Upload
dinhthu
View
212
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA
TICIPACION DE MICROTUBULOS Y MICROFILAMENTOS EN LA REACCION ACROSOMAL DEL ESPERMATOZOIDE DE
MAMIFERO .
J ALUMNA:
Gabriela Paullada Figueroa
JTUTOR: Dr. Alejandro Reyes Fuentes
r .
1.
I .
INTRODUCCION.
L.
r- 5 ..
r '
L .
r" c..
t -
i-
r- c
r 'I
.,..
!"' .. .
r ' I .
f ' !
I
I ._
La reaccian acrosomal en el espermatozoide de mami- fero, es un proceso que implica la fusión de las membra - nas plasmática yexterna del acrosoma, seguida de la vesi - cuiación de estas entidades ( 1,2 ) . Esta sincronización de eventos es esencial para la fertiiizacion ( 3,4 ) .
-
Durante la reaccion acrosomal hay secretion y libe-
acrosina, penetrante de la corona, etc.) í 5,6,7 ) que - son necesarias para la penetración del espermatozoide a - través de las investimentas del ovocito, es decir, cum; - lus oophorus, corona radiada y la zona pellucida ( 8 ,9 ).
ración de enzimas hidrolíticas acidas (hialuronidasa, -
Para que la reacci8n acrosomal se lleve a cabo es - necesario que el espermatozoide esté previamente capacita do ( 10,ll 1. La capacitación es un proceso que ocurre - cuando el espermatozoide asciende por el tracto genital - femenino, hacia el sitio de la fertilización. El tiempo necesario para que la capacitación se lleve a cabo varía de acuerdo con la especie ( 10,12 ) y depende de condicio nes fisiológicas (hormonales) estrictas de las hembra - ( 12,13 ) .
-
-
La capacitación involucra una modificación estruct; ral y funcional de los componentes membranales ( 2,14 ) - metabólicos ( 15,16 ) y de movilidad ( 17 del espermatg zoide de todas las especies de mamíferos estudiadas hasta ahora.
r .2
HIPOTESIS.
.-.-
. .. v".
. .
m
. . -
. .
a.
El acrosoma del espermatozoide tiene caractercsti - cas estructurales y funcionales similares a las de un gr? nulo secretor ( 18 ) y a resemblanza de lo estudiado en - l o s lisosomas ( 19,20 1 y granulos secretores, proponemos la existencia de protehas, parecidas a la actina y tubu- lina integradas al ensamble y desensamble de microtúbx - los, en la membrana plasmatica y la matriz acrosomal res- pectivamente. Estos componentes, acoplados, integran la didmica de la reaccibn acrosomal y parecen estar modula- dos por calcio, magnesio y nucleotidos cíclicos ( AMP, y GMP, 1 intm y extra celulares ( 11,20 ).
Con la finalidad de dar validez a la hipbtesis a= - tes mencionada, se incubarán los espermatozoides de coba- yo (cauda de epidídimo) en un sistema qufmicamente defini do en presencia de los inhibidores específicos para micro túbulos (colchicina, vincristina, citocalasina A ) ( 21, - 22,23 1 y microfilamentos (citocalasina B) ( 21, 22 ) lo cual nos permitirá señalar la participación de estas e2 - tructuras en la reacci6n acrosomal del espermatozoide - de mamffero.
I .
~, . 3
MATERIAL Y METODOS.
Se obtuvieron los complejos testículo-epidídimo de un cobayo adulto fértil (cepa Harltey) que se anestesió o se sacrificó por dislocación cervical. Una vez disecado - el complejo testículo-epidídimo se procedió a ligar tanto el conducto deferente como la porción distal de la cauda del epidídimo correspondiente.
Los procedimientos para la obtención de los esperma - tozoides de la cauda de epidídimo se llevaron a cabo de - la siguiente manera:
Se coloc8 en una caja petri desechable, solución salina a 37OC, 0 .9 % y con un pH de 7 . 6 con la - finalidad de conservar en condiciones adecuadas al complejo test9culo-epidídimo y mantener via - - bles a los espermatozoides.
La cauda del epididimo se colocó en un tubo de - vidrio siliconizado con 5 ml de NaCl 0.9 %.
Se instil8 NaCl 0.9 % a través del conducto defe - rente seccionando la porción distal de la cauda obteniendo así los espermatozoides.
La suspensión de células, se pasó a través de - una columna en una pipeta Pasteur, con una cama de 1 cm. de lana de vidrio laxamente empacada, - con el objeto de separar las células viables, de las no viables y obtener así una población de -
c&lulas mbviies y viables para una mayor efg ciencia en la reacción acrosomal.
-
Con el objeto de lavar y concentrar l o s esperma tozoides de l o s componentes o secreciones del - epidídimo, se centrifuga a 500 rpm durante I mi nutos a 3I0C.
Se utilizó un sistema químicamente definido pro
Capacitation Medium ( MCM 1 tabla No. 1, que - proporciona los sustratos necesarios para los - espermatozoides y que gctos lleven a cabo la - reacción acrosomal.
puesto por Barros en 1974 ( 24 1, Minimal -
Una vez centrifugado se descarta el sobrenadante
El paquete ve células se resuspendió en 6 ml de MCM a 3I0C inicidndose así la fase experimental con el control respectivo y con la finalidad de determinar la reacción acrosomal en estas c&lg - las en función de tiempo
c
.5
MODELO EXPERIMENTAL
Cobayo Hartley ( ¿ 1, 8 - 10 meses de edad, fértil.
OBTENCION DE ESPERMATOZOIDES DE CAUDA DE EPIDIDIMO
- PerfusiGn con NaCl 0.154 M, pH 7.4 - Filtraci6n en columna de fibra de vidrio. Fertil. Steril. 28: 178, 1977
- Lavado y concentraci6n.
2 x 750 x g 7 min. a 30 - 32OC
Sobrenadante Espermatozoides
- Resuspender en NaCl 0.154 M, pH 7.4 - Contar y ajustar a 108 c&iuias/mi
r . 6
Una vez establecidas las características señaladas para este estudio, se procedió a evaluar con inhibidores específicos, el ensamble y desensamble de microtiibulos, - as? como la participación de la actina durante la reac - ci8n acrosomal, los inhibidores utilizados son:
- Citocalasina - B
- Colchicina - Citocalasina - A - Vincristina
-- .,. * ,..,., , I_
.7
INCUBACION
1) 10 min. en NaCl 0.154 M, pH 7.4 a 37OC.
a) Control (2x1 b) Experimento (2x1
ió 750 x g
5 min. a 30-32OC
Sobrenadante Espermatozoides (descartar)
2 ) MCM
3 O 6mOsml pH 7.6 - 7.8
Tiempo de incubación: Observar una alícuota cada hora - durante 4 horas a 37OC.
Las concentraciones Óptimas de cada inhibidor utilizadas para observar su efecto fueron l a s siguientes:
- C i t o c a l a s h a - B 1 0 uM, 25 uM y 5 0 uM
- C i t o c a l a s h a - A 0 . 1 uM, 1.0 uM
- Colch2ciha 10 uM, 25 uM y 50 uM
- V i n c r i s t h a 10 uM, 25 uM y 50 uM
TAB LA
t-'
r
I
MINIMAL CAPACITATION MEDIUM (MCM)*
NaCl 102.0 mM
CaC12 1.75 mM
NaHC03 25.0 mM
Piruvato de sodio 1.0 mM
Lactato de sodio 20.0 mM
* Barros C. 1974 ( 24 1 .
RESULTADOS.
Los espermatozoides fueron preincubados en alícug - tas de 2.5 x l o 7 cel/ml. durante 10 min. a 37OC., bajo - una atmasfera de 5 % de C02 pH 7.4, sistema al cual se adicionaron los inhibidores espe- cfficos para microtGbulos y microfilamentos. ( Ver mate - - rial y metodos).
t aire, en NaCl 0.154 M,
Con cada uno de los inhibidores estudiados se real2 zaron 3 experimentos por separado con el control respecti vo. Subsecuentemente a esta preincubacibn, los espermatg zoides fueron lavados y concentrados por centrifugación.
Una vez lavados, se resuspendieron en Medico Capack tante Minim0 C MCM 1 pH 7.6 en el cual se incubaron duran te 4 horas a 37OC bajo la atmbsfera antes señalada.
En la figura No. 1 se representa el efecto de cito- calasina A en la reaccibn acrosomal. El objetivo de este experimento fue parte de la estrategia para evaluar la pg sible presencia y participation de microfilamentos en la dinámica de la reaccibn acrosomal.
De acuerdo con nuestros resultados, como estaba prg visto, este agente no interfiere con el proceso, por lo - tanto se observa que el comportamiento de los espermatg - zoides tratados con las fierentes concentraciones de cito calasina A 0.1 y 1.0 UM no difiere con el control recpec- tivo ( Tabla No. 1 ) .
.ii
" .
. .,
Ahora bien, la adición de citocalasina B al siste- ma de incubacian, fue parte complementaria de nuestra es trategia, debido a que este agente provoca cambios con_ - formacionales en las membranas celulares, facilitando el desplazamiento de microfilamentos (estructuras inserta - das en la cara interna de las membranas celulares) hacia el citoplasma.
-
_. . .. I-
.. -
.,
.. r..
. ..
L .
-.
La Grafica No. 2 representa los resultados al adi - - cionar citocalasina B a las concentraciones 10, 25 y -
. 50 uM en el sistema de incubation. Los porcentajes obte- nidos fueron de un 5 %, 26 % y 34 % lo que demuestra una inhibición de la reaccion acrosomal por parte de este compuesto. ( Tabla No. 2 1
-
Con la similitud de l a c características estructura- les entre citocalacina A y B cuya anica diferencia se en- cuentra en el radical de carbono 20, podemos descriminar un efecto inespecifico de las citocalasinas y señalar la participación de microfilamentos en la reacción acrosomal ya que la citocalasina A, ejerce su efecto sobre tubuli- na y citocalasina B tiene efecto sobre proteínas pareci - das a actina.
-
Por otra parte, se adicionaron por separado al sic tema químicamente definido en el cual fueron incubados - los espermatozoides, dos compuestos antimitóticos que in- terfieren con la formaci6n de microtubulos: colchicina y vincristina.
Las Grá€icas 3 y 4 representan el promedio de los -
. 1 2
\
resultados obtenidos en 3 experimentos. Los porcentajes de inhibición al incubar con colchicina fueron de un 42 %
52 % y 65 % para las concentraciones 10, 25 y 50 uM y en el caso de vincristina la inhibición fue de 19 %, 34 % y
42 % a l a s concentraciones ya mencionadas anteriormente. ( Tablas I11 y IV).
Debido a la presencia de proteínas parecidas a act& na, de tubulina y de dineína localizadas en el flagelo - del espermatozoide de mamífero, las cuales facilitan la - concentración de esta estructura permitiendo el desplaza- miento progresivo de la célula, fue necesario evaluar si- multáneamente el efecto de los inhibidores Citocalasha - A y B, colchicina y vincristina sobre la movilidad utili- zando las concentraciones ya mencionadas.
Esto se llevó a cabo por dos métodos: microscopia de contraste de fases y espectrofotometría.
Los resultados demuestran hasta ahora que los inhi bidores no interfieren con la movilidad debido a que la evaluación del problema fue similar al control. Estos rg sultados corresponden al protocolo Mecanismos Moleculares de la Reacción Acrosomal 11, trabajo que actualmente se - encuentra en progreso.
. < .14 -,
TABLA I
CUANTIFICACION DE LA INKIBICION DE LA REACCION ACROSO- MAL EN ESPERMATOZOIDES DE COBAYO TRATADOS CON
CITOCALASINA - A.
Concentración de inhib idor adicionado
(1.1 UM
Tiempo
1 hora
2 horas 3 horas 4 horas
1.0 UM 1 hora
2 horas 3 horas 4 horas
,
Porcentaje de inhib ic ión de
Reacción Acrosomal
15 % 2 5 %
7 %
.o %
0 %
14 % 0 %
3 %
c-.
.. . i s
GRAFICA 1
- . . - . .
C I T O C A L A S IN A A’
Efecto de citocalaslna A sobre espermatozoides de cobayo incubado en M.C.M. (Medio Capacitante Mfnimo 1 - 306 mOsmol/kg, pH 7.6, durante 4 horas a 37°C.
Nbtese la similitud del comportamiento de la reac - cion acrosomal entre los espermatozo2des control y los- - tratados con este agente.
TABLA I1
INHIBICION DE LA REACCION ACROSOMAL EN ESPERMATOZOI- DES DE COBAYO POR ACCION DE CITOCALASINA - B-
Concentración de inhibidor adicionado
10 UM
25 d
50 uM
Tiempo
1 hora '
2 horas 3 horas 4 horas
1 hora 2 horas 3 horas 4 horas
1 hora 2 horas 3 horas 4 horas
Porcentaje de inhibición de
Reacción Acrosomal
0 % 0 % 0 % 6 %
0 % 0 %
11 %
26 %
0 % 19 %
26 %
34 %
.16
GRAFICA 2
-
C l T O C A L A S l N A B’ CONTROL *-a
*icpr r-r 2 80- trrn 0-0 E rrpn 0-0 c
horas 1 2 3
I _ -
. .
. .
. .
.,..
.. ~.
- _
r-
I .
r ,.
i n t e r f e r enc ia de citocalasina-B sobre l a acción pro te fnas parecidas a actina en l a reacción acrosomal de es- permatozoides de epidfdimo (cauda) de cobayo, incubados - durante 1 0 min. prevlos a l a subsecuente inducci6n de l a capacitaclan con MCM, bajo una atmasfera de 5 % de C02 + a i r e a 37.C durante cuatro horas. Obs&rvese que e l por- centaje de Inhi’bici’an con l a concentracian de 50 uM fue - de 3 & % para l a cuarta hox-a.
.i7
- O
O E a 2 9;
.I 8 o o o a c
GRAFICA 3
co L G H I C I N A '
COWTROL m-a
60
horas 1 2 3
Acción de colchicina sobre tubulina durante la - reacción acrosomal en espermatozoides de cobayo, incuba- dos en un sistema qufmicamente definido, a 3 7 9 C bajo una atm8sfera de 5 % de C02 + aire, durante 4 horas. El por centaje de inhibición obtenido con la mayor concentm - ciÓn a la cuarta hora de IncubaciÓn fue del 65 %.
-
. .,. ~.. .A. - .18
.
TABLA 111
INHIBICION DE LA REACCION ACROSOMAL EN ESPERMATOZOI- DES INCUBADOS CON COLCHICINA.
Concentración Porcentaje de de inhibidor Tiempo inhibición de adicionado Reacción
Acrosomal
io UM
25 uM
50 uM
1 hora 2 horas 3 horas 4 horas
1 hora 2 horas 3 horas 4 horas
1 hora 2 horas 3 horas 4 horas
0 %
11 %
30 %
42 %
0 %
39 %
46 %
52 %
12 % 42 %
54 %
65 %
.i9 rt
C "
GRAFICA 4
v I N C R I S T I N A '
'i#,Mrr +-• 80 tC./.Y w
I#pH. 0-0 P
CONTROL H - : 0 O *> 80
o m c 40
e
O o u o
.I
e 20 b
s hora. 1 2 3
Efecto de v incr i s t ina sobre e l ensamble de microtÚ- bulos que participan en l a d i n h i c a de l a reacción acroco mal en espemnatozoides de cobayo, los cuales fueron pre iñ - cubados en presencia d e l inhibidor por 1 0 min.
Ya lavados, se colocaron en MCM. Se evaluó l a inhi b i c i & de l a reacción acrosomal durante cuatro horas, ob= teniendose un porcentaje de l 42% para l a máxima concentra ci6n d e l agente cuantif icado a l a Gitima hora de incuba 1 ción.
.20
,* .
.,. ,
..-
I;.
" .
.. ~
... .
.- L ,.
9. I
., ~
.. .
.. .
...
.. . * I
L..
-.
TABLA IV
EFECTO DE VINCRISTINA EN LA REACCION ACROSOMAL EN ESPERMATOZOIDES DE COBAYO.
Concentración de inhibición adicionado
10 UM
25 uM
50 uM
Tiempo
1 hora 2 horas 3 horas 4 horas
1 hora 2 horas 3 horas 4 horas
1 hora 2 horas 3 horas 4 horas
Porcentaje de inhibición de
Reacción Acrosomal
0 % 3 %
1 6 %
1 9 %
0 %
0 % 18 %
34 %
0 % 0 %
21 %
42 %
.21
* j
DISCUSION.
Durante el transporte del espermatozoide en el tras '
to genital femenino, esta cgiuia sufre un proceso fisiolg gico denominado "capacitaciÓn" ( 10,12 ), que involucra - una serie de cambios funcionales y estructurales de la - membrana plasmática, con el subsecuente incremento en el metabolismo y movilidad espermatica ( 24,25 1. Estos cam - bios ocurren en dos etapas sucesivas: uterina (endome - - trio) y en la trompa de falopio ( 26,27 ). En la región ampular de la trompa de falopio durante el período peri - - ovulatorio, se lleva a cabo la interacción de gametas, du - Tante la cual se secretan y se liberan la bacteria de en- zimas hidroliticas ácidas de la región apical del esperma - tozoide ( 5,9,28 1 que facilitan la penetración de esta - celula a través de las investimentas del ovocito para fer - tilizarlo, a este proceso se le denomina reacción acroso- mal C 1,11 I .
El acrosoma es un organelo que se encuentra en las 2 ( 3 partes anteriores. de la region apical de la cabeza - del espermatozoide, cuyo origen, a s í como sus caracterís- ticas estructurales y funcionales son similares a las de un gránulo secretor, en el que se han demostrado la pre - - sencia de microtGbulos y microfilamentos ( 18,19,20 ) .
Por lo tanto, el objetivo de este estudio es el de sugerir la presencia y participación de protefnas pareci - das a actina y tubulina, (localizadas en la membrana - piasmática, acrosomal externa y la matriz acrosomal pro-
plamente dl’chal, en la din&?mica de la reaccibn acrosomal del espermatozoide de mamífero, mediante la incubación - de esta celula, con inhibidores específicos para microfi lamentos y micpotabulos ( 2 0 ) ( Ver material y métodos).
M?XROfrLAMENTOS.
Los microfilamentos son estructuras formadas por - protefnas parecldas a actha, que modifican su organiza - ciÓn y distribución debido a un estímulo fisiológico, dag do origen a estructuras tridimensionales con un diámetro de 50 AB C 29,30 I .
Estas estructuras se encuentran insertadas en la cg ra interna de la membrana plasmatica ( 29 y participan en funclones celulares fundamentalmente contrdctiles, así como tambi&n en las funciones de migration, protrusión ci - toplasmatl\ca y elongación en los movimientos y10 desplaza mientoc de tipo amiboideo ( 31,32 1.
Compuestos del tipo de las citocalasinas A y B, que son producto resultante del metabolismo de hongos pertene cientes al subphyllum de los Accomycetos ( 3 3 1, han per- mltido estudiar el sistema de transporte de sustria2os en la membrana celular, así como analizar los cambios estruc - turales y dinámicos en protehas parecidas a actina que - particlpan en diversas funciones celulares ( 34,35,36 1.
.23
. ..
r.
..
.- . Citocalasina A.
Compuesto que tiene alta afinidad por los grupos - sulfiidrilo de la molécula de tubulina ( 37 ) . La unión - de citacalasina-A con estos grupos funcionales, impide - la formación de puentes disulfuro, induciendo un cambio - en la configuraci6n molecular, io cual interfiere con el ensamble de tubulina y por lo tanto con la formación de - microtfibulos ( 37 ) . Sin embargo, es importante sefialar que esta molécula penetra lentamente en las membranas big lógicas ( 36 1, por lo que el uso de este compuesto re - - fuerza que la interaccian de citocalasina-B con moléculas parecidas a actina es especifica y est3 determinada por - la sustitucib del radical hidroxilo en el carbono 22 - ( 22 1.
Citocalasina B.
Compuesto que se incorpora a la fase lipidica de la membrana plasmatica, lo cual provoca alteraciones alosté- ricas en las proteínas membranales ( 22,22,30 ) . Estos - cambios interfieren con el transporte de sustratos y en - particular el de las hexosas ( 21 1.
Ahora bien, de la mayor importancia son nuestros - resultados obtenidos al adicionar citocalasina B al medio de incubación, que indican una inhibición de 34 % con res - pecto al control (Gráfica 2) al final del período de incu - bación, lo cual contrasta con el 3 B de la inhibición de este proceso al utilizar citocalasina A.
.24
Estos resultados nos permiten suger ir l a part ic ipa - ciÓn de microfilamentos en l a reacción acrosomal.
MICROTUBULOS.
Los microtúbulos son entidades formadas por subuni - dades de tubulina que se integran y constituyen estructu- ras dinámicas, formando parte de c i l i o c y f l a g e l o s ( 38,- 39 ) y que están involucradas en diversas funciones celu- l a res como: c i toesqueleto ( 3 8 1; transporte ( 40 1, se- creción ( 4 1 ) contracción ( 42 ) , y movilidad ( 43 ) e tc .
Cada microtúbulo está compuesto por un túbulo 4(
y uno p dispuestos por pares, 9 p e r i f é r i c o s unidos en- t r e s í por medio de moléculas de d i n e h a y a un par cen - - t r a l por puentes rad ia les , formando una estructura t r i d i - mensional denominada axonema ( 44,45 ).
A toda longitud de l túbulo o( se encuentran d i s - - puestas regularmente estructuras moleculares de d in eha - (ac t iv idad de ATPasa) í 46 ) formando l o s brazos o puec - t e s por medio de l o s cuales se unen l o s microtÚbulos, cu- ya función además de f a c i l i t a r l a estab i l idad y r i g i d e z - de l axonema C ir7 ), participan en l a propagac ih de l a - onda en c i l i o s y f l a g e l o s ( 44,45 1.
Es importante mencionar que e x i s t e dos t i p o s de m i - crotÚbulos: los estables, que forman parte de l a estruc - tura ce lu lar ,y l o s l bb i l e s , que están en equ i l i b r i o din5 - mico con l a s subunidades l i b r e s de tubulina ( 38 , 39 ),lo
que determina en ensamble - desensamble de microtGbulos dependiendo de los requerimientos de la fisiologfa celc - lar: biosíntesis, transporte, secreción, contracción, - etc. ( 40, 41, 42 l.
Compuestos naturales como la colchicina extraida - del Colchicum automnale y los alcaloides del tipo vinca - (vincristina), que interaccionan especfficamente con tubs lina ( 48,49 ),son l o s compuestos más eficientes utiliza- dos como antimitóticos y en quimioterapia humana ( 50, - 51 1. Por otra parte, forman la batería de recursos que
nal de microtbbulos ( in v i t i r o e in v i v o ) . ( 23,49 ) .
han permitido el inicio del analisis estructural y funcig !
Golchicina.
I. La colchicina es una molecula cuya estructura tridi - mensional está formada por tres anillos ( 48 ) .
Se sabe que la presencia de grupos "metoxi" en los anillos A y C confieren a la molécula especificidad de - uni6n y acción biológica sobre tubulina, lo que se demues - tra en experimentos realizados con iso-colchina, cuyos - grupos metoxi estan invertidos; su actividad biológica - es 100 veces menor que la colchicina ( 52 ) ,
La interacción altamente especffica y selectiva de la colchicina con tubulina, ha permitido utilizar concen- traciones menores de M en diversas condiciones y fa- ses experimentales, sin detrimento de las funciones celu-
.26
lares C 53 1. Estudio$ redientes indican que la interac ciÓn de colohicina gon tubulina, es covhlente y ocurre en dos sitios y en propopeiones diferentesi 30 % de unión - irreversible con el tÜ$ulo 4 y 70 % de unión reversible con el túbulo
Por o%ra parte, $a interacción de colchicina con la tubulina libre en cito$ol forma complejos que se precipi- tan e interfieren con la integracion de formas oligoméri- cas, y en l a elongaeióa de las mismas ( 23, 49 ) .
Alcaloides Vinca.
En la terapia t-oral, los antineoplásicos más uti- lizados actualmente so$ los alcaloides vinca (vincristha y vinblastina) por su ami& antimitdtiba y su baja toxi- cidad c 50 1.
Los mecanismos propuestos actualmente ( 23 1 indi - - can que estqs compuestqm se unen específicamente a tubuli - na libre (citosol), o bien a l o s microtbbulos formando pa - racristales ácidos los cuales modifican las caracterfsti- cas estructurales y fumaionales de la cklula tumoral - ( 49 ), las cuales son más susceptibles a estos compues I - tos probablemente debido a su estado de superdiferencia - - ción en relación a las células normales,
Ahora bien, ambog compuestos (colbhicina y vincris- tina) son e$ armamento'pax-a estudiar le estructura y fun- ción de la dubulina, a$$ como la dinámiba de l o s microtú-
I
.27
bulos ( i n w i . 0 ~ 0 en diferentes procesos fisioitigicos, - como por ejemplo durante la reacción acrosomal, evento es - tudiado en el presente trabajo mediante l a incubación de espermatozoides con estos inhibidores especfficos con los que obtuvimos 65 % y 42 % con colchicina y vincristina - respectivamente.
CONCLUSIONES.
.<__
. . c . . . .~ .
.. .. c .
. ..
. .~
.. ."
. ... * ,. * .
. .
"
,. ,.
- ... - .. . _ r 1
.". ,,. .
._
...
... * .
1 ..
.~."
.."
I.
..
Se han propuesto dlferentes mecanismos para la reg5 iacibn de la reaccion acrosomal en el espermatozoide de - mamífero. Yanagimachl y Usui C 26 señalaron que el - Ca actua sobre la membrana de esta célula ocasionando - una' neutralizaclon de las cargas negativas membranales , - de tal manera que las membranas plasmdtica y acrosomal ex terna pueden aproximarse y posteriormente fusionarse.
+t
++ Otro posible mecanismo de accion del Ca puede ser el que este cation se fije a los fosfolípidos membrana - les, induclendo cambios en la permeabilidad de la membra- na permitiendo así la entrada de agua a la matriz acroso- mal. Este influjo podría ocasionar un hinchamiento en el acrosoma lo que facilitarfa que las membranas se pusieran en contacto y se fusionaran.
De acuerdo con l o s resultados obtenidos en este trg bajo, se propone que en la dinhica de la reacción acroso - mal, además del Ca y los nucleotides cfclicos, partici- pan protehas parecidas a actina y tubulina, las cuales - forman microfilamentos y microtúiiulos que permiten la con tracci6n de las membranas plasmática y acrosomal externa, facilitando tambien la liberación de las enzirnas hidrolí- ticas gcidas contenidas en la matriz acrosomal, las cua - - les son necesarias para la penetracion del espermatozoide a través de las investimentas del ovocito durante la fer- tiiizacibn.
tt
+ .29
BIBLIOGRAFIA -
1. Green, D.P.L. The Mechanism of the acrosome reaction. En: Development in Mammals, Vol. 3. Johnson, M.H. - (Ed.) North-Holland Pub. Co., Amsterdam, 1978, pág. 65.
2. Friend, D.S., Orci, L., Perrelet, A. y Yanagimachi,R: Membrane Particle changes attending the acrosome reaction in guinea pig spermatozoa. J . Cell. Biol. 74: 561, 1977.
-
3. Yanagimachi, R. y Noda, Y.D. Physiological changes - in the post-nuclear cap region of mammalian cpermato- zoa: A neccessary preliminary to membrane fusion - between sperm and egg cells. J. Ultrastruct. Res. - 31: 486, 1970.
4. Yanagimachi, R. y Noda, Y.D. Ultrastructural changes in the master sperm during fertilization. J. Ultras - - truct. Res. 31: 465, 1972.
5. Srivastava, P.N., Munnell, J.F., Mang, C.H. y Foley, C.W.
Fqrt. 36: 363, 1974.
Sequential release of acrosomal membranes and acrosomal enzymes of ram spermatozoa. J. Reprod. -
6. Morton, D.B. Lysosomal enzymes in mammalian sperm5 - tozoa. En: Lysosomes in Biology and Pathology. Vo1.5 Dingle, J.T. y Dean, R.T. (Eds.) Elservier North - Holland, Amsterdam, 1976 pag. 203-255.
7. Stambaugh, R. Sperm proteinase release during - fertilization of rabbit ova. J. Exptl. Zool. 197: - 121-125, 1976.
8. Bedford, J.M. Mechanisms involved in penetration of spermatozoa through vestments of mammalian egg. En: Physiology and Genetics of Reproduction, parte B. Cout inho, E.M. y Fuchs. F. (Eds.) Plenum Press, N.Y 1974. pag. 55-68.
. .
..
. . r, . I .
I, ,.
... 1
_.
.^I
I .
... . " "
.. I
.
. .-
. ... ~ ..,
9. Stambaugh, R. Acrosomal Enzymes and Fertilization. - Biology of Mammalian Fertilization and Implanta- En:
tion: Moghissi, K . S . y Hafez, E.S.E. (Eds.) Thomas Springfield 1972. pag. 166-212.
10 Chang, M.C. y Hunter, R.H.F. Capacitation of -
gy, Vol. 5. Hamilton, D.W. y Greep, R.O. (Eds.) - Mammalian Sperm: Biological and Experimental aspects En: Handbook of Physiology, Section 7: Endocrinolo-
Williams and Wilkins, Baltimore, 1975. pag 339-351.
11 Meizel, S. The Mammalian sperm acrosome reaction, a Biochemical approach. En: Development in Mammals, - Vol. 3 . Johnson, M.H. (Ed.) North-Holland Pub. Co., Amsterdam, 1978. pag. 1-64.
12 Chang, M.C., Austin, C.R., Bedford, J.M., Brackett, - B.G., Hunter, R.H.F. y Yanagimachi, R. Capacitation of Spermatozoa and Fertilization in Mammals. En: - Frontiers in Reproduction and Fertility control. - Greep, R.W., Koblinsky, M.E. (Eds.) M.I.T. Press, - Cambridge, 1977. pag. 434-451.
13 Chang, M.C. Capacitation of rabbit spermat,ozoa in - the uterus with special reference to the reproductive phases of the female. Endocrinology 63: 619, 1958.
14 Rosado, A., Delgado, N.M. y Huacujq, L. Changes in - the protein conformation of human spermatozoal mem - branes after treatment with cyclic adenosine 3'-5'- monophosphate and human follicular fluid. Fertil. - Steril. 25: 821, 1974.
15 Hicks, J.J., Martínez-Manautou, J., PedrÓn, N.y Rosa- do, A. Metabolic changes in human spermatozoa rela - ted to capacitation. Fertil. Steril. 23: 172, 1972.
.31 *
1 6 Hicks, J.J., PedrÓn, N., Rosado, A. Modification of human spermatozoa glycolysis by cyclic adenosine - monophosphate (CAMP) Estrogen and follicular fluid. - Fertil. Steril. 23: 886, 1972. .
17 Reyes, A., Goicoechea, B., Rosado, A. Calcium requi - - enhacement of fertlllzing ability by ionophore A23187
Steril. 29: 451. 1978.
rement for rabbit spermatozoal capacitation and -
and cyclic adenosine 3‘-6 monophosphate. Fertil. -
1 8 Hartree, E.T. The acrosome,lysosome relationship. J. Reprod. Fertll. 44: 125, 1970.
1 9 Weismann, G., Goldskhg, I . , Hoffstein, S. Chauvet,G y Roblneaux, R. Ying-yang modulation of lysosomal - enzyme release from polymofphonuclear leucocytes by - cyclic nucleotides. Ann. N.Y. Acad. Sci. 256: 222, 1975.
20 Reyes, A., Chavarrrq, M.E.? Rosado, A. Interference with spermatozoa capaci‘tation . En: Clinics in Andro- logy, Vol. 5: Regulation,of Male Fertility. Cun - ningham, G.R. Schlll, W.B., Hafez, E.S.E. (Eds.1- Martinus Nijhoff PUB. B.V. Amstepdam. (trabajo en - prensa).
2 1 Spooner, B.S. Cytochalasins as probes in selected - Morphogenetlc Processes. En: Cytochalasins, Bioche- mlcal and Cell Bi‘ologibal aspects. C Tanenbaun, S.W. Ed.) Fronti’ers of Bi’alogy Vol. 46. North-Holland - Pub. Co., 1978. pag. 65.
22 Tannenbaum, J. Approaches to the Molecular Biology - of Cytochalasin action. En: Cytochalasins, Biochemi- cal and Cells Biological aspects. ( Tanenbaum, S.W. - Ed.) Frontiers of Biology. Vol. 46. North-Holland Pub. Co., 1978. pag. 521.
2 3 Wilson, L., Bamburg, J.R. Mizel, S.B., Grishan, L.M. y Creswell K.M. Interaction of Drugs with microtubu- le proteins. Ted. Proc. 33: 158, 1974.
24 Barros, C. Capacitation of mammalian spermatozoa.En: Physiology and Genetics of Reproduction. Parte B. - E.M. Countinho y F. Fuchs, Eds. Plenum Press, New - York, Pag. 3, 1974
25 Bedford, J.M. Sperm capacitation and fertilization - in mammals. Biol. Reprod. (Suppl.) 2: 128, 1970.
26 Yanagimachi, R. y Usui, N. Calcium dependence of the aerosome reaction and activation of guinea pig spermg tozoa. Exp. Cells Res. 89: 161, 1974.
27 Rosado, A., Hicks, J . J . , Reyes, A. y Blanco I. Capa- citation i n v i t h o of rabbit spermatozoa with cyclic - adenosine monophosphate and human follicular fluid. - Fertil. Steril. 25: 821, 1974.
28 Reyes, A., Chavarría, M.E. y Rosado, A. Role of - actin and tubulin in the dynamics of the acrosome - reaction in the mammalian spermatozoa. In Press. J. Andrology, 1981.
29 Lazarides, E. Inmunofluorescence studies on the - structure of actin filaments in tissue culture cells. J. Histochem. Cytochem 23: 507, 1975.
30 Mooseker, M.S. y Tilney, L.G. Organization of an - a&in filaments-membrane complex. Filament polarity and membrane attachment in the microvilli of intesti- nal ephitelial cells. J. Cell. Biol. 67: 725, 1975.
31 Spooner, B.S. Microfilaments, cell shape change and morphogenesis of salivary ephitelium. fun. 2001. 13: 1007, 1973.
32 Wessells, N.K. Spooner, B.S. y Ludueña, M.A. Surface movements, microfilaments, and cell locomotion. En: Locomotion of tissue cells, Ciba Symp. Excerpta Medi- ca, Amsterdam, 14: 53, 1973.
r . .33
...,.
r.
L.
,.. . . F -
.. ,...
..~
.-
33 Tanenbaum, S.W. Microbiological, preparative and - analytical aspects of cytochalasin production. En: - Cytochalasins-Biochemical and Cell Biological aspects (Tanenbaum, S.W. Ed.) Frontiers of Biology, Vol. 46. North-Holland, Pyb., Co., pag 2, 1978.
34 Lin, S., Santi, D.F. y Spudich, J.A. Biochemical - studies on the mode of action of cytochalasin B. J. Biol. Chq. 249: 2268, 1974.
35 Allison, A.C., Davies, P., y de Petris, S. Role of - contractile microfilaments in macrophage movement and endocytosis. Nature (London) New Biol. 232: 153, - 1971.
36 Carter, S.B. The Cytochalasins as research tools in cytology. Endeavour 31: 11, 1972.
37 Richard, H.,y Houston, L. The action of Cytochalasin A on the i n VL.th0 polymerization of Brain Tubulin and Muscle G- Actin. J. Supramolec. Struct. 5: 81, 1976.
38 Olmsted, J. y Borisy, G. Microtubules. En: Annual - Review of Biochemistry (Snell, E. Ed.) Vol. 42 pag.- 507, 1973.
39 Bryan, J. Biochemical properties of microtubules. - Fed. Proc. 33: 152, 1974.
ir0 Devis, G . y Obbergehn, E. Dynamics of insulin relea- se and microtubular-microfilamentous system. Diabeto - logia 10: 53, 1974.
41 GÓmez, J.. y García, O. Morphological relations - between secretory granules and microtubular microfila ment system during sustained insulin release i n v i f h o J. Anat. 114: 421, 1973.
42 Reaven, E.P. y Axline, S.G. Subplasmalemmal microfi- laments and microtubules in resting and phagocytizing cultivated macrophages. J. Cell. Biol. 59: 12, 1973.
. 3 4
\ \ . .
I .
,/. *
.. .
. ..
I - . .. ,. ~.
. .
,, ."
.. .
"1
. I
"-.
, . ...
"R
. . .
._I
. .,
c q
...
.,.u
. .
.:~-
c 1
. ...
.","
43 Allison, A.C. The role of microfilaments and mico - tubules in cell movement, endocytosis and exocytosis. E:n: Locomotion of Tissue Cells. Ciba Foundation - Symposiwn. Elsevier, Excerpta Medica, North-Holland, Amsterdam. 1973.
44 Mandelkow, E., Thomas, J. y Cohen, C. Microtubule - structure at low resolution by X ray diffraction. - Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 74: 3370, 1977.
45 Stephens, R.E. y Eddis, K.M. Microtubules: Chemistry and function Physiol. Rev. 56: 709, 1976.
' 46 Warner, F.D. Mitchell, D.R. y Perkins, C.R. Structu ral conformation of the ciliary ATPase dynein. Biol. 114: 367, 1977.
J. flo
47 Ogawa, K., Mohri, T. y Mohri, H. Identification of - dynein in the outer arms of sea urchin sperm axonemes Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 74: 5006, 1977.
48 Fitzgerald, T.J. Molecular Features of colchicine - associated with antimitotic activity and inhibition - of tubulin polimerization. Biochem. Pharmacol. 25: - 1303, 1976.
49 Himes, R.H., Kersey, R.N. y Heller-Bettinger, I. - Action of the Vinca Alkaloids vincristine, vinbastine and desacetyl vinblastine amide on microtubules i n - v i t i r o . Canc. Res. 36: 3798, 1976.
50 Deconti, R.C. y Creasey, W.A. Clinical aspects of - the dimeric cacharanthus alkaloids. En: The Catha - ranthus alkaloids, Botany, Chemistry, Pharmacology -
(Ed.) N.Y. pag. 237, 1975. and Clinical use (Taylor, W.I., Farms worth, N.R. -
51 Taylor, E.W. The mechanism of colchicine inhibition of mitosis. I. Kinetics of inhibition and the binding of H3-colchicine. J. Cell Biol. 25: 145, 1965.
r
.
L
I..
-
.35
'*
52 Margulus, T.N. Structure o f the mitotic spindle - i nh ib i t o r colcemid. N -desacetyl-N-methyl-colchici- ne. J. Am. A Chem. Soc. 96: 889, 1974.
53 Sherl ine, P., Leung, J.T. y Kipnis, D.M. Binding o f co lch ic ine t o pur i f i ed microtubule prote in. J. Bio l Chem. 250: 5481, 1975.
c
r
b
... . r..
c.
r- ...