Sperm DNA Integrity From Sperm to Egg

Marchesi, Dennis; Feng, Huai L.

doi:10.2164/jandrol.106.002105

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“…Within the mammalian GPX protein family, GPX5 is a unique enzyme, since it is devoid of the classical selenocysteine residue that is part of the GPX catalytic site and that was shown to be critical for selenium-dependent GPX activity (5). Despite the absence of this essential residue in its catalytic site, we have shown in earlier studies that GPX5 could work both in vitro and in vivo, as would be expected for an antioxidant scavenger (29,30).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 67%

“…4). This unconventional mammalian GPX, unlike the other members of the family, is devoid of the classical selenocysteine residue that was shown to be critical for its activity (5). Gpx5 is strongly expressed under androgenic control in the caput epididymidis (6), and the corresponding protein is readily secreted in the epididymal lumen, where it was shown to interact loosely with sperm cells (7,8).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Epididymis seleno-independent glutathione peroxidase 5 maintains sperm DNA integrity in mice

Chabory¹,

Damon²,

Lenoir³

et al. 2009

J. Clin. Invest.

144

173

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The mammalian epididymis provides sperm with an environment that promotes their maturation and protects them from external stresses. For example, it harbors an array of antioxidants, including non-conventional glutathione peroxidase 5 (GPX5), to protect them from oxidative stress. To explore the role of GPX5 in the epididymis, we generated mice that lack epididymal expression of the enzyme. Histological analyses of Gpx5 -/-epididymides and sperm cells revealed no obvious defects. Furthermore, there were no apparent differences in the fertilization rate of sexually mature Gpx5 -/-male mice compared with WT male mice. However, a higher incidence of miscarriages and developmental defects were observed when WT female mice were mated with Gpx5-deficient males over 1 year old compared with WT males of the same age. Flow cytometric analysis of spermatozoa recovered from Gpx5-null and WT male mice revealed that sperm DNA compaction was substantially lower in the cauda epididymides of Gpx5-null animals and that they suffered from DNA oxidative attacks. Real-time PCR analysis of enzymatic scavengers expressed in the mouse epididymis indicated that the cauda epididymidis epithelium of Gpx5-null male mice mounted an antioxidant response to cope with an excess of ROS. These observations suggest that GPX5 is a potent antioxidant scavenger in the luminal compartment of the mouse cauda epididymidis that protects spermatozoa from oxidative injuries that could compromise their integrity and, consequently, embryo viability.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 67%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Epididymis seleno-independent glutathione peroxidase 5 maintains sperm DNA integrity in mice

Chabory¹,

Damon²,

Lenoir³

et al. 2009

J. Clin. Invest.

144

173

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“…Sperm DNA integrity plays a vital role in development of the embryo and fetal well being. DNA damage may result in poorly embryonic development [30]. Sperm DNA damage may occur by at least one of three fundamental mechanisms: defective chromatin condensation or abortive apoptosis during spermatogenesis or transportation of sperm through the male or the female genital tract [38] and oxidative damage to sperm DNA, which results in accumulation of mutagenic bases like 8-hydroxy-2-deoxyguanosine, creates abasic sites, single and double strand breaks.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Predictive value of DNA integrity analysis in idiopathic recurrent pregnancy loss following spontaneous conception

Kumar

Deka

Singh

et al. 2012

J Assist Reprod Genet

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Purpose Standard semen parameters are poor predictors of fertility potential. To date, apart from, paternal karyotyping sperm factors are not evaluated in recurrent pregnancy loss (RPL), only recent studies have emphasized the role of sperm factors in early embryonic development as sperm transcribes genes critical for early embryonic development. Sperm DNA integrity is useful diagnostic and prognostic marker and has clinical implications in idiopathic recurrent pregnancy loss (iRPL) following spontaneous conception. The aim of this study was to assess DNA integrity in cases experiencing iRPL following spontaneous conception. Methods Semen samples from 45 patients and 20 controls were analyzed as per WHO 1999 guidelines and sperm chromatin structure assay (SCSA) was used to measure DNA fragmentation index (DFI). Results By applying receiver operating curve (ROC) analysis, sperm DFI of approximately 26 % was found in male partner of couples experiencing iRPL. Conclusions Our data indicate that sperm from men with a history of iRPL have a higher percentage of DNA damage as compared to control group, and this can explain pregnancy loss in these patients. Men with higher DFI are infertile whereas men with lower DFI (26 %) are able to conceive but experience recurrent pregnancy loss. Thus it is important to evaluate sperm DFI in couples experiencing iRPL to understand exact aetiology of RPL and determine prognosis and management.

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“…Longtemps considéré comme un simple tuyau, l'épididyme apparaît clairement maintenant comme un tissu essentiel à la fertilité mâle. Les phénomènes mis en exergue ici trouvent leur écho en clinique, comme en témoigne une littérature pléthorique qui atteste qu'une fraction importante des infertilités mâles est corrélée à des dommages oxydants des spermatozoïdes affectant la mobilité progressive, perturbant la capacité à réaliser la réaction acrosomique et conduisant à un niveau élevé de fragmentation nucléaire [24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36][37] …”

Section: Discussionunclassified

Protection post-testiculaire des gamètes mâles contre les dommages radicalaires

2012

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> Lorsqu'ils quittent le testicule, les spermatozoïdes sont fonctionnellement immatures et disposent de moyens de défense intrinsèques limités. Ils deviendront mobiles et fécondants après leur descente et leur maturation progressive dans le tubule épididymaire. L'épididyme assure aussi la survie et la protection des gamètes mâles pendant cette phase de maturation posttesticulaire et pendant la période de stockage entre deux éjaculations. Parmi les agressions communes auxquelles les spermatozoïdes sont soumis, le stress oxydant occupe une place particulière et ambiguë. Les événements de la maturation épididymaire requièrent un certain niveau d'oxydation alors que le gamète mâle y est, par ailleurs, particulièrement sensible. Un équi-libre très fin entre oxydation ménagée bénéfique et stress oxydant délétère est ainsi maintenu dans l'environnement épididymaire. Les enzymes antioxydantes de la famille des peroxydases à glutathion à activité thiol peroxydase jouent un rôle clé dans le contrôle de cet équilibre. < Fonctions de l'épididyme dans la maturation et la protection des spermatozoïdes L'épididyme est un organe accolé au testicule, formé d'un très long tubule, fortement contourné, qui met en communication le testicule en amont via le rete testis et les canaux efférents avec le canal déférent en aval. C'est un dérivé du mésonéphros embryonnaire apparu chez les amniotes (reptiles, oiseaux, mammifères) qui atteint son plein déve-loppement chez les mammifères. Chez ces derniers, l'épididyme est impliqué dans le transport et la maturation des spermatozoïdes ainsi que, dans sa partie terminale (queue ou cauda), dans le stockage des spermatozoïdes entre deux éjaculations [1][2][3] (Figure 1). La maturation post-testiculaire des spermatozoïdes recouvre un ensemble de processus complexes qui vont progressivement modifier structurellement et fonctionnellement les gamètes en transit et ainsi leur conférer leurs aptitudes fécondantes, c'est-à-dire l'expression de leur motilité et la capacité à reconnaître la zone pellucide de l'ovule et à fusionner avec ce dernier. L'épithélium composite pseudostratifié du tubule épididymaire assure ces rôles essentiellement grâce à ses multiples activités de sécrétion et de réabsorption qui changent localement et séquentiellement la composition du fluide épididymaire dans lequel baignent les gamètes (pour une revue récente voir [4]). Une expérience simple qui illustre l'importance de ce tissu dans la fertilité mâle chez les mammifères consiste à tester les capacités fécondantes de gamètes prélevés dans différentes régions du tubule Un couple sur six dans le monde consulte en raison de difficultés à concevoir. Quand on retrace les origines de ces infertilités, un tiers mettent en cause les deux partenaires, un tiers sont uniquement d'origine féminine et un tiers uniquement d'origine masculine. Dans ce dernier groupe, il apparaît que, dans 50 % des cas, l'infertilité mâle est associée à un défaut de la spermatogenèse testiculaire. Pour l'autre moitié de ces infertilités mâles idiopathiques...

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Sperm DNA Integrity From Sperm to Egg

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Epididymis seleno-independent glutathione peroxidase 5 maintains sperm DNA integrity in mice

Epididymis seleno-independent glutathione peroxidase 5 maintains sperm DNA integrity in mice

Predictive value of DNA integrity analysis in idiopathic recurrent pregnancy loss following spontaneous conception

Protection post-testiculaire des gamètes mâles contre les dommages radicalaires

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