Integrity of the plasma membrane, the acrosomal membrane, and the mitochondrial membrane potential of sperm in Nelore bulls from puberty to sexual maturity

• Published in: Arquivo brasileiro de medicina veterinária e zootecnia Vol. 68; no. 3; pp. 620 - 628
• Main Authors: Reis, L.S.L.S., Ramos, A.A., Camargos, A.S., Oba, E.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de Veterinária 01-06-2016; Universidade Federal de Minas Gerais
• Subjects: bovino; desenvolvimento sexual; motilidade de espermatozoides; testosterona; VETERINARY SCIENCES; vigor espermático; sperm motility; testosterone; vigor espermático; sexual development; desenvolvimento sexual; testosterona; cattle; sperm vigor; motilidade de espermatozoides; bovino
• ISSN: 0102-0935; 1678-4162; 0102-0935
• DOI: 10.1590/1678-4162-8748

ABSTRACT This study evaluated the plasma membrane integrity, acrosomal membrane integrity, and mitochondrial membrane potential of Nelore bull sperm from early puberty to early sexual maturity and their associations with sperm motility and vigor, the mass motility of the spermatozoa (wave motion), scrotal circumference, and testosterone. Sixty Nelore bulls aged 18 to 19 months were divided into four lots (n=15 bulls/lot) and evaluated over 280 days. Semen samples, collected every 56 days by electroejaculation, were evaluated soon after collection for motility, vigor and wave motion under an optical microscope. Sperm membrane integrity, acrosomal integrity, and mitochondrial activity were evaluated under a fluorescent microscope using probe association (FITC-PSA, PI, JC-1, H342). The sperm were classified into eight integrity categories depending on whether they exhibited intact or damaged membranes, an intact or damaged acrosomal membrane, and high or low mitochondrial potential. The results show that bulls have a low amount of sperm with intact membranes at puberty, and the sperm show low motility, vigor, and wave motion; however, in bulls at early sexual maturity, the integrity of the sperm membrane increased significantly. The rate of sperm membrane damage was negatively correlated with motility, vigor, wave motion, and testosterone in the bulls, and a positive correlation existed between sperm plasma membrane integrity and scrotal circumference. The integrity of the acrosomal membrane was not influenced by puberty. During puberty and into early sexual maturity, bulls show low sperm mitochondrial potential, but when bulls reached sexual maturity, high membrane integrity with high mitochondrial potential was evident.
RESUMO Este estudo avaliou a integridade da membrana plasmática, da membrana acrossomal e o potencial da membrana mitocondrial de espermatozoides de touros da raça Nelore da puberdade até à maturidade sexual e suas correlações com motilidade, vigor, turbilhão dos espermatozoides, circunferência escrotal e testosterona. Sessenta touros da raça Nelore, com idade entre 18 e 19 meses, foram divididos em quatro lotes (n=15 touros / lote) e foram avaliados por 280 dias. Coletaram-se as amostras de sêmen a cada 56 dias por eletroejaculação e, logo após, foram determinados a motilidade, o vigor e o turbilhão dos espermatozoides por microscopia óptica. A integridade da membrana de esperma, da membrana acrosomal e da atividade mitocondrial foi avaliada por microscopia de fluorescência, utilizando-se associação das sondas (FITC-PSA, PI, JC-1, H342). Os espermatozoides foram classificados em oito categorias de integridade, dependendo se eles exibiram membranas plasmática e mitocondrial intactas ou danificadas e potencial mitocondrial elevado ou baixo. Os resultados mostram que os touros têm uma baixa quantidade de espermatozoides com membranas íntegras na puberdade, com baixa motilidade, vigor e turbilhão. No entanto, nos touros na maturidade sexual precoce, a integridade da membrana dos espermatozoides aumentou significativamente. A taxa de dano à membrana espermática foi negativamente correlacionada com a motilidade, o vigor, o movimento das ondas e a concentração de testosterona nos touros, e uma correlação positiva existiu entre a integridade da membrana plasmática e a circunferência escrotal. A integridade da membrana acrossomal não foi influenciada pela puberdade.