Separation of Normozoospermic Human Spermatozoa Into Subpopulations by Selective Agglutination with Peanut Agglutinin

Summary:  Incubation of human spermatozoa of normozoospermic origin with the ga‐lactose specific lectin peanut agglutinin (PNA) resulted in agglutination of the majority of sperm. This finding enabled separation of sperm into two subpopulations. The major one, accounting for 87.0 ± 12.7 (SD)% consisted of agglutinating sperm (PNA⁺), while the minor subpopulation (PNA^‐) did not bind the lectin. The correlation between the percentages of PNA^‐ sperm and acrosome‐damaged sperm, as detected by light microscopy prior to separation, was analysed and an overlapping has been found. Light and electron microscopy examination revealed that the PNA^‐ cells were either acrosomeless or possessed severely damaged acrosomes while the PNA⁺ sperm were mostly free of such pathologies. Following treatment of sperm with fluorescin‐conjugated PNA the single cells lacked any labeling while the agglutinates exhibited fluorescence. However, the binding of the lectin to sperm was non‐uniform and differences in fluorescence intensity at various parts of the head have been observed. The sialic acid content in PNA⁺ sperm was found to be significantly higher (7.5 ± 2.2 μg/10⁸ sperm) as compared to PNA^‐ sperm (2.1 ± 0.6 μg/10⁸ sperm). It was suggested that sialic acid content could be a biochemical indicator of acrosomal integrity. Separation of sperm by selective PNA agglutination might be valuable for elimination of sperm affected by acrosomal pathologies from the ejaculate. Zusammenfassung:  Inkubieren von Spermatozoen des Menschen bei Normozoospermie mit dem Galaktose‐spezifischen Lektin Erdnuß‐Agglutinin (PNA) bewirkt bei der Mehrzahl der Spermatozoen eine Agglutination. Dieses ermöglicht die Trennung der Spermatozoen in zwei Subpopulationen. Die größere Gruppe (87.0 ± 12.7%) enthält die agglu‐tinierten Spermatozoen (PNA⁺), während die kleinere Gruppe kein Lektin bindet (PNA^‐). Die Korrelation zwischen PNA^‐ Spermatozoen und Spermatozoen mit Akrosomdefekten wurde im Lichtmikroskop analysiert und erne Überlappung festgestellt. Licht‐ und Elek‐tronenmikroskopuntersuchungen ergaben, daß die PNA^‐ Zellen entweder kein Akrosom oder schwere Akrosomdefekte zeigten, während die PNA⁺ Spermatozoen in der Regel keinen pathologischen Befund aufwiesen. Nach Behandlung mit Fluoreszin‐konjugiertem PNA zeigten die einzelnen Zellen keine Markierung, jedoch wiesen die Agglutinate Fluo‐reszenz auf. Die Bindung der Spermatozoen an Lektin war nicht einheitlich und es konn‐ten Unterschiede in der Fluoreszenzintensität in den Spermatozoenköpfen beobachtet werden. Der Gehalt der im Speichel vorkommenden Säuren war in PNA⁺ Spermatozoen signifikant höher (7.5 ± 2.2 mcg/10⁸ Sperm.) als in PNA^‐ Spermatozoen (2, 1 + 0,6 meg/ 10⁸ Sperm.). Der Gehalt an Säuren des Speichels könnte als Indikator für die Akrosomin‐tegrität gelten. Die Trennung der Spermatozoen durch PNA‐Agglutination könnte für die Eliminierung von Spermatozoen mit Akrosomdefekten aus dem Ejakulat wertvoll sein. 1986 Blackwell Verlag GmbH