Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/EMAE-92EPCZ
Type: Tese de Doutorado
Title: Marcadores moleculares, nicho e criopreservação de células-tronco espermatogoniais em equídeos
Authors: Guilherme Mattos Jardim Costa
First Advisor: Luiz Renato de Franca
First Referee: Anderson Jose Ferreira
Second Referee: Antonio Carlos Santana Castro
Abstract: As células-tronco espermatogoniais (SSCs) apresentam-se localizadas em microambientes específicos denominados nichos espermatogoniais, que por sua vez regulam toda a atividade das células-tronco, incluindo manuntenção, auto-renovação e diferenciação. Recentemente, vários estudos têm identificado fatores/proteínas específicas que regulam o destino das SSCs. Além disso, os mesmos visam identificar marcadores de superfície que possibilitem o isolamento dessas células em diferentes espécies de vertebrados. No nosso conhecimento, a presente investigação é a primeira a avaliar o nicho espermatogonial no testículo de cavalos e a realizar uma análise comparativa dos marcadores de espermatogônias indiferenciadas (Aund) em três diferentes espécies domésticas de equídeos (cavalos, jumentos e burros). As Aund foram inicialmente caracterizadas de acordo com a morfologia e expressão do receptor GFRA1. Nossos resultados mostram que, à semelhança das poucas espécies de vertebrados já investigadas neste aspecto, as espermatogônias Aund em cavalos estão preferencialmente localizadas nas áreas adjacentes ao interstício, especialmente naquelas próximas a vasos sanguíneos. Além disso, os marcadores de espermatogônias Aund utilizados (GFRA1, PLZF, e CSF1R) foram identificados nas três espécies deequídeos aqui avaliados, sugerindo que os mecanismos moleculares envolvidos na fisiologia da espermatogônia-tronco e nicho parecem estar conservados em mamíferos. Em relação à criopreservação de SSCs, condições adequadas para a estocagem destas células podem ser muito úteis em estudos envolvendo o transplante de SSCs e preservação do material genético de equídeos de alto valor zootécnico. Com o objetivo de se avaliar as taxas de sobrevivência das SSCs em cavalos, utilizando diferentes protocolos de criopreservação, as mesmas foram enzimaticamente isoladas dos testículos de 8 animais adultos. Após o enriquecimento em gradiente de Percoll, foi realizada imunomarcação e western blotting para o receptor GFRA1 na suspensão celular e foi observado que a maioria das células germinativas obtidas expressava este receptor de membrana. Em seguida, três criomeios [DMSO + DMEM + SFB (1); etilenoglicol (2); DMSO + sacarose (3)] foram testados para a criopreservação usando duas taxas de congelamento (rápida e lenta) e a vitrificação. A viabilidade celular foi avaliada, antes e após o descongelamento, através de contagens celulares em câmara de Neubauer utilizando-se azul de Tripan como coloração intra-vital. Além disso, marcações para Anexina V e iodeto de propídeo também foram empregadas para se estimar a taxa de células apoptóticas e necróticas através de citometria de fluxo. A atividade metabólica e o potencial tronco destas células também foram avaliados realizando-se ensaios de MTT e imunomarcação para GFRA1 e VASA, vinte e quatro dias em cultura, após o descongelamento. De acordo com as taxas de viabilidade celulares obtidas e o número de células recuperadas após o descongelamento, os melhores resultados foram encontrados nas amostras em que o DMSO foi utilizado como crioprotetor, associado a velocidades de congelamento rápida (criomeio 3) e lenta (criomeios 1 e 3). Ainda, os ensaios de MTT e de imunomarcação indicaram que as SSCs criopreservadas apresentavam atividade metabólica semelhante às das células a fresco (não criopreservadas), e que as mesmas mantinham a expressão de proteínas que normalmente estão presentes nas SSCs (GFRA1 e VASA). Dessa forma, tais achados indicam que as SSCs de equinos podem ser criopreservadas com sucesso, sem que haja comprometimento da atividade metabólica e do potencial tronco destas células.Esperamos que estes resultados auxiliem futuros estudos visando o isolamento e criopreservação das SSCs de equídeos e que também sejam úteis em estudos relacionados com a preservação do material genético de animais valiosos, e com o transplante de células germinativas e xenoenxerto de suspensões de células testiculares.
Abstract: Spermatogonial stem cells (SSCs) are the foundation of spermatogenesis and are located in a highly dynamic microenvironment called niche that influences all aspects of stem cell function, including homing, self-renewal and differentiation. Several studies have recently identified specific proteins that regulate the fate of SSCs. These studies also aimed at identifying surface markers that would facilitate theisolation of these cells in different vertebrate species. The present study is the first to investigate SSC physiology and niche in stallions and to offer a comparative evaluation of undifferentiated type A spermatogonia (Aund) markers (GFRA1, PLZF and CSF1R) in three different domestic equid animals (stallions, donkeys, and mules). Aund were first characterized according to their morphology and expression of the GFRA1 receptor.Our findings strongly suggest that in stallions these cells were preferentially located in the areas facing the interstitium, particularly those nearby blood vessels. This distribution is similar to what has been observed in other vertebrate species. In addition, all three Aund markers were expressed in the equid animals evaluated in this study.These markers have been well characterized in other mammalian species, which suggests that the molecular mechanisms that maintain the niche and Aund/SSCs physiology may be conserved among mammals. Regarding spermatogonial cryopreservation, proper conditions for germ cells storage represent important biotechnological procedures for studies involving germ cells transplantation and the preservation of genetic stock of valuable animals. In order toevaluate the effects of different cryopreservation protocols on the survival rates of spermatogonial stem cells (SSCs) in horse, we enzymatically isolated SSCs from testis of 8 adult horses. After Percoll gradient enrichment of cell suspension, immunolabeling and western blotting for GFRA1 receptor (undifferentiated spermatogonial marker)demonstrated that most germ cells present in the suspension were GFRA1+. Also, three cryomedia [DMSO+DMEM+BFS (1); ethylene glycol (2); DMSO+sucrose (3)], associated with different methods (vitrification, slow and fast-freezing) were tested. The cell viability was evaluated before and post-thawing by trypan blue assay. Annexin V and propidium iodide assays were used to estimate the rate of apoptotic and necroticcells post-thawing by flow cytometry. The cell metabolic activity and stemness potential were also evaluated post-thawing, using respectively, MTT assay and immunolabeling for GFRA1 and VASA after 24 days in culture. Based on the rates of viable SSCs before and post-thawing, as well as the number of recovered cells after cryopreservation, the best results were obtained utilizing the DMSO-based cryomedia atfast (Medium 3) and slow freezing methods (Media 1 and 3). In addition, the MTT data have indicated that cryopreserved cells were as metabolically active as fresh cells, and also they were expressing typical stem cell proteins (GFRA1 and VASA). Thus, the results have indicated that equine SSCs could be cryopreserved without impairment oftheir metabolic activity and stemness. We hope that our findings will help future studies aiming the isolation and cryopreservation of equids SSCs. In addition, our data will be very useful for studies related to the preservation of the germplasm of valuable animals, and involving germcell transplantation or xenografts of equids testicular cells suspensions.
Subject: Citologia
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/EMAE-92EPCZ
Issue Date: 5-Oct-2012
Appears in Collections:Teses de Doutorado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
guilherme_tese.pdf7.39 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.