A Comparative Study of the Effects of Non‐Union of Testis and Epididymis and Cryptorchidism on Testicular Development and Spermatogenesis in the Rat

Summary:  Malunion of testis and epididymis is a congenital anomaly of human undescended testicles which may be of considerable clinical importance. In an experimental model in rat the effects of early disconnection of testis and epididymis (16 days) on testicular development have been testis and puberty. The results are compared with corresponding effects of cryptorchidism and sham‐operation. The testes were weighed, and the relative proportions of haploid, diploid and tetraploid cells were quantified by DNA flow cytometry. The histology was evaluated by light and electron microscopy. The non‐union operated testes showed a close to normal weight development until about 40 days of age, whereafter a decline occurred. The progression of the maturation division was only slightly reduced at 30 and 37 days of age, but later the spermatogenesis was significantly inhibited. At 58 days of age the maturation division had practically ceased in non‐union operated testes. In cryptorchid animals the onset and progression of maturation divisions were almost totally depressed, and only traces of haploid cells were seen in some specimens. The transient increase in tetraploid cells, reflecting primary spermatocytes seen at about 30 days during normal testicular development, was neither depressed in non‐union operated nor in cryptorchid animals. This indicates that the major block in spermatogenesis in both situations is at the stage of the primary spermatocytes. At 58 days of age the testicular histology was similar in non‐union operated and cryptorchid testicles with many tubular sections showing only Sertoli cells. Scattered and partly degenerated germinal cells were seen in some sections. No histological signs of increased intratubular fluid pressure were detected, suggesting that pressure atrophy is not decisive for the reduced spermatogenesis in non‐union operated gonads. Zusammenfassung:  Die defekte Verbindung zwischen Testikel und Epididymis ist eine kongenitale Anomalie des retinierten Hodens, was möglicherweise eine ansehnliche klinische Bedeutung hat. In einem experimentellen Modell wurde an Ratten der Effekt von frühzeitiger Teilung von Testikel und Epididymis (16 Tage) für die Testikelentwicklung in verschiedenen Intervallen zwischen Testikeldeszendens und Pubertät studiert. Die Ergebnisse wurden mit Resultaten bei Kryptorchismus und einer Kontrollgruppe verglichen. Die Testikel wurden gewogen und das relative Verhältnis von haploiden, diploiden und tetraploiden Zellen wurde mit Hilfe der DNA Flow Cytometry gemessen. Die histologische Untersuchung wurde licht‐ und elektronenmikroskopisch durchgeführt. Die Entwicklung der non‐union operierten Testikel war der normalen Gewichtskurve bis ca. 40 Tage identisch, danach trat eine Gewichtsreduktion ein. Das Fortschreiten der Reifungsteilung der Spermien war nach 30 und 37 Tagen nur grenzwertig reduziert, später war die Spermatogenese signifikant gehemmt. Nach 58 Tagen war die Reifungsteilung praktisch aufgehoben bei den non‐union operierten Testikeln. Bei Tieren mit Kryptorchismus waren Start und Progression der Reifungsteilung nahezu total unterdrückt und nur Spuren von haploiden Zellinien konnten bei einigen Individuen gemessen werden. Die vorübergehende Vermehrung von tetraploiden Zellen als Ausdruck primärer Spermatozyten ist während der normalen Testikel‐Entwicklung ungefähr nach 30 Tagen nachweisbar; hier war sie weder bei den non‐union operierten noch bei kryptorchen Tieren unterdrückt. Dies bedeutet, daß die Hauptblockierung der Spermatogenese in beiden Fällen in der Phase der primären Spermatozyten liegt. Nach 58 Tagen war die Testikelhistologie in non‐union operierten und kryptorchen Testikeln gleich, die meisten Tübulusabschnitte zeigten nur Sertoli‐Zellen. In einigen Abschnitten konnten teilweise degenerierte, einzelne Germinalzellen gesehen werden. Histologische Zeichen von erhöhtem intratubulären Flüssigkeitsdruck wurden nicht gefunden; dies bestätigt die Auffassung, daß eine Druckatrophie für die reduzierte Spermatogenese bei non‐union operierten Gonaden nicht entscheidend ist.