Effects of decondensing agents on chromatin stability of boar spermatozoa - radioisotope study

• Autorzy: Strzezek J , Kordan W.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Chromatin stability is an important determinant of semen quality, essential for spermatozoa maturation in epididymes and early embryogenesis. A radioisotope method based on the quantitative measurements of tritium-labelled actinomycin D (3H-AMD) incorporation into the spermatozoa nuclei was used to assess chromatin stabilization of boar spermatozoa incubated with physiological (reduced glutathione – GSH, heparin – H and bosine serum albumin – BSA) or non-physiological (dithiothreitol – DTT, disodium ethylenediaminetetra acetate – EDTA, 2-mercaptoethanol – ME and sodium dodecyl sulphate – SDS) decondensing agents.The effect of the composition of seminal plasma and the role of zinc ions in chromatin stability of spermatozoa were also studied. Pre-treatment of spermatozoa with GSH, H, DTT, ME or SDS resulted in an increase in the incorporation of 3H-AMD into the spermatozoa nuclei. In contrast, when sperm samples were treated with BSA or EDTA there was a reduction in the incorporation of 3H-AMD, what was attributed to hyperstabilization of chromatin. A presumed hyperstabilization was also observed when SDS+EDTA+H were used. On the other hand, an exceptionally strong action of decondensation of chromatin was induced by H+BSA. Increased incorporation of 3H-AMD into the spermatozoa nuclei was concomitant with low zinc and protein content in the seminal plasma of boars following depletion test (DT), suggesting disturbances in chromatin stability. The presented radioisotope method based on the application of 3H-AMD is a simple and reliable assay that can be used to monitor the chromatin status of boar spermatozoa.

PL

Stabilność chromatyny plemników jest istotnym wyznacznikiem jakości nasienia, bowiem determinuje przebieg procesu dojrzewania plemników w najądrzach oraz wczesny rozwój zarodkowy.W badaniach zastosowano radioizotopową metodę pomiaru wiązania 3H-aktynomycyny D (3H-AMD) przez jądra plemników inkubowanych z czynnikami dekondensującymi chromatynę: fizjologicznymi (zredukowany glutation – GSH, heparyna – H, albumina surowicy bydlęcej – BSA) i niefizjologicznymi (ditiotreitol –DTT, wersenian dwusodowy – EDTA, merkaptoetanol – ME, laurylosiarczan sodowy – SDS). Badano wpływ składu plazmy nasienia na stabilność chromatyny plemników, ze szczególnym uwzględnieniem funkcji jonów Zn2+. W przypadku zastosowania GSH, H, DTT, ME i SDS stwierdzono wzrost wiązania 3H-AMD przez chromatynę plemników. Po inkubacji plemników z BSA lub EDTA obserwowano spadek wiązania. Pod wpływem grupy czynników dekondensujących w mieszaninie inkubacyjnej: SDS-EDTA-H,w nieobecności DTT (specyficznie rozszczepiającego mostki -S-S-) obserwowano spadek wiązania 3HAMD, co zinterpretowano jako hyperstabilizację chromatyny. Silne działanie dekondensujące chromatynę przez kompleks czynników fizjologicznych BSA-heparyna, uznano za skutek ich działania jako układu ligandów wiążących Zn2+, co sprzyjało destabilizacji wiązań S-Zn-S.Dziesięciodniowe próby opróżniania knurów, czemu towarzyszyło stopniowe obniżanie produkcji plemników i zdolności sekrecyjnej dodatkowych gruczołów płciowych, były sprzężone ze spadkiem wiązania 3H-AMD. Wyraźne obniżenie zawartości białka całkowitego i koncentracji jonów Zn2+ w plazmie niasienia obserwowane podczas prób opróżniania podkreśla udział tych komponentów w stabilizacji chromatyny plemników knura.Zastosowana metoda radioizotopowa z użyciem 3H-AMD może być wykorzystana w biochemicznej ocenie stanu chromatyny plemników.

Słowa kluczowe

EN

pig; boar; boar semen; semen quality; seminal plasma; spermatozoon; decondensing agent; chromatin stability; actinomycin D; radioisotopic study; radioisotope method

• Wydawca: -
• Czasopismo: Animal Science Papers and Reports
• Rocznik: 2003
• Tom: 21
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.167-181,fig.

Twórcy

autor

Strzezek J

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Oczapowskiego 5, 10-718 Olsztyn, Poland

autor

Kordan W.

Bibliografia

• 1. BALHORM R., KELLARIS K., CORZET M., CLANCY C., 1985 – 7-aminoactinomycin D binding and final stages of sperm chromatin. Gamete Research 12, 411-422.
• 2. COULTER G.H., 1973 – Biochemical and physical changes in bovine spermatozoa due to freezing at –196oC and age of bull. Thesis. Cornell University, 1-122.
• 3. DARŻYNKIEWICZ Z., GLEDHIL B.L., RINGERTZ N.R., 1969 – Changes in deoxyribonucleoprotein during spermatogenesis in the bull: 3H–actinomycin D binding capacity. Experimental Cell Research 56, 435-438.
• 4. EBSTEIN B.S., 1972 – Tritiated actinomycin D as a cytochemical label for small amounts of DNA. Journal of Cell Biology 53, 709-714.
• 5. GLOGOWSKI J., STRZEŻEK J., JAŻDŻEWSKI J., 1994 – Intensity of 3H–Actinomycin (3H-AMD) binding to chromatin of bull spermatozoa. Reproduction in Domestic Animals 29, 396-403.
• 6. GORCZYCA W., TRANANOS F., JESIONOWSKA H., DARŻYNKIEWICZ Z., 1993 – Presence of DNA strand breaks and increased sensitivity of DNA in situ to denaturation in abnormal human sperm cells, analogy to apoptosis of somatic cells. Experimental Cell Research 207, 202-205.
• 7. HURET J.L., 1986 – Nuclear chromatin decondensation of human sperm: a review. Archives of Andrology 16, 97-109.
• 8. KJELLBERG S., 1993 – Zinc and human sperm chromatin. Linkoping University, Medical Dissertations,400, 5-69.
• 9. KVIST V., 1982 – Spermatozoal thiol-disulphide interaction: A possible event underlying physiological sperm nuclear chromatin decondensation. Acta Physiologica Scandinavica 115, 503-505.
• 10. KVIST V., ELIASSON R., 1980 – Sperm nuclear chromatin decondensation ability. Acta Physiologica Scandinavica109 (Supplement) 486, 1-24.
• 11. LAMPUGNANI L., MACCHERONI M., 1984 – Rapid colorimetry of zinc in seminal fluid. Clinical Chemistry 30 (8), 1366-1368.
• 12. LARSSON K., EINARSSON S., 1976 – Fertility of deep frozen boar spermatozoa. Influence of thawing diluents and boars. Acta Veterinaria Scandinavica 17, 43-62.
• 13. LOWRY I.O.M., ROSENBROUGH N.I., FARR R.L., RANDALL R.J., 1951 – Protein measurement with folinphenol reagent. Journal of Biological Chemistry 193, 265-275.
• 14. REYES R., ROSADO A., HERNANDEZ O., DELGADO N.M., 1989 – Heparin and glutathione: Physiological decondensing agents of human sperm nuclei. Gamete Research 23, 39-47.
• 15. SINGH N.P., 2000 – Microgels for estimation of DNA strand breaks DNA protein crosslinks and apoptosis. Mutation Research 455, 111-127.
• 16. STRZEŻEK J., 1998 – Fizjologia i biochemia struktur plemnika ssaków. W: Ultrastruktura i funkcja komórki, mechanizmy regulujące spermatogenezę (Physiology and biochemistry of structures of mammalian spermatozoa. In: Ultrastructure and function of a cell and spermatozoa regulating mechanisms). In Polish. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 7, 99-126.
• 17. STRZEŻEK J., 1999 – Plasma nasienia a niektóre biologiczne funkcje plemników (Seminal plasma and some biological functions of spermatozoa). In Polish with English summary. Postępy Biologii Komórki 26 (Supplement) 12, 59-68.
• 18. STRZEŻEK J., KORDAN W., GLOGOWSKI J., WYSOCKI P., BORKOWSKI K., 1995 – Influence of semen-collection frequency on sperm quality in boars, with special reference to biochemical markers. Reproduction in Domestic Animals 30, 85-94.
• 19. STRZEŻEK J., FRASER L., DEMIANOWICZ W., KORDAN W., WYSOCKI P., HOŁODY D.,2000 – Effect of depletion tests (DT) on the composition of boar semen. Theriogenology 54, 949-963.