Estructura i ultraestructura testicular del mascle reproductor porcí (Sus domesticus)

Abstract

El present treball analitza al microscopi òptic i al microscopi electrònic de transmissió el testicle de Sus domesticus (raça Landrace - varietat anglesa) a partir de mascles reproductors porcins adults i sans. L'objectiu principal de tots els centres d'Inseminació Artificial Porcina i de les Explotacions de Selecció i Multiplicació Porcina és garantir una excel·lent qualitat espermàtica al llarg de la vida reproductiva útil d'un mascle reproductor porcí. Així doncs, un millor coneixement dels patrons estructural i ultraestructural normals del testicle permetrà diagnosticar amb facilitat quina ha estat l'estructura o funció testicular afectada quan s'observa una disminució de la qualitat del semen. Les anàlisis seminals i hormonals són certament crucials en la valoració d'aquests mascles, però, no són totalment informatives de les alteracions testiculars, ja que és necessari conèixer l'organització microscòpica. Diversos estudis sobre testicle han demostrat que els marcadors més sensibles per a l'avaluació de la funció testicular són els següents: (1) la grandària testicular, (2) el gruix i l'organització de la càpsula testicular, (3) el percentatge de túbuls seminífers i de teixit intersticial en el parènquima testicular, (4) el diàmetre dels túbuls seminífers, (5) l'alçada i la composició de cèl·lules germinals de l'epiteli seminífer, (6) el gruix i l'organització de la làmina pròpia i, (7) la morfologia i la grandària de les cèl·lules de Leydig. El primer objectiu concret del present estudi ha estat, per tant, caracteritzar tots aquests paràmetres testiculars en mascles porcins sans i adults. L'organització estructural del testicle i les mesures quantitatives utilitzades com a marcadors no mostren diferències significatives ni entres els mascles porcins (P > 0,01), ni entre el testicle dret i l'esquerre (P > 0,01). Els testicles, de 330,80  16,99 g de pes, estan envoltats per una càpsula, de 2.375,13  246,68 m de gruix, la qual es divideix en tres capes: la túnica vaginalis constitueix l'1,82  0,78 % de la càpsula i està composta per una capa mesotelial externa i una capa interna de teixit conjuntiu dens; la túnica albuginea representa el 37,31  3,27 % i és de teixit conjuntiu dens i, la túnica vasculosa constitueix el 64,24 4,40 % i és de teixit conjuntiu lax. En el parènquima testicular els túbuls seminífers i el teixit intersticial representen el 72,44  2,12 % i el 27,46  2,12 %, respectivament. Els túbuls seminífers, de 226,23  18,08 m de diàmetre, es troben fortament recargolats i empaquetats, i estan compostos per la làmina pròpia i l'epiteli seminífer. La làmina pròpia, de 4-4,5 m de gruix, està formada per la làmina basal i dues capes de cèl·lules peritubulars. L'epiteli seminífer, amb una alçada mitjana de 66,11  10,62 m, és columnar i estratificat amb cèl·lules de Sertoli i diferents generacions d'espermatogònies, espermatòcits i espermàtides. El teixit intersticial és un teixit conjuntiu lax amb abundants cèl·lules de Leydig polièdriques fortament empaquetades (ca. 15 x 12 m). El segon objectiu concret d'aquest estudi ha estat estudiar des del punt de vista morfològic i morfomètric (alçada, longitud, freqüència relativa d'aparició i durada) els estadis del cicle de l'epiteli seminífer en els mascles porcins de la raça Landrace (varietat anglesa), classificats d'acord amb el mètode de la morfologia tubular. Els estadis premeiòtics ( I, II i III) ocupen el 31,9 % del cicle espermatogènic i es caracteritzen, principalment, per la presència de cèl·lules en les fase inicials de la meiosi I. Les primeres etapes de la meiosi I no afecten els paràmetres morfomètrics de l'epiteli seminífer ja que els valors obtinguts per l'alçada de l'epiteli seminífer, la freqüència relativa, la longitud i la durada d'aquests estadis són molt variables. Els estadis meiòtics (IV i V) representen el 16,4 % del cicle espermatogènic i estan constituïts, principlament, per cèl·lules en un estat avançat de la meiosi I i /o cèl·lules en meiosi II. Les últimes fases de la meiosi I i també de la meiosi II tenen lloc ràpidament, la qual cosa resulta en una baixa freqüència relativa d'aparició i, per tant, en una baixa durada dels estadis meiòtics. Els estadis postmeiòtics (VI, VII i VIII) ocupen el 50,6 % del cicle espermatogènic. L'esdeveniment més important que té lloc en aquests estadis és la fase de maduració de l'espermiogènesi. En la fase de maduració, les espermàtides experimenten diverses modificacions morfològiques i estructurals que donen lloc, finalment, als espermatozoides. La complexitat d'aquests processos fa que els estadis postmeiòtics presentin valors més grans de freqüència relativa, longitud i durada. El tercer objectiu concret d'aquest treball ha estat descriure a nivell ultraestructural el procés d'espermiogènesi, i relacionar les transformacions que experimenten les espermàtides en fase d'elongació amb els canvis ultraestructurals que tenen lloc en les diferents cèl·lules que constitueixen el testicle (cèl·lules germinals, de Sertoli i de Leydig, principalment). L'espermiogènesi del mascle porcí de la raça Landrace (varietat anglesa) s'ha dividit en 9 passos que vénen definits per 9 tipus diferents d'espermàtides. Al llarg de l'espermiogènesi no s'observen diferències ultraestructurals significatives (P > 0,01) ni entre els mascles porcins ni entre el testicle esquerre i dret en les cèl·lules que constitueixen el testicle.

The present study describes the structure and ultrastructure of the Sus domesticus testis (Landrace breed -british variety) from healthy adults boars. The main goal of the whole of Porcine Artifitial Insemination Centres and of the Porcine Livestocks is to guarantee an excellent spermatic quality along the boar reproductive life. Therefore, a better knowlegment of the normal structural and ultrastructural patterns of the testis will improve the prognosis of subfertility when a low spermatic quality is observed. Both seminal and hormonal analysis are certainly crucial in the assessment of these males, but it is also necessary to know the microscopic organization. Several studies have demonstrated that the most sensitive markers of impaired function are: (1) the testicular size, (2) the thickness and organization of the testicular capsule, (3) the percentage of seminiferous tubules and interstitial tissue in the testicular parenchyma, (4) the diameter of seminiferous tubules, (5) the height and germ cell composition of the seminiferous epithelium, (6) the thickness and organization of the lamina propria, and (7) the Leydig cell size and morphology. The first aim of this study has been to characterize all these testicular parameters in healthy adults boars. The structural organization of the testis and quantitative measures used as markers did not differ significantly either among boars (P > 0.01), or between left and right testes (P > 0.01). Testes, of 330.80  16.99 g weight, were surrounded by a capsule, of 2,375.13  246.68 m thick, divided into three layers: the tunica vaginalis constituted 1.82  0.78% of the capsule and was composed by an outer mesothelial layer and an inner dense connective tissue layer; the tunica albuginea represented 37.31  3.27% and was of dense connective tissue and the tunica vasculosa constituted 64.26  4.40% and was of loose connective tissue. In the testicular parenchyma, the seminiferous tubules and the interstitial tissue comprised 72.44  2.12% and 27.46  2.12%, respectively. Seminiferous tubules were highly convoluted ducts of 226.23  18.08 m in diameter composed by a lamina propria and the seminiferous epithelium. The lamina propria, of 4-4.5 m thick, was formed by basal lamina and two layers of peritubular cells. The seminiferous epithelium, of 66.11  10.62 m high, was stratified columnar with Sertoli cells and different generations of spermatogonia, spermatocytes and spermatids. The interstitial tissue was loose connective tissue with abundant and closely-packed polyhedral Leydig cells (av. 15 x 12 m). The second aim of this study has been to describe the morphological features of the eight stages of the seminiferous epithelium in Landrace boars (british variety) according to the tubular morphology method, as well as their relative frequency, length, height and duration. Premeiotic stages (I, II and III) occupied the 31.9 % of the spermatogenic cycle and were mainly characterized by the presence of cells in the initial phases of meiosis I. Early meiosis I did not affect the morphometric parameters of the seminiferous epithelium as indicated by the variable values obtained in the seminiferous epithelium height, as well as in the relative frequency, length, and duration of premeiotic stages. Meiotic stages (IV and V) represented the 16.4 % of the spermatogenic cycle and were constituted, mainly, by cells in advanced meiosis I and/or cells in meiosis II. Last phases of meiosis I and also meiosis II occurred rapidly, resulting in low relative frequency and, therefore, in low duration of meiotic stages. Postmeiotic stages (VI, VII and VIII) occupied the 50.6 % of the spermatogenic cycle. The most important event of these stages was the maturation phase of spermiogenesis. The maturation phase included several morphological and ultrastructural modifications in spermatids, resulting in the formation of spermatozoa. The complexity of these processes correlated with the high relative frequency, length, and duration of postmeiotic stages. The third aim of this study has been to describe the spermiogenesis process at ultrastructural level and, to relate the spermatid transformations along the spermiogernesis with the ultraestructural changes undergoing in testicular cells (mainly germinal, Sertoli and Leydig cells).The spermiogenesis of Landrace boars (british variety) was divided into 9 steps, each one characterized by the presence of an specific spermatid type. Significant differences were found neither among the three healthy boars (P > 0.01), nor the left and right testes (P > 0.01) in the ultrastructure of the testiculars cells along spermiogenesis.