Características ultra-estruturais e diferenciativas das espermátides de piracanjuba (Brycon orbignyanus) durante a espermiogênese

Ultrastructural features and differentiation of the spermatids in Brycon orbignyanus during the spermiogenesis

Resumos

A espermiogênese que ocorre em piracanjuba Brycon orbignyanus pode ser dividida em quatro etapas morfológicas, cujas características principais consistem em reduções dos volumes citoplasmático, nuclear e celular, e compactação da cromatina nuclear das espermátides, sendo que as etapas espermiogenéticas ocorrem simultaneamente. Ao final da espermiogênese, quando as espermátides atingem nível elevado de diferenciação, os núcleos se tornam mais compactos e os citoplasmas se tornam reduzidos. Estas modificações resultam na formação de células altamente diferenciadas, os espermatozóides com cabeça, peça intermediária e flagelo bem definidos. As espermátides e os espermatozóides foram observados em cistos germinativos, mas também podem ser encontrados na luz dos túbulos seminíferos.

Brycon orbignyanus; Ultra-estrutura; Espermátides


Spermiogenesis in Brycon orbignyanus may be divided in four stages, which consist mainly in reduction of cytoplasmic, nuclear and cellular volumes and compactation of the nuclear chromatin, whose stages of the process occur simultaneously. At the end of the spermiogenesis, when the spermatids reach high levels of differentiation, the nuclei become more compact and cytoplasms become reduced. These modifications result in the formation of new highly differentiated cells, the spermatozoa. Spermatozoa may be observed predominantly in cysts, like spermatids, or inside the lumen of the seminiferous tubules. Ultrastructurally, three different parts have been clearly identified in Brycon orbignyanus spermatozoon: head, middle-piece and flagellum.

Brycon orbignyanus; Ultrastructure; Spermatids


Características ultra-estruturais e diferenciativas das espermátides de piracanjuba (Brycon orbignyanus) durante a espermiogênese

Ultrastructural features and differentiation of the spermatids in Brycon orbignyanus during the spermiogenesis

Eduardo Duarte AIRES11; Maíra Aparecida STEFANINI21; Antonio Marcos ORSI31

CORRESPONDÊNCIA PARA:

Antonio Marcos Orsi

Departamento de Anatomia

Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia da UNESP

Distrito de Rubião Júnior

18618-000 – Botucatu – SP

e-mail: amorsi@ibb.unesp.br

RESUMO

A espermiogênese que ocorre em piracanjuba Brycon orbignyanus pode ser dividida em quatro etapas morfológicas, cujas características principais consistem em reduções dos volumes citoplasmático, nuclear e celular, e compactação da cromatina nuclear das espermátides, sendo que as etapas espermiogenéticas ocorrem simultaneamente. Ao final da espermiogênese, quando as espermátides atingem nível elevado de diferenciação, os núcleos se tornam mais compactos e os citoplasmas se tornam reduzidos. Estas modificações resultam na formação de células altamente diferenciadas, os espermatozóides com cabeça, peça intermediária e flagelo bem definidos. As espermátides e os espermatozóides foram observados em cistos germinativos, mas também podem ser encontrados na luz dos túbulos seminíferos.

UNITERMOS: Brycon orbignyanus; Ultra-estrutura; Espermátides.

INTRODUÇÃO

A espermiogênese foi estudada ao nível ultra-estrutural em diferentes espécies de peixes teleósteos, enfocando vários aspectos do desenvolvimento e diferenciação das espermátides que as conduzem à formação definitiva dos espermatozóides4,5,9,11,23,24.

Nos teleósteos, o processo espermiogenético é parte da espermatogênese e ocorre, predominantemente, no interior de cistos germinativos, envolvidos por células de Sertoli, onde se localizam as espermátides que sofrem transformações sincrônicas. Estes cistos das espermátides compõem, junto com os cistos de outras células germinativas, os túbulos ou lóbulos seminíferos, que mostram uma histologia típica presente nos anamniotas10,12,18,22.

À medida que a espermiogênese ocorre, os espermatozóides são formados e, posteriormente, são eliminados para a luz dos lóbulos ou são liberados em estágios anteriores de maturação, como espermátides jovens, nos padrões estruturais testiculares cístico e semicístico, respectivamente, descritos por Matteiet al.18.

Segundo Sprando; Russel23, existem etapas diferenciadas do processo de espermiogênese, que ocorrem em Lepomis machrochirus, um peixe de fecundação externa. Estas etapas conduzem à formação de espermatozóides e constam da fragmentação do envelope nuclear, seguida de rearranjo do núcleo, redução do volume nuclear, condensação da cromatina, diminuição do volume citoplasmático, formação da fossa de implantação do flagelo e presença de corpos residuais. Os espermatozóides formados e liberados apresentam volumes citoplasmáticos e nucleares reduzidos, quando comparados com as espermátides que lhes deram origem.

Em tilápia (Oreochromis niloticus), foram relatadas sete etapas do processo espermiogenético. Dentre elas, se destacam as fases inicial, intermediária e final de condensação da cromatina, até a formação dos espermatozóides17.

Devido à importância do processo espermiogenético na reprodução dos teleósteos, principalmente aqueles que fazem fecundação externa, o objetivo do presente estudo foi evidenciar as etapas desse processo que ocorre nos testículos do peixe neotropical piracanjuba (Brycon orbignyanus) em época reprodutiva, ou seja, durante a primavera, caracterizando detalhes ultra-estruturais da formação dos seus espermatozóides.

MATERIAL E MÉTODO

Os estudos ultra-estruturais das espermátides e de outras células germinativas testiculares inter-relacionadas foram realizados em microscopia eletrônica de transmissão, a partir de fragmentos dos testículos de 8 piracanjubas (Brycon orbignyanus) adultos e sexualmente maduros. Os tecidos testiculares foram fixados em solução de Karnovsky15 durante 3 horas. A seguir, o material foi pós-fixado em tetróxido de ósmio a 1%, lavado em tampão, desidratado em seqüência crescente de acetona e incluído em Araldite (Durcupan ACM, Fluka, Sigma-Aldrich, St. Louis, EUA), sendo a polimerização da resina completada durante 48 horas em estufa a 60ºC.

Após a inclusão dos tecidos, foram feitas secções de 0,5 mm de espessura em ultramicrótomo (Ultramicrotome Huxley; Cambridge, Inglaterra) e coloração com Azur II e Azul de Metileno para seleção de campos adequados nos estudos preliminares em microscopia óptica, visando posterior análise ultra-estrutural em cortes de 80 nm de espessura.

Os cortes ultrafinos foram transpostos para telas de cobre e contrastados com acetato de uranila e citrato de chumbo. A análise e a documentação fotográfica foram realizadas em microscópio eletrônico de transmissão Philips EM 301 (Eindhoven, Holanda) no Centro de Microscopia Eletrônica do Instituto de Biociências de Botucatu, UNESP.

RESULTADOS

Nos túbulos seminíferos dos testículos de piracanjuba, em fase reprodutiva, observam-se dentro dos cistos germinativos diferentes tipos celulares, inclusive as espermátides e espermatozóides. A espermiogênese, no contexto da espermatogênese, é um processo cíclico que resulta na formação dos espermatozóides. Etapas morfológicas deste processo puderam ser observadas na piracanjuba (Fig. 1 a 8).

Figuras 1 a 4

Etapas 1 a 3 (T1 a T3) do processo espermiogenético em cistos dos túbulos seminíferos de piracanjuba: cromatina granular (CG) em T1 (Fig. 1), condensação parcial e polarizada da cromatina (*) em T2 (Fig. 2), cromatina ainda parcialmente condensada, quebra de membrana nuclear no pólo oposto com fragmentos de membrana (cabeça de seta) em T3 (Fig. 3), e corpo residual (CR), na luz de um cisto espermatogenético, delimitado por uma célula de Sertoli (S) em T3 (Fig. 4). Aumentos de 21.000X (Fig. 1 e 2); 13.000X (Fig. 3) e 16.500X (Fig. 4).

Figuras 5 a 8

Etapa final do processo espermiogenético (T4): corpo residual () no interior do citoplasma de uma célula cística (Fig. 5), fossa de implantação do flagelo (®) em espermátides encistadas (Fig. 6), espermatozóides (Z) estocados na luz de cistos (Fig. 5 e 7), espermatozóides livres na luz tubular seminífera com cabeça (CB), peça intermediária (PI) e cauda (CD) (Fig. 8). Aumentos de 6.500X (Fig. 5), 13.000X (Fig. 6 e 7) e 21.000X (Fig. 8).

As espermátides jovens possuem formato arredondado, núcleo centralizado com cromatina pouco condensada e finamente granular (Fig. 1). A espermiogênese tem início com o deslocamento da cromatina das espermátides para um dos pólos do núcleo celular, ao mesmo tempo em que se observa um aumento no grau de compactação da cromatina. A microscopia eletrônica revelou maior eletrodensidade nuclear já nesta fase (Fig. 2).

Seqüencialmente, ocorre uma única quebra de membrana nuclear, que se inicia no pólo oposto ao de condensação da cromatina (Fig. 3). Após aquela, os fragmentos de membrana nuclear se reúnem para reconstituí-la. Ocorre também a formação de corpos residuais que saem do núcleo e se dirigem ao citoplasma, atingindo a luz do cisto (Fig. 4). Os corpos residuais contêm porções do nucleoplasma e restos de endomembranas e podem estar localizados tanto na luz dos cistos quanto no interior das células císticas (Fig. 5).

No último estágio de diferenciação das espermátides, a cromatina nuclear apresenta-se grosseiramente condensada por todo o núcleo, e no local da fossa de implantação do flagelo no citoplasma observa-se a porção inicial do flagelo (Fig. 6).

As espermátides sofrem, ao longo da espermiogênese, grandes modificações ultra-estruturais que consistem, principalmente, na redução dos volumes citoplasmático e nuclear e na compactação da cromatina nuclear. Ao final da espermiogênese, quando as espermátides alcançam elevado grau de diferenciação, o núcleo está reduzido, resultando na formação final dos espermatozóides (Fig. 7).

Os espermatozóides recém-formados são encontrados dentro dos cistos (Fig. 7) e livres na luz dos túbulos seminíferos (Fig. 8), uma vez que quando a parede dos cistos dos espermatozóides é rompida tem-se a espermiação. Os espermatozóides mostram três partes distintas: cabeça, peça intermediária e cauda, não apresentando acrossoma (Fig. 8).

DISCUSSÃO

Na estruturação histológica dos testículos de teleósteos, inclusive no piracanjuba, verifica-se, geralmente, uma organização tubular seminífera cística. Equivale a dizer que, em vez de existir um sistema tubular padronizado e revestido por epitélio seminífero contínuo e constante, como se observa em mamíferos6,7, nos testículos de peixes as células germinativas geralmente se dividem e se diferenciam no interior de cistos germinativos ou de espermatocistos, sendo este processo cístico observado e descrito por diferentes autores2,4,12,20,25.

Dentre as etapas morfológicas diferenciativas que compõem a espermiogênese em teleósteos, destacam-se a migração centriolar, a formação do flagelo, a rotação e condensação nucleares, a migração das mitocôndrias e a eliminação do excesso de citoplasma, como já fora descrito em alguns outros teleósteos, como Lebistes reticulatus13, Poecilia reticulata3, Oryzias latipes9 e Fundulus heteroclitus21.

O processo espermiogenético que ocorre no piracanjuba pode-se resumir em 4 etapas de diferenciação das espermátides. A primeira etapa (T1) representa o início tanto da condensação da cromatina quanto do início da formação do flagelo. A segunda (T2) implica a migração da cromatina para um dos pólos nucleares. Na terceira etapa (T3), ocorre o rompimento da membrana nuclear que será reconstituída na quarta e última etapa do processo (T4), onde o núcleo se apresenta muito condensado e de tamanho reduzido. Há formação de corpos residuais que sofrerão processo de degeneração efetuado pelas células de Sertoli. As observações sobre as etapas da espermiogênese encontradas no piracanjuba estão de acordo com observações anteriores de Grier9, Silva22 e Sprando; Russel23. Esses autores descreveram o processo espermiogenético respectivamente para Oryzias latipes9, Oreochromis niloticus22 e Lepomis machrochirus23.

A parede dos cistos espermatogenéticos tende a se romper quando as células germinativas se encontram no estágio final de maturação. Assim sendo, é observada ruptura dos espermatocistos de espermatozóides que são liberados para a luz dos túbulos. Por outro lado, diferenciações celulares, reorganizações do núcleo, dos volumes nuclear e citoplasmático e do padrão de cromatina, e caracterização do flagelo e corpos residuais foram observadas ultra-estruturalmente nos cistos de espermátides, também, no piracanjuba. Os corpos residuais, após exteriorização, são fagocitados pelas células de Sertoli passando por processo degenerativo, de acordo com o que foi estudado por Sprando; Russel23 e observado na espermiogênese do piracanjuba.

Nas fases finais de maturação, os túbulos seminíferos apresentam-se repletos de espermatozóides e somente alguns poucos cistos permanecem com seus conteúdos celulares, no piracanjuba e no matrinxã, sendo este estudado por Zaniboni-Filho; Kawakami de Resende25.

Ao final da espermiogênese, os espermatozóides do piracanjuba mostram cabeça, peça intermediária e flagelo bem definidos. Na região da cabeça não foi observado o acrossoma, como já havia sido descrito por vários autores, em espermatozóides de outros teleósteos8,14,16,17,19. A ausência de acrossoma é característica da maioria dos teleósteos que apresentam fecundação externa1,22.

AGRADECIMENTOS

Às Senhoras Maria Helena Moreno e Maria Euleda Lino Perez, do Centro de Microscopia Eletrônica do IB/B-UNESP, pelo auxílio prestado na parte técnica, e ao Centro de Treinamento e Pesquisa em Aquicultura (CEPTA), pela concessão dos peixes.

SUMMARY

Spermiogenesis in Brycon orbignyanus may be divided in four stages, which consist mainly in reduction of cytoplasmic, nuclear and cellular volumes and compactation of the nuclear chromatin, whose stages of the process occur simultaneously. At the end of the spermiogenesis, when the spermatids reach high levels of differentiation, the nuclei become more compact and cytoplasms become reduced. These modifications result in the formation of new highly differentiated cells, the spermatozoa. Spermatozoa may be observed predominantly in cysts, like spermatids, or inside the lumen of the seminiferous tubules. Ultrastructurally, three different parts have been clearly identified in Brycon orbignyanus spermatozoon: head, middle-piece and flagellum.

UNITERMS: Brycon orbignyanus; Ultrastructure; Spermatids.

Recebido para publicação: 25/01/1999

Aprovado para publicação: 19/10/1999

2 Departamento de Anatomia da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia da UNESP, Campus de Botucatu, Botucatu – SP

3 Departamento de Morfologia e Patologia da Universidade Federal de São Carlos – SP

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  • 1

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    07 Fev 2001
  • Data do Fascículo
    2000

Histórico

  • Aceito
    19 Out 1999
  • Recebido
    25 Jan 1999
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