In order to examine the interaction of albumin with the sperm during capacitation in mouse, proteins of cauda epididymal sperm were extracted under various conditions and analyzed with SDS-PAGE. Sperm surface labeling patterms were also examined using fluorochroin~conjugated wheat germ agglutinin (WGA) and bovine serum albumin (BSA). Albumin was detached from the sperm surface during the incubation and seemed to be constituted the major protein components of the conditioned media in which sperm incubated for 90 mm. Detachment of albumin from the sperm was not affected by the Ca2+ in the medium. WGA-FITC labeling confirmed that Triton X-100 permeabilired plasma membrane overlaying the apical segment of sperm head and detached plasma membrane associated proteins having negatively charged glycoconjugates. BSA-FITC labeling of epididymal sperm occurred on the apical segment of periacrosoinal region and postacrosomal region of the head. BSA-FITC labeling was not observed in periacrosoinal region of the sperm treated with Ca2+-ionophore ~3187 (10 MM)~ whereas the postacrosome region of acrosome-reacted sperm was still labeled after the AR. These results suggest that albumin bound to the surface of epididymal sperm is detached during the capacitation process, and it might be involved In physiological change of sperm plasma membrane accompanying the capacitation.
Proceedings of the Korean Society of Embryo Transfer Conference
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2001.05b
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pp.4-16
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2001
Sperm competent for fertilization can become capacitated, bind to the zona pellucida (ZP)of an egg in a specific manner, and complete acrosomal exocytosis. Failure to carry out these functions results in infertility. Although the interactions between the ZP and the plasma membrane overlying the sperm acrosome have been considered important for sperm-egg recognition and signalling recent results have prompted a reassessment of current paradigms concerning these interactions. In this review, we're going to discuss about the roles of the acrosomal matrix, the particulate component of the acrosomal contents, in fertilization. The general hypothesis is that acrosomal exocytosis leads to the exposure of acrosomal matrix proteins that become de facto extracellula matrix(ECM) on the surface of the sperm head, and that the dynamic interactions of this newly-exposed sperm ECM with the egg ECM (the ZP) govern sperm-egg recognition and sperm penetration of the ZP. Informations from these experiments may provide new ways to address the poor ZP binding of sperm from some human infertility patients and may offer new avenues for contraception through the disruption of purposeful sperm-ZP binding.
This study was conducted to examine the effect of several saccharides on the induction of capacitation and acrosome reaction (AR) and to examine the effects of mono and polysaccharides on the penetration activity of boar spermatozoa. Spermatozoa were inseminated in medium with fucose, galactose and mannose as monosaccharide, and fucoicIan. galactan and marman as polysaccharide. The penetration rates were significantly (p<0.05) lower in medium with galactose (40.6%), mannose (38.1%), fucose (41.6%) and fucoidan (36.6%) compared with control (56.7%). The rates of AR were increased (40.7 to 59.8%) by the preincubation periods prolonged from 0 to 4 hr (p<0.05). Similar tendencies were observed in AR when spermatozoa were treated with monosaccharides, but not significantly differ among the groups treated with different time of preincubation with some exception of galactose. When spermatozoa were treated with polysaccharides, the rates of AR were significantly (p<0.05) increased by preincubation time prolonged from 0 to 4 hr with an exception of fucoidan. In conclusion, the present study suggests that penetration rate of spermatozoa is higher in presence of polysaccharides than monosaccharides. Also, it may resume that the comparing to control, the all saccharides (L-fucose, D-galactose, D-mannose, fucoidan. galactan and mannan)-treated groups slightly increase the AR pattern as preincubation time prolonged.
The aim of this study is to elucidate sperm chemotaxis and to set up the optirnal condition for selection of motile and capacitated sperm from hovine frozen-semen. Thus, the effects of semen-washing after thawing, concentrations of progesterone (P4) and bovine serum albumin (BSA), and sperm-washing frequency on sperm selection were examined. For evaluating their effects, number, viability and acrosome reaction of sperm swim-up seperated from semen, which were incubated for 30 minutes at 36$^{\circ}C$ in the M2 solution containing P4 and BSA, were investigated. For frozen-semen just after thawing, sperm recovery and viability were not significantly different between P4-treated and -untreated semen. However, washing frozen-semen decreased the number of sperm and increased the viability of sperm that were recovered from semen treated with P4. Progesterone affected the recovery rate, the viability and the acrosome-reaction rate of sperm recovered from washed frozen-semen. Especially, number of motile and capacitated sperm were highest in semen treated with 50$\mu$g /ml among 0, 20, 50 and 100$\mu$g /ml of P4 concentrations. BSA affected the recovery rate and the viability of sperm recovered from washed frozen-semen that were treated with 50$\mu$g /ml of P4. Especially, the percentage of viable sperm were highest in semen treated with 4mg /ml among 0, 2, 4, and 6mg /ml of BSA concentrations. Repeatedly sperm-washing did not affect the recovery rate and the viability of sperm recovered from washed frozen-semen that were treated with 50$\mu$g /ml of P4 and 4mg /ml of BSA In conclusion, using progesterone and BSA could efficiently make the selection of motile and capacitated sperm from washed frozen-semen.
Kim, Byung-Gak;Kim, Ki-Jung;Lee, Yong-An;Kim, Bang-Jin;Kim, Yong-Hee;Ryu, Buom-Yong
Reproductive and Developmental Biology
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v.33
no.1
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pp.49-54
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2009
The current study was designed to evaluate the effects of the reactive oxygen species (ROS) generated with a xanthine (X) and xanthine oxidase system (XO) on sperm function and DNA fragmentation in porcine spermatozoa. ROS were produced by a combination of $1,000{\mu}M$ X and 50 mU/ml XO. The ROS scavengers such as superoxide dismutase (SOD) (200 U/ml) and catalase (CAT) (500 U/ml) were also tested. Spermatozoa were incubated for 2 hours in BWW medium with a combination of X-XO supplemented with or without antioxidants at $37^{\circ}C$ under 5% $CO_2$ incubator. Ca-ionophore-induced acrosome reaction, the proportion of swollen spermatozoa under hypo-osmotic condition, malondialdehyde formation for the analysis of lipid peroxidation, and the proportion of DNA fragmentation were determined after 2 hours incubation. The action of ROS on porcine spermatozoa resulted in decreased Ca-ionophore-induced acrosome reaction and membrane integrity, increased the formation of malondialdehyde, and the proportion of sperm with DNA fragmentation(p<0.05). The toxic effects caused by ROS were completely alleviated by CAT in terms of sperm function and characteristics, however SOD did not serve the same scavenger effect as CAT. To conclude, the ROS can cause significant damage to porcine sperm functions and characteristics, which can be minimized by the use of antioxidants.
The objective of this study was to evaluated the efficiency of sperm cryosurvival using each extenders Triladyl and LEY containing egg yolk to the cryopreservation of separated sperm by percoll in miniature pig. The ejaculated semen from miniature pig was separated by 65% percoll and un-separated sperm as a control before freezing. The freezing of diluted semen added with Triladyl containing egg yolk and LEY solution (solution I: 11% Lactose or Triladyl + egg yolk; solution II: solution I + glycerol + OEP). Analysis of sperm ability was estimated by viability, capacitation acrosome reaction using chlortetracycline (CIC) the morphologic abnormality and hypoosmotic swelling test(HOST). The groups were designed that as separated sperm by Percoll with Triladyl(ST) or LEY(SL) for cryopreservation. And unseparated sperm with Triladyl(UT) or LEY(UL). As a results, the viability was higher significantly(p<0.05) in ST, SL, UT than UL extender. The morphologic abnormality was measured significantly (p<0.05) lower in ST than other extenders. The AR-patterned in CTC analysis was measured significantly(p<0.05) lower in SL and UL than other extenders. In conclusion, using Triladyl extender resulted in viability and morphology of separated sperm by percoll that were effective than using LEY extender, but it resulted in capacitation acrosome reaction was lower than using LEY extender.
Sa, Soo-Jin;Kim, Tae-Shin;Park, Soo-Bong;Lee, Dong-Seok;Park, Chun-Keun
Reproductive and Developmental Biology
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v.32
no.2
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pp.97-104
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2008
Plasminogen activators (PAs) are serine protease that cleave plasminogen to form the active protease plasmin. PA/plasmin system playa role in mammalian fertilization and motility and acrosome reaction of sperm. The present study was undertaken to identify PAs in porcine gametes and investigate a possible role of plasminogen in in vitro fertilization in the pig. When boar spermatozoa were preincubated in a fertilization medium (mTBM) for 0, 2, 4 or 6 h, the activity of tPA-PAI ($110{\sim}117\;kDa$), tPA ($62{\sim}70\;kDa$), and uPA ($34{\sim}38\;kDa$) was observed in the sperm incubation medium and sperm sample. PA activities in the sperm incubation medium significantly (p<0.05) increased according to increasing incubation times, while PA activities in sperm significantly (p<0.05) decreased at the same times. In addition, the rate of acrosome reaction in spermatozoa increased by increasing culture times. When oocytes were separated from porcine cumulus-oocytes complexes at 0, 22 or 44 h of maturation culture, no PA activities were observed in cumulus free-oocyte just after aspiration from follicles. However, the activity of tPA-PAI ($108{\sim}113\;kDa$) and tPA ($75{\sim}83\;kDa$) was observed at 22 h of in vitro culture and significantly (p<0.05) increased as the duration of the culture increased. On the other hand, when porcine oocytes were activated by sperm penetration or calcium ionophore, plasminogen significantly (p<0.05) increased ZP dissolution time (sec) in activated oocytes by sperm penetration. These results suggest that supplementation of plasminogen to fertilization medium may playa positive role in the improvement of in vitro fertilization ability in the pig.
This experiment was undertaken to examine the effects of HIS treatment on the motility and acrosome reaction of frozen bovine spermatozoa and to test their abilities to interact with zona-free hamster eggs in vitro. Also, in vitro results were compared with those of bull's fertility in AI. The frozen semen from four Holstein bulls were exposed to HIS-DM for 5 minutes after thawing and then preincubated for 60 minutes in DM prior to insemination. The hamster eggs were mounted, fixed and stained 6 hours after exposure to boving spermatozoa and examined under a phase-contrast microscope. 1. The sperm motility expressed as a mobility index dro, pp.d significantly from 60-75 to 12-24 after exposure to HIS-DM, but increased in 32 to 41 at insemination. Bull C showed a low motility index than those of the orher bulls. The percentage of acrosome reaction by staining procedure were increased by HIS-DM treatment but did not change during 7 hours incubation period in DM. 2. The overall percentage of hamster eggs interacting with bull spermatozoa was 56.3%, 58.3%, 66.6% and 70.0%, respectively. Although there was no significant difference among bulls in the penetration rate of spermatozoa into hamster eggs, high proportions of eggs interacted with spermatozoa from Bull C and D than those from Bull A and B. 3. The conception rates (60-90 day RP) resulting from AI were 62.5%, 67.5% and 70.9% for Bull A, B and C, respectively. These results were in good agreement with the invitro results that the proportions of bull sperm-egg interction were greater for Bull C than for Bull A and B.
Although mammalian sperms are cryopreserved for in vitro fertilization a process of cryopreservation decreases the fertility. Acrosome reaction requires depolarization-induced Ca$^{2+}$ influx and Ca$^{2+}$ releases from the Ca$^{2+}$ stores. To examine whether the cellular Ca$^{2+}$ mobilization is altered by a sperm cryopreservation we compared cytosolic Ca$^{2+}$ signals between fresh and cryopreserved pig sperms using confocal Ca$^{2+}$ imaging. The magnitudes of depolarization induced Ca$^{2+}$ increases were significantly smaller in cryopreserved sperms. Exposures to 10 mM caffeine or 5 ${\mu}$M thapsigargin elicited less Ca$^{2+}$ increases in the cryopreserved sperms compared to fresh sperms. In addition, progesterone-trig-gered Ca$^{2+}$ rises, that are thought to enhance acrosome reaction, were completely abolished in the cryopreserved sperms. These results suggest that storage and(/or) release of Ca$^{2+}$ from the intracellular Ca$^{2+}$ stores in pig sperms are significantly impaired by the process of cryopreservation.
Sayed Abbas Datli Beigi;Mohammad Ali Khalili;Ali Nabi;Mohammad Hosseini;Abolghasem Abbasi Sarcheshmeh;Mojdeh Sabour
Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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v.49
no.4
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pp.270-276
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2022
Objective: The present study assessed the biological characteristics of human spermatozoa at different time intervals (0, 1, 1.5, and 2 hours) after incubation at 37℃. Methods: Twenty-five normozoospermic semen samples were incubated at 37℃. Incubation was performed at four time intervals of 0 (after liquefaction), 1, 1.5, and 2 hours. The samples were evaluated for sperm parameters at each time interval. Results: The rate of sperm progressive motility decreased at 1.5 hours compared to 0 hours as well as 2 hours compared to 1 hour and 0 hours. The rate of non-motile spermatozoa also decreased after 2 hours compared to after 0 hours. No significant changes were observed in sperm viability (p=0.98) and non- progressive motility (p=0.48) at any time intervals. Abnormal sperm morphology increased at 1.5 hours of incubation time (p<0.001). No significant changes were observed in DNA fragmentation at 1 hour compared to 0 hours (median [interquartile range]: 19.5 [4] vs. 19 [4]), as well as at 1.5 hours compared to 1 hour (20 [5]). However, a significant increase in DNA fragmentation was observed at 1.5 hours compared to 0 hours. The mitochondrial membrane potential decreased remarkably after 1 hour of incubation time. No significant differences were observed in the acrosome reaction or malonaldehyde levels at any time point (p=0.34 and p=0.98, respectively). Conclusion: The incubation of normozoospermic samples before use in assisted reproductive technology should be less than 1.5 hours to minimize the destructive effects of prolonged incubation time on general and specific sperm parameters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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