Influence of Obstuctive Azoospermia on Chromatin Condensation in Spermatozoa, Testicular Morphology and Expression of Nuclear Proteins in Round and Elongated Spermatids - An Experimental Model in Rabbit // Експериментална обструкция на отводящите семенни пътища при заек: влияние на обструкцията върху еякулатните параметри, тестикуларната морфология и експресията на различни ядрени протеини

Abstract

Цел на нашата експериментална работа беше да се установи дали обструкцията на отводящите семенни пътища предизвиква изменения в кондензацията на хроматина у епидидимални и тестикуларни сперматозоиди, както и в експресията на транзиционспротеин 1 и протамин 1 и 2. Към това трябваше да се изясни дали ептидидималният пасаж повлиява кондензацията на хроматина у сперматозоидите. За целта бяха вазектомирани 7 заека двустранно, 7 едностранно, 9 служеха за контрола, всички с нормална спермограма. 6 месеца след вазектомията бяха взети органите и проведени съответните изследвания. Кондензацията на хроматина се изследва с анилиново синьо, експресията на мРНК за ТП1, ПРМ1 и ПРМ2 се доказа посредством ин-ситу хибридизиране. След 6-месечна обструкция и при трите групи броят на сперматозоидите с напълно кондензиран ДНК-материал беше сигнификантно по-висок в епидидималната опашка в сравнение с епидидималната глава и тестиса. Сравнението между вазектомираните и невазектомираните епидидими и тестиси показа следния резултат за вазектомираните: сигнификантно по-висок брой на тези сперматозоиди в епидидималната глава и тестиса, без разлика в тялото и статистически сигнификантно по-нисък дял в епидидималната опашка в сравнение с контролата. 6-месечната обструкция на отводящите семенни пътища предизвика различни промени в тестикуларната морфология. Най-често наблюдаваните нарушения бяха дегенерация на герминативния епител и арест на сперматогенезата. Не се наблюдава сперматогенеза, което съвпада с изключително ниската концентрация на сперматозоидите в епидидималната глава. Може да се обобщи, че в нашата работа морфологичните изменения във вазектомирания тестис не бяха еднакви. Експресионният модел на ТП1-мРНК, ПРМ1-мРНК и ПРМ2-мРНК остана след обструкцията непроменен. Наблюдаваха се обаче големи количествени колебания.

Aim of the study: The maturity of spermatozoa and more specifically condensation of their DNA-material can influence ICSI-outcomes. In order to investigate how condensation of the DNA-material is altered in the different locations in the male reproductive tract under obstructive and non-obstructive conditions and how vasectomy influences chromatin condensation, we have established an experimental animal model of obstructive azoospermia. Material and methods: 23 New Zealand white male rabbits were vasectomized unilateral (7 animals) and bilateral (7 animals). A group of 9 rabbits with normal spermatogenesis were used as control. 6 months after vasectomy testes and epididymes of all animals were removed; spermatozoa were obtained from caput, corpus and cauda epididymis and also from the testis. Testicular tissue samples were taken for histological investigation and in-situ hybridization. Chromatin condensation in testicular and epididymal spermatozoa were determined with aniline blue staining and classified according to Henkel et al. (1994). The histone-to-protamine replacement in the round and elongated spermatids during spermatogenesis is responsible for the final shape and condensation of the DNA-material in the mature spermatozoa. Expression of transition protein 1 and protamine 1 and 2 in round and elongated spermatids, assessed by in-situ hybridization, indicates normal and abnormal status of chromatin condensation. Results: Significant higher (p< 0.01) percentage of spermatozoa with completely condensed DNA-material in comparison with these in the testis were found in non-obstructive cauda epididymis. Similar is the situation in the obstructive testis-epididymis complex. The comparison between obstructive and non-obstructive units showed statistically significant differences only in the cauda epididymis. Various alterations were found in the morphology of the vasectomized testes – from intact spermatogenesis up to spermatogenesis arrest at different stages. We have found unchanged expression of transition protein 1 and protamine 1 and 2 in the testes where round and elongated spermatids were presented. Conclusion: Our experimental model showed that cauda epididymis represents a suitable location for obtaining spermatozoa for ICSI; obstruction could influence the distribution of spermatozoa with completely condensed DNA-material. Vasectomy causes alterations on the testis morphology, but the process of condensation of the DNA-material remains undisturbed.