Úloha regulačních proteinů pro pohyblivost rybích spermií

Abstract

Stanovení energetických aspektů motility spermií (Kapitola 2) bylo provedeno za použití demembranovaných spermií taxonomicky vzdálených druhů - kapra obecného a jesetera malého. Zvláštní pozornost byla věnována funkci ATP regeneračního systému: adenylát kináze (AK) a kreatin kináze (KK). Podařilo se nám poprvé prokázat, že ve spermatu jesetera malého je přítomen fosfokreatin/KK systém a hraje nezastupitelnou roli v regeneraci ATP. Spermie kapra i jesetera malého obsahuje obdobné systémy pro regeneraci ATP, přičemž účinnost těchto systémů se u daných druhů liší. Extrakty ze spermií jesetera malého vykazovaly ve srovnání s extrakty ze spermií kapra signifikantně vyšší hodnoty aktivity KK a ATPazy, a naopak nižší míru aktivity AK. Nízká bazální aktivita KK u kapra a AK u jesetera malého by mohla být zdrojem nejvýraznějšího efektu inhibice energetických zdrojů pro pohyby bičíku spermie u příslušného druhu. V naší laboratoři byla recentně prokázána existence procesu dozrávání spermií během post-testikulárního transportu spermatu u jesetera (Kapitola 3). To vedlo ke zkoumání různých faktorů regulujících tento proces, které zahrnují např. regulátory proteolýzy či prooxidační-antioxidační systém. V naší studii (Kapitola 3.3) jsme nezjistili žádné signifikantní rozdíly mezi proteolytickými profily seminální plazmy (SP) testikulárního spermatu (TS) a spermatu z Wolfových vývodů (SWV). To by mohlo naznačovat, že většina proteáz přítomných v SP dozrálého spermatu pochází z varlat. Stanovení amidázové a anti-proteolytické aktivity v SP ukázalo, že prokazatelné snížení sledovaných aktivit se odehrává během transportu spermií přes ledviny a Wolfovy vývody. Na základě našich pozorování, že inhibiční aktivita trypsinu během in vitro dozrávání TS blokuje proces dozrávání (Kapitola 3.1) a na základě výsledků zymografie a stanovení amidázové a anti-proteolytické aktivity předpokládáme, že snížení anti-proteolytické aktivity okolní tekutiny spermií během post-testikulárního transportu by mohlo být potřebné pro jeho dozrání. Tato studie dokazuje, že dozrávání spermatu jesetera a rozdílný čas jeho uchování ve Wolfových vývodech (in vivo uchovávání) jsou doprovázeny signifikantními změnami v parametrech motility a redoxní rovnováhy SP (Kapitola 4.1). V nezralém TS byla zjištěna vysoká míra TBA-reaktivních látek (TBARL) a vysoká aktivita antioxidačních enzymů ve srovnání s SWV. Vysoká aktivita enzymatického antioxidačního systému (AOS) umožnila TS vyrovnat se se škodlivými účinky nadměrné produkce volných kyslíkových radikálů a zachovat tak schopnost motility po post-testikulárním transportu nebo po dozrávání in vitro. Zvýšení obsahu TBARL během in vivo uchování nebylo doprovázeno odpovídajícím zvýšením aktivity AOS. Předpokládáme, že zvýšená doba zadržování spermií ve Wolfových vývodech má za následek oxidativní poškození vyplývající z nedostatečné účinnosti AOS, a v konečném důsledku tak vede k poklesu v parametrech motility. Krátkodobé uchovávání spermatu jesetera malého in vitro vedlo k signifikantnímu poklesu motility a rychlosti pohybu spermií beze změn v aktivitě AOS (Kapitola 4.2). To znamená, že AOS spermatu jesetera malého je dostatečně efektivní v prevenci rozvoje oxidativního stresu během krátkodobého uchovávání. Krátkodobé vystavení spermatu lína hypotonickým podmínkám indukovalo oxidativní stres a ve výsledku vedlo k poklesu kvality spermií (Kapitola 4.3). Kombinované výsledky studie týkající se regulace prooxidačního-antioxidačního stavu (Kapitola 4) během dozrávání spermií, aktivace motility, in vivo a in vitro uchovávání mohou potvrdit dvojí roli reaktivních kyslíkových radikálů (regulační nebo naopak poškozující v závislosti na míře jejich utváření či odstraňování) ve fyziologii rybích spermií.