la capacité de se mouvoir ainsi que de reconnaître et d’interagir avec l’ovocyte. Suite à l’éjaculation, ils doivent subir une seconde série de modifications à l’intérieur du tractus génital femelle, nommée capacitation. Nous avons préalablement démontré que chez le bovin, la famille de protéines BSP (Binder of SPerm) est essentielle à la capacitation. Des homologues des BSP ont aussi été isolés du fluide séminal de porc, de bouc, de bélier, de bison et d’étalon. Malgré la détection d’antigènes apparentés aux BSP dans le fluide séminal de souris et d’humain, les homologues des BSP n’ont jamais été caractérisés chez ces espèces. Nous avons émis l’hypothèse que des homologues des BSP seraient exprimés chez la souris et l’humain et joueraient un rôle dans la maturation des spermatozoïdes. Nous avons démontré que des séquences homologues aux BSP sont présentes dans les génomes murin et humain. Le génome murin contient trois séquences; Bsph1, Bsph2a et Bsph2b, tandis qu’une seule séquence (BSPH1) a été identifée chez l’humain. Les séquences d’ADNc de Bsph1, Bsph2a et BSPH1 ont été clonées, tandis que Bsph2b serait probablement un pseudogène. Les trois gènes sont exprimés uniquement dans l’épididyme et font partie d’une sous-famille distincte à l’intérieur de la famille des BSP. Chez les ongulés, les BSP sont exprimées par les vésicules séminales, sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de l’éjaculation et représentent une proportion significative des protéines du plasma séminal. Au contraire, les BSP épididymaires ne sont retrouvées qu’en faibles quantités dans le fluide séminal. L’étude de leur rôle dans les fonctions spermatiques était donc plus difficile que chez les ongulés, où l’isolement des protéines natives du plasma séminal à l’aide de techniques de chromatographie était possible. Afin d’étudier sa fonction, nous avons exprimé BSPH1 recombinante dans E. coli. Les ponts disulfure des domaines de type-II caractéristiques de ces protéines ont fait en sorte que l’expression de BSPH1 fusionnée à une étiquette hexahistidine ou glutathion-S-transférase a donné lieu à des protéines insolubles dans les corps d’inclusion. La production de BSPH1 soluble a été possible grâce à l’ajout d’une étiquette thiorédoxine et l’expression dans une souche au cytoplasme oxidatif. BSPH1 a été purifiée par affinité et sa liaison aux partenaires connus des BSP, la phosphatidylcholine, les lipoprotéines de faible densité et la membrane des spermatozoïdes, suggérait que la protéine recombinante possédait sa conformation native et pouvait être utilisée pour des essais fonctionnels. La forme native de BSPH1 a été détectée dans le plasma séminal humain suite au fractionnement par gel filtration. La liaison de BSPH1 native à une colonne d’affinité à l’héparine a indiqué qu’elle partage aussi cette propriété de liaison avec la famille des BSP, et pourrait lier les GAGs semblables à l’héparine du tractus génital féminin. Une colonne d’immunoaffinité anti-BSPH1 a été préparée à l’aide d’anticorps générés contre des protéines recombinantes, et a permis d’isoler BSPH1 native à partir d’extraits de spermatozoïdes humains. Nos résultats montrent que BSPH1 native serait localisée dans les microdomaines « rafts » de la membrane. Sa masse moléculaire apparente était de 32 kDa, ce qui est supérieur à la masse prédite selon sa séquence en acides aminés, indiquant la présence probable de modifications post-traductionnelles, ou d’une migration anormale. L’effet de BSPH1 recombinante et des anticorps anti-BSPH1 sur la motilité, la viabilité et la capacitation a aussi été étudié. Les deux dernières variables ont été mesurées par un essai de cytométrie en flux, optimisé dans cette étude. Aucun effet des protéines recombinantes ou des anticorps sur la motilité et la viabilité des spermatozoïdes n’a été noté. Quoiqu’une stimulation modeste, quoique significative, de la capacitation ait été observée à la plus faible concentration de BSPH1, les concentrations plus élevées n’ont pas montré d’effet. De la même manière, les anticorps anti-BSPH1 n’ont pas eu d’effet significatif sur la capacitation. Ces résultats suggèrent que BSPH1 produite dans E. coli n’affecte pas la capacitation de façon marquée. Cependant, puisque BSPH1 native possède probablement des modifications post-traductionnelles, une protéine recombinante produite dans des cellules de mammifères pourrait affecter les fonctions spermatiques. De manière alternative, les BSP épididymaires remplissent peut-être un rôle différent dans les fonctions spermatiques que celles sécrétées par les vésicules séminales des ongulés. Les résultats décrits dans cette thèse pourraient contribuer à améliorer le diagnostic de l’infertilité masculine, ainsi que les techniques de reproduction assistée et éventuellement, pourraient mener au développement de contraceptifs masculins.

Étude du mécanisme de protection des spermatozoïdes de mammifères par le lait

Le lait écrémé est utilisé depuis plus d’un demi-siècle comme diluant protecteur des spermatozoïdes de mammifères. Depuis quelques années, il existe une demande grandissante pour des diluants exempts de produits d’origine animale. Toutefois, le mécanisme par lequel le lait protège les spermatozoïdes n’est pas connu, ce qui rend difficile de lui trouver un substitut. Les protéines majeures du plasma séminal de taureau, les protéines « Binder of SPerm » (BSP), sont néfastes lors de la conservation de la semence. Les spermatozoïdes sont en contact avec une grande concentration de protéines BSP qui stimulent une extraction continuelle de cholestérol/phospholipides de leur membrane plasmique. Les lipoprotéines de faible densité (LDL) du jaune d’oeuf, un autre composé utilisé dans les diluants, empêcheraient les protéines BSP de se lier à la membrane des spermatozoïdes de taureaux et de stimuler un efflux des lipides membranaires, ce qui les protégerait durant la conservation. Notre hypothèse était que les protéines du lait protègent les spermatozoïdes durant la conservation en séquestrant les protéines BSP. Premièrement, nous avons démontré par filtration sur gel qu’il y a une interaction entre les protéines BSP bovines et les protéines du lait. Le lait écrémé a été fractionné en trois fractions : F1 (alpha-lactalbumine, bêta-lactoglobuline et caséine kappa), F2 (toutes les protéines du lait) et F3 (sels, sucres et petits peptides). Les protéines BSP1 et BSP5 ont une affinité plus grande pour F1 que BSP3, tandis que toutes les protéines BSP ont une affinité pour F2. Le titrage calorimétrique isotherme a permis de confirmer l’interaction entre les protéines BSP et les protéines du lait. L’association entre la protéine BSP1 bovine et les micelles de caséines est caractérisée par une constante d’affinité (Ka) de 3.5 × 10^5 M-1 et un paramètre stoichiométrique (n) de 4,5 BSP1 pour une caséine. L’association entre la protéine BSP1 bovine et l’alpha-lactalbumine (une protéine du sérum principale), est caractérisée par un Ka de 2.4 × 10^5 M-1 et une valeur “n” de 0,8. Ces résultats indiquent que le lait protège les spermatozoïdes bovins en séquestrant les protéines BSP grâce à une interaction protéine : protéine, tandis que le jaune d’oeuf les protège grâce à une interaction protéine : lipoprotéine. Deuxièmement, nous avons démontré par filtration sur gel que les protéines homologues aux BSP bovines retrouvées dans le plasma séminal de porc, d’étalon et de bélier ont une affinité avec les protéines du lait, ce qui suggère que le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait pourrait être le même chez ces espèces. Troisièmement, nous avons caractérisé l’interaction entre BSP1 bovine et les LDL du jaune d’oeuf qui a un Ka de 3.4 ± 0.4 × 10^6 M-1 et une valeur de « n » de 104 BSP1 pour une particule de LDL, indiquant qu’il existe des différences entre le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait et le jaune d’oeuf. Nous croyons que les résultats présentés dans cette thèse aideront à créer de nouveaux diluants ne contenant pas de produits d’origine animale afin de cryoconserver les spermatozoïdes des mammifères.

Rôle de protéines épididymaires humaines et murines dans les fonctions spermatiques

L’infertilité affecte jusqu’à 15-20% des couples en âge de se reproduire. C’est pourquoi, mieux comprendre les mécanismes à la base de la fécondation est essentiel pour l’identification de nouvelles causes d’infertilité et l’optimisation des techniques de reproduction assistée. La capacitation est une étape de la maturation des spermatozoïdes qui se déroule dans le tractus génital femelle. Elle est requise pour la fécondation d’un ovocyte. Notre laboratoire a démontré que des protéines du plasma séminal bovin, appelées protéines Binder of SPerm (BSP), se lient aux phospholipides portant des groupements choline à la surface de la membrane des spermatozoïdes lors de l’éjaculation et promeuvent la capacitation. Ces protéines exprimées par les vésicules séminales sont ubiquitaires chez les mammifères et ont été étudiées chez plusieurs espèces dont l’étalon, le porc, le bouc et le bélier. Récemment, l’expression de gènes homologues aux BSP a été découverte dans les épididymes d’humains (BSPH1) et de souris (Bsph1 et Bsph2). Notre hypothèse est que les BSP chez ces deux espèces sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de la maturation épididymaire et ont des rôles dans les fonctions spermatiques, similaires à ceux des protéines BSP bovines. Les protéines BSP humaines et murines représentent une faible fraction des protéines totales du plasma séminal. Pour cette raison, afin d’étudier leurs caractéristiques biochimiques et fonctionnelles, des protéines recombinantes ont été produites. Les protéines recombinantes ont été exprimées dans des cellules Escherichia coli origami B(DE3)pLysS en utilisant un vecteur d’expression pET32a. Suivant la lyse cellulaire, les protéines ont été dénaturées avec de l’urée et purifiées par chromatographie d’affinité sur ions métalliques immobilisés. Une fois liées à la colonne, les protéines ont été repliées à l’aide d’un gradient d’urée décroissant avant d’être éluées. Cette méthode a mené à la production de trois protéines recombinantes (rec-BSPH1 humaine, rec-BSPH1 murine et rec-BSPH2 murine) pures et fonctionnelles. Des expériences de chromatographie d’affinité et de co-sédimentation nous ont permis de démontrer que les trois protéines peuvent se lier à des ligands connus des protéines BSP comme la gélatine et l’héparine en plus de pouvoir se lier aux spermatozoïdes. Nos études ont également révélées que les deux protéines rec-BSPH1 peuvent se lier aux liposomes de phosphatidylcholine (PC) et sont capable de promouvoir la capacitation des spermatozoïdes. À l’opposé, rec-BSPH2 ne peut ni se lier aux liposomes de PC, ni stimuler la capacitation. Finalement, les protéines recombinantes n’ont aucun effet sur la réaction acrosomique ou sur la motilité des spermatozoïdes. Chez les bovins, les protéines BSP induisent la capacitation grâce des interactions avec les lipoprotéines de haute densité (HDL) et les glycosaminoglycanes. Puisque le HDL est également un joueur important de la capacitation chez la souris, le rôle de la protéine native BSPH1 murine au niveau de la capacitation induite par le HDL a été étudié. Les résultats obtenus suggèrent que, in vivo, la protéine BSPH1 de souris serait impliquée dans la capacitation via une interaction directe avec le HDL. Comme les protéines BSPH1 humaines et murines sont orthologues, ces résultats pourraient aussi s’appliquer à la fertilité humaine. Les résultats présentés dans cette thèse pourraient mener à une meilleure compréhension de la fertilité masculine et aider à améliorer les techniques de reproduction assistée. Ils pourraient également mener au développement de nouveaux tests diagnostiques ou de contraceptifs masculins.

Morfometria de testículos escrotais, abdominais e inguinais de eqüinos criptórquios unilaterais

Foi realizado um estudo morfométrico de testículos escrotais e retidos de 10 eqüinos criptórquios unilaterais, sendo cinco abdominais e cinco inguinais. As características avaliadas foram espessura da albugínea testicular, área dos túbulos seminíferos e número de células de Leydig. A espessura da albugínea testicular mostrou-se reduzida (P< 0,05) nas gônadas criptórquias abdominais quando comparadas às escrotais contralaterais. Também foram observadas diferenças (P< 0,01) nas áreas dos túbulos seminíferos dos testículos abdominais e inguinais, que se apresentaram diminuídas quando comparadas às dos escrotais contralaterais. A diminuição foi de, aproximadamente, 45% nos testículos abdominais e de 31% nos inguinais. Não foram verificadas diferenças (P> 0,05) na contagem de células de Leydig das gônadas criptórquias comparadas às escrotais contralaterais. Nos eqüinos, o criptorquismo afetou com maior intensidade a área dos túbulos seminíferos dos testículos abdominais e inguinais e a espessura da albugínea daqueles retidos no abdome.

How to Perform and Interpret Testicular Fine Needle Aspiration in Stallions

Although several methods of testicular biopsy have been proposed previously, testicular fine needle aspiration (FNA) has proved to be the simplest, the most rapid, inexpensive, and overall the least invasive technique for obtaining testicular biopsies Testicular FNA is indicated for fertility investigations in stallions with oligozoospermia or azoospermia It is also used for differential diagnosis of testicular enlargement After sedation the stallion's testis is punctured to obtain testicular parenchyma samples containing cells mainly from the seminiferous epithelium the material obtained is used to perform smears which are analyzed for identification and quantification of term cells and Sertoli cells The results are based on the presence of the cell types found in the smears and the proportions of Sertoli cells per germ cells In addition to being a very useful diagnostic tool, testicular FNA is also used for follow-up examinations, as it is minimally invasive

Use of a Low Dose of Equine Purified FSH to Induce Multiple Ovulations in Mares

The effects of a low dose of equine purified FSH (eFSH) on incidence of multiple ovulations and embryo recovery rate in mares were studied. During the physiological breeding season in Brazil (19 degrees 45'45'S), 14 Mangalarga Marchador donor mares were used in a crossover study and another 25 mares of the same breed, between 3 years and 12 years of age were used as recipients for the embryo transfers. Donors were monitored during two consecutive oestrus cycles, an untreated control cycle followed by a treated cycle, when eFSH was administered. In both cycles, after an embryo collection attempt on day 8 post-ovulation all mares received 7.5 mg dinoprost and had their two largest follicles tracked daily by ultrasonography until the period of ovulation. Mares were inseminated every 48 h with extended fresh semen from a single stallion after the identification of a 35-mm follicle until the period of ovulation. Ovulations were induced by intravenous administration of 2.500 IU of human chorionic gonadotropin, upon detection of a 35- to 40-mm follicle. In the treated cycle, 5 mg eFSH was given intramuscularly once a day, from day 8 post previous ovulation until at least one follicle reached 35 mm in diameter. Embryo flushes were performed on day 8 of dioestrus (day 0 = ovulation). Treatment with eFSH resulted in higher (p < 0.05) ovulation rate and incidence of multiple ovulations compared to the control (1.6 vs 1.0 and 50% vs 0%, respectively - one mare had triple ovulation). However, embryo recovery rates in the control and treated cycles were similar (0.8 and 1.0, respectively; p > 0.05). Pregnancy rates in the recipient mares following embryo transfer were similar for the control and eFSH cycles (11/11 and 10/14, respectively). Additional studies are necessary in order to develop a low-dose protocol for the use of eFSH that brings a more consistent contribution to the efficiency of commercial equine embryo transfer programs.

Efeito da concentração espermática e do número de inseminações artificiais sobre a fertilidade de éguas inseminadas com sêmen fresco diluído

Sessenta e duas fêmeas eqüinas (tipo militar) foram distribuídas, ao acaso, em dois grupos experimentais para estudar o efeito da concentração espermática (200× 10(6) e 400× 10(6) de espermatozóides progressivamente móveis/dose inseminante) e do número de inseminações/ciclo (duas, três e quatro ou mais inseminações) sobre a fertilidade. As éguas foram rufiadas e inseminadas às segundas, quartas e sextas-feiras, a partir de um folículo de 3,0 a 3,5cm de diâmetro, com sêmen de apenas um garanhão com fertilidade comprovada, diluído para um volume inseminante de 10ml com diluidor de mínima contaminação. As taxas de concepção ao primeiro ciclo para as concentrações de 200 e 400 milhões foram de 66,7% (20/30) e 65,5% (19/29), e as taxas de concepção/ciclo, após quatro ciclos, de 52,0% (26/50) e 57,8% (26/45), respectivamente (P>0,05). As taxas de concepção ao primeiro ciclo para os grupos com duas, três e quatro ou mais inseminações/ciclo foram, respectivamente, 72,0% (18/25), 65,2% (15/23) e 54,6% (6/11), sem que se observassem diferenças entre elas (P>0,05). Após quatro ciclos, as taxas de concepção foram de 59,0% (23/39), 52,5% (21/40) e 50,0% (8/16), respectivamente, na mesma ordem de citação (P>0,05). Com base nos resultados, recomendam-se inseminações às segundas, quartas e sextas-feiras, utilizando-se a concentração de 200×10(6) SPTZ/dose inseminante, sem que haja perda da fertilidade, independente do número de inseminações/ciclo.

Efeito da idade sobre a fertilidade de éguas inseminadas com sêmen diluído, resfriado a 14ºC e transportado

Para estudar o efeito da idade sobre características ovulatórias e de fertilidade, 147 ciclos estrais de 99 éguas foram agrupados em classes por idade (1 - 3-6 anos; 2 - 7-10 anos; 3 - 11-14 anos; e 4 - 15-19 anos), de acordo com o ano do nascimento. As éguas foram inseminadas com sêmen diluído, resfriado e transportado de apenas um garanhão, três vezes por semana (segundas, quartas e sextas-feiras).O controle folicular, por meio da palpação retal, e a rufiação foram realizados diariamente, durante todo o período experimental. Utilizou-se, para o transporte, o sêmen diluído no diluidor de leite desnatado-glicose no conteiner Celle modificado, sendo a dose inseminante de 400 x 10(6) espermatozóides móveis, no momento da diluição final, pré-resfriamento. O tempo médio da coleta do sêmen à inseminação artificial foi de 3,5 horas e a temperatura final do sêmen, no momento da inseminação, de 14ºC. Não houve influência da idade sobre a velocidade de crescimento folicular e o tamanho do folículo ovulatório. A fertilidade decaiu após os 15 anos de idade, traduzida pela diminuição da taxa de concepção/ciclo e eficiência de prenhez, entretanto, não foram observadas características indicativas de senescência até os 19 anos de idade.

Efeito do número de inseminações artificiais sobre a fertilidade de éguas inseminadas com sêmen diluído, resfriado a 14ºC e transportado

Estudou-se o efeito do número de inseminações sobre a fertilidade de éguas inseminadas, três vezes/semana (segundas, quartas e sextas-feiras), com sêmen diluído, resfriado e transportado, de apenas um garanhão. As éguas foram inseminadas a partir da detecção, pela palpação retal, de um folículo de 3,0 a 3,5 cm de diâmetro, em um dos ovários, até a ovulação. Utilizaram-se para o transporte o sêmen diluído no diluidor leite desnatado-glicose e o conteiner Celle modificado, sendo a dose inseminante de 400 x 10(6) espermatozóides móveis, no momento da diluição final, pré-resfriamento. de acordo com o número de inseminações artificiais (IA) utilizadas/ciclo, os resultados de 148 ciclos, de 100 éguas, foram agrupados em: 1 IA, 2IA, 3 IA e 4 ou mais IA. A eficiência de prenhez foi de 4,29; 5,04; 5,67; e 3,43, para 1, 2, 3 e 4 ou mais IA, respectivamente. As características foliculares diferiram em relação à freqüência de inseminações com os maiores valores observados no grupo de éguas inseminadas quatro ou mais vezes. Concluiu-se que menor velocidade de crescimento folicular e maior diâmetro do folículo ovulatório estiveram associados a maior número de inseminações artificiais/ciclo. Na presença de uma concentração espermática adequada, o número de inseminações/ciclo não exerceu influência sobre a fertilidade.

Efeito do intervalo das duas últimas inseminações sobre a fertilidade de éguas inseminadas com sêmen fresco diluído

Sessenta e duas fêmeas eqüinas foram distribuídas ao acaso em dois grupos experimentais de acordo com o intervalo da penúltima à última inseminação artificial de cada ciclo (48h ou 72h). As éguas foram rufiadas e inseminadas às segundas, quartas e sextas-feiras, a partir do momento em que apresentavam um folículo de 3,0 a 3,5 cm de diâmetro, com sêmen de apenas um garanhão de fertilidade comprovada, diluído para um volume inseminante de 10 mL com diluidor de mínima contaminação. As taxas de concepção referentes ao primeiro ciclo, para os intervalos de 48h e 72h foram de 66,67% (24/36) e 65,22% (15/23), respectivamente, sendo as taxas de concepção/ciclo de 53,45% (31/58) e 56,76% (21/37), na mesma ordem anterior. Com base nos resultados obtidos, recomendam-se inseminações às segundas, quartas e sextas-feiras, sem perda da fertilidade.