Participación de glicosaminoglicanos sulfatados en algunos momentos críticos de la vida post-eyaculación del espermatozoide : modelo humano y murino en ratón

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El espermatozoide humano transita por diferentes estadios desde que es formado en el testículo: madura en el epidídimo, es eyaculado e ingresa dentro del tracto reproductor femenino donde ocurrirá el proceso de capacitación espermática. El Heparán Sulfato (HS) es una molécula que se encuentra presen...

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Autor principal: Galotto, Camila
Otros Autores: Calvo, Juan Carlos
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2020
Materias:
DESCONDENSACION DE LA CROMATINA ESPERMATICA
HEPARAN SULFATO
HEPARINA
CELULAS OVIDUCTALES
INTERACCION ESPERMATOZOIDE-OVIDUCTO
ESPERMATOZOIDE
TUNEL
SPERM DECONDENSATION
HEPARAN SULFATE
HEPARIN
SPERMATOZOA
OVIDUCTAL CELLS
SPERM-OVIDUCT INTERACTION
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6747_Galotto
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description El espermatozoide humano transita por diferentes estadios desde que es formado en el testículo: madura en el epidídimo, es eyaculado e ingresa dentro del tracto reproductor femenino donde ocurrirá el proceso de capacitación espermática. El Heparán Sulfato (HS) es una molécula que se encuentra presente en el humano tanto en el complejo cumulus-oocito(COC) como en el espermatozoide y, por su parte, el espermatozoide contiene receptores para heparina (análogo funcional y estructural del HS). También está presente en el fluido folicular y en el fluido oviductal/trompas de Falopio, donde podría participar en la regulación de la interacción espermatozoide-oviducto/trompas de Falopio. Esta distribución ubicua del HS plantea, por un lado, la posible colaboración de ambos gametos en el proceso de descondensación espermática in vivo y, por otro, la posible participación del HS en otras etapas del proceso reproductivo. Varios glicosaminoglicanos fueron encontrados como mediadores de la interacción entre el espermatozoide y las células oviductales/tracto reproductor femenino en la formación del “reservorio funcional”; la unión de espermatozoides al epitelio oviductal o del tracto reproductor femenino, es mediada por reconocimiento de carbohidratos en numerosas especies. Por esto, nos pareció interesante explorar el rol que cumple el HS y sus receptores en el espermatozoide o en las células del tracto reproductor femenino en la funcionalidad espermática a lo largo de su pasaje por el mismo. Teniendo en cuenta los cambios que suceden en el espermatozoide a lo largo de su vida post-eyaculación, nos planteamos los siguientes objetivos para esta tesis doctoral: (1)Evaluar la localización del HS en la superficie de espermatozoides lavados, incubados en condiciones capacitantes o habiendo sufrido reacción acrosomal inducida; (2) caracterizar la interacción entre las célulasepiteliales del tracto reproductor femenino humano y espermatozoides humanos, mediada por HS y sus receptores; (3) evaluar el posible rol biológico del HS espermático en el proceso de descondensación nuclear in vitro; (4) correlacionar el proceso de descondensación nuclear del espermatozoide humano in vitro con lo observado en la clínica a través de los procedimientos de fecundación asistida. A la luz de los resultados obtenidos, podemos concluir que (1)el porcentaje de espermatozoides humanos que poseen HS en su membrana plasmática disminuye a medida que el mismo transita por los diferentes estadios post-eyaculación. Esto podría estar reflejando que el HS es una molécula fundamental en el proceso de selección de espermatozoides a lo largo del tracto reproductivo femenino. Sin embargo, la presencia de HS en la superficie del espermatozoide humano no está relacionada con el estado de reacción (o exocitosis) acrosomal. Por otra parte, observamos que el HS se encuentra también en la superficie de los espermatozoides de ratón, precisamente en el segmento ecuatorial, independientemente del estado de exocitosis acrosomal en que se encuentre el mismo. Al analizar la interacción entre el espermatozoide humano y diferentes tipos celulares provenientes del tracto reproductor femenino humano in vitro, podemos decir que (2)tanto elHS como su receptor, presentes en el espermatozoide y en las células del endometrio y de la trompa de Falopio, estarían involucrados en la interacción entre estos tipos celulares. Además, confirmamos (3)que el HS del espermatozoide humano no está implicado en la descondensación nuclear y que podría estar involucrado en otros procesos como la fusión con el oocito, siendo el HS oocitario el único responsable de la descondensación. A lo largo de la remodelación de la cromatina espermática, diferentes factores pueden inducir daño en su DNA, como así también alteraciones en la condensación de la cromatina, que han sido asociados a infertilidad masculina. Utilizando dos técnicas que evalúan la funcionalidad del núcleo espermático, como lo son el TUNEL y el ensayo de descondensación fisiológica in vitro, descripto en el laboratorio, (4)pudimos clasificar a los pacientes infértiles como descondensadores rápidos o lentos y concluimos que los descondensadores lentos tendrían mayor posibilidad de éxito en fecundación asistida (ICSI) si son TUNEL negativos o si utilizan ovodonación. De este modo, la evaluación de la velocidad de descondensación, sumada a otros parámetros de funcionalidad espermática, podría ser una herramienta útil en la toma de decisiones terapéuticas en fecundación asistida.
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El Heparán Sulfato (HS) es una molécula que se encuentra presente en el humano tanto en el complejo cumulus-oocito(COC) como en el espermatozoide y, por su parte, el espermatozoide contiene receptores para heparina (análogo funcional y estructural del HS). También está presente en el fluido folicular y en el fluido oviductal/trompas de Falopio, donde podría participar en la regulación de la interacción espermatozoide-oviducto/trompas de Falopio. Esta distribución ubicua del HS plantea, por un lado, la posible colaboración de ambos gametos en el proceso de descondensación espermática in vivo y, por otro, la posible participación del HS en otras etapas del proceso reproductivo. Varios glicosaminoglicanos fueron encontrados como mediadores de la interacción entre el espermatozoide y las células oviductales/tracto reproductor femenino en la formación del “reservorio funcional”; la unión de espermatozoides al epitelio oviductal o del tracto reproductor femenino, es mediada por reconocimiento de carbohidratos en numerosas especies. Por esto, nos pareció interesante explorar el rol que cumple el HS y sus receptores en el espermatozoide o en las células del tracto reproductor femenino en la funcionalidad espermática a lo largo de su pasaje por el mismo. Teniendo en cuenta los cambios que suceden en el espermatozoide a lo largo de su vida post-eyaculación, nos planteamos los siguientes objetivos para esta tesis doctoral: (1)Evaluar la localización del HS en la superficie de espermatozoides lavados, incubados en condiciones capacitantes o habiendo sufrido reacción acrosomal inducida; (2) caracterizar la interacción entre las célulasepiteliales del tracto reproductor femenino humano y espermatozoides humanos, mediada por HS y sus receptores; (3) evaluar el posible rol biológico del HS espermático en el proceso de descondensación nuclear in vitro; (4) correlacionar el proceso de descondensación nuclear del espermatozoide humano in vitro con lo observado en la clínica a través de los procedimientos de fecundación asistida. A la luz de los resultados obtenidos, podemos concluir que (1)el porcentaje de espermatozoides humanos que poseen HS en su membrana plasmática disminuye a medida que el mismo transita por los diferentes estadios post-eyaculación. Esto podría estar reflejando que el HS es una molécula fundamental en el proceso de selección de espermatozoides a lo largo del tracto reproductivo femenino. Sin embargo, la presencia de HS en la superficie del espermatozoide humano no está relacionada con el estado de reacción (o exocitosis) acrosomal. Por otra parte, observamos que el HS se encuentra también en la superficie de los espermatozoides de ratón, precisamente en el segmento ecuatorial, independientemente del estado de exocitosis acrosomal en que se encuentre el mismo. Al analizar la interacción entre el espermatozoide humano y diferentes tipos celulares provenientes del tracto reproductor femenino humano in vitro, podemos decir que (2)tanto elHS como su receptor, presentes en el espermatozoide y en las células del endometrio y de la trompa de Falopio, estarían involucrados en la interacción entre estos tipos celulares. Además, confirmamos (3)que el HS del espermatozoide humano no está implicado en la descondensación nuclear y que podría estar involucrado en otros procesos como la fusión con el oocito, siendo el HS oocitario el único responsable de la descondensación. A lo largo de la remodelación de la cromatina espermática, diferentes factores pueden inducir daño en su DNA, como así también alteraciones en la condensación de la cromatina, que han sido asociados a infertilidad masculina. Utilizando dos técnicas que evalúan la funcionalidad del núcleo espermático, como lo son el TUNEL y el ensayo de descondensación fisiológica in vitro, descripto en el laboratorio, (4)pudimos clasificar a los pacientes infértiles como descondensadores rápidos o lentos y concluimos que los descondensadores lentos tendrían mayor posibilidad de éxito en fecundación asistida (ICSI) si son TUNEL negativos o si utilizan ovodonación. De este modo, la evaluación de la velocidad de descondensación, sumada a otros parámetros de funcionalidad espermática, podría ser una herramienta útil en la toma de decisiones terapéuticas en fecundación asistida. Human spermatozoa go through different stages since their formation in the testis: maturation in the epididymis, ejaculation and entry into the female tract where the sperm capacitation process will occur. Heparan Sulfate (HS) is a sulfated glycosaminogly can present both in the humancumulus-oocyte complex (COC) and in spermatozoa. Also, spermatozoa contain receptors for heparin (functional and structural analogue of HS). In addition, HS is found in follicular and oviductal fluids, where it could participate in the regulation of sperm-oviduct interaction. HS has also been studied as a mediator of very specific ligand-receptor interactions (FGF, HIV, HPV, among others). This ubiquitous distribution of HS raises the possibility that both gametes collaborate inthe process of sperm decondensation in vivo and the possible participation of HS in other stages of the reproductive process. Several glycosaminoglycans were found to be mediators of the interaction between sperm and oviductal cells in the formation of a "functional sperm reservoir”and the binding of sperm to the oviductal epithelium is mediated by carbohydrate recognition in numerous species. Therefore, we found it interesting to explore the role of HS and HS receptors of spermatozoa and endometrial or oviductal epithelial cells, on sperm function during the transit through the female reproductive tract. Taking into aCOCunt the changes undergone by the spermatozoon following ejaculation, its journey through the female reproductive tract and our laboratory ́s expertise in glycosaminoglycan biochemistry, we proposed the following objectives for this thesis: (1) to evaluate the location of HS on the sperm surface in washed spermatozoa, spermatozoa incubated under capacitating conditions and acrosome reacted spermatozoa; (2) to characterize the interaction between human female tract epithelial cells and human spermatozoa, mediated by HS and its receptors; (3)to evaluate the possible role of sperm borne HS in the process of in vitronuclear decondensation; (4) to correlate human sperm in vitro decondensation with assisted reproduction success in a clinical setting. In the light of the results obtained, we can conclude that (1) the percentage of human spermatozoa with membrane bound HS decreases as sperm proceed along the different post-ejaculatory stages. This could be implying that HS plays a fundamental role in the process of sperm selection throughout the female reproductive tract. The presence of HS on the surface of human sperm is not related to acrosomal status. Similarly, HS is present on the surface of mouse sperm, precisely on the equatorial segment, regardless of acrosomal status. Analysis of the interaction between human sperm and different epithelial cell types of the humanfemale tract in vitro, suggests that (2)the HSand itsreceptor, present in both spermatozoa and endometrial and Fallopian tube cellscould be involved in the interactionbetween these cell types. We confirmed that (3) sperm borne HS is not involved in nuclear decondensation and that oocyte HS is solely responsible for this process,but thatit could be involved in other processes such as sperm oocyte fusion. Throughout sperm chromatin remodeling, several factors can damage sperm DNA or alter chromatin condensation, and both have been associated to male infertility. Using two techniques that evaluate sperm nuclear function, such as TUNEL and the human sperm in vitrodecondensation assay described in our laboratory, (4)we were able to classify infertile patients as slow or fast decondensers and conclude that slowdecondensers would have a greater chance of success in assisted reproduction (ICSI) if they are TUNEL negative or if they use donor oocytes. Thus, the evaluation of sperm decondensation velocity, taken together with other parameters of sperm function, could be a useful tool to aid decision making in assisted reproduction. Fil: Galotto, Camila. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2020-04-13 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6747_Galotto

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