Novos insights sobre reotaxia espermática, aglutinação e formação de feixes em galinhas Sharkasi com base em um estudo in vitro

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 13003 (2022) Citar este artigo

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A fertilidade em aves depende de sua capacidade de armazenar populações adequadas de espermatozóides viáveis ​​por períodos prolongados nos túbulos de armazenamento de esperma (SSTs). Os mecanismos exatos pelos quais os espermatozóides entram, residem e saem dos SSTs ainda são controversos. O esperma de galinha Sharkasi mostrou uma alta tendência a aglutinar, formando feixes móveis semelhantes a fios que compreendem muitas células. Como é difícil observar a motilidade e o comportamento dos espermatozóides dentro do oviduto opaco, empregamos um dispositivo microfluídico com uma seção transversal de microcanal semelhante à das glândulas espermáticas, permitindo o estudo da aglutinação e do comportamento da motilidade dos espermatozoides. Este estudo discute como os feixes de espermatozoides são formados, como eles se movem e qual o papel que eles podem ter na extensão da residência espermática dentro dos SSTs. Investigamos a velocidade do esperma e o comportamento da reotaxia quando um fluxo de fluido foi gerado dentro de um canal microfluídico por pressão hidrostática (velocidade do fluxo = 33 µm/s). Os espermatozóides tenderam a nadar contra o fluxo (reotaxia positiva) e os feixes de espermatozóides tiveram uma velocidade significativamente menor em comparação com os espermatozoides solitários. Observou-se que os feixes de esperma nadam em um movimento espiral e crescem em comprimento e espessura à medida que mais espermatozóides solitários são recrutados. Feixes de espermatozoides foram observados se aproximando e aderindo às paredes laterais dos canais microfluídicos para evitar serem varridos com velocidade de fluxo de fluido > 33 µm/s. A microscopia eletrônica de varredura e transmissão revelou que os feixes de esperma eram sustentados por uma substância abundante e densa. As descobertas mostram a motilidade distinta do esperma de galinha Sharkasi, bem como a capacidade do esperma de aglutinar e formar feixes móveis, o que fornece uma melhor compreensão do armazenamento de esperma a longo prazo nos SSTs.

Para conseguir a fertilização em humanos e na maioria dos animais, o esperma e o óvulo devem chegar ao local de fertilização no momento correto. Portanto, a cópula deve ocorrer antes ou durante a ovulação. Por outro lado, algumas espécies de mamíferos, como cães, e classes de não mamíferos, como insetos, peixes, répteis e aves, armazenam esperma em seus órgãos reprodutivos por longos períodos de tempo até que seus óvulos estejam prontos para serem fertilizados (fertilização assíncrona1 ). As aves são capazes de manter espermatozoides viáveis ​​capazes de fertilizar os óvulos por períodos que variam de 2 a 10 semanas2.

Esta é uma característica única que distingue as aves de outros animais, pois permite uma alta probabilidade de fertilização após uma única inseminação durante várias semanas, sem a necessidade de sincronizar o acasalamento e a ovulação. O principal órgão de armazenamento de esperma, denominado túbulos de armazenamento de esperma (TSS), está localizado nas pregas mucosas internas da junção uterovaginal3. Até o momento, os mecanismos de entrada, residência e evacuação dos espermatozoides dos reservatórios espermáticos não são totalmente compreendidos. De acordo com investigações anteriores, várias hipóteses foram propostas para isso, mas nenhuma delas foi confirmada.

Forman4 propôs que os espermatozóides mantêm sua residência no lúmen dos SSTs por movimento oscilatório contínuo contra a direção de um fluido que flui através de canais de proteínas localizados nas células epiteliais dos SSTs (reotaxia). Devido à atividade contínua dos flagelos necessária para manter os espermatozóides dentro do lúmen SST, o ATP é esgotado e a motilidade acaba diminuindo até que os espermatozóides sejam transportados para fora dos reservatórios espermáticos pelo fluxo de fluido para iniciar uma nova jornada subindo o oviduto para fertilizar o óvulo (Forman4). Este modelo de armazenamento de esperma é apoiado pelos achados que confirmam a presença das aquaporinas 2, 3 e 9 no epitélio dos SSTs por imunocitoquímica5. Até o momento, faltam estudos sobre a reotaxia espermática em galinhas e o papel que ela pode desempenhar no armazenamento de SSTs, na seleção vaginal de espermatozóides e na competição espermática. Em galinhas, o esperma ejaculado é depositado na vagina após o acasalamento natural; no entanto, mais de 80% dos espermatozoides saem da vagina logo após a cópula6. Isso sugere que a vagina é o principal local de seleção de esperma em espécies de aves. Além disso, também foi relatado que menos de 1% dos espermatozóides inseminados na vagina entram nos SSTs2. Quando as galinhas foram inseminadas artificialmente na vagina, o número de espermatozóides que atingiram os SSTs tendeu a aumentar, 24 horas após a inseminação. Até agora, o mecanismo de seleção de esperma neste processo era desconhecido, e a motilidade do esperma pode desempenhar um papel importante na captação de espermatozóides em SSTs4. É difícil monitorar diretamente a motilidade espermática no oviduto em espécies de aves devido à parede espessa e opaca do oviduto. Portanto, não temos conhecimento básico de como os espermatozóides são transferidos para SSTs após a inseminação.