Úloha osmotických a iontových činidel ve fyziologii rybích spermií

Abstract

Tato studie byla zaměřena na objasnění role osmotických a iontových složek prostředí pro iniciaci motility spermií u různých sladkovodních druhů ryb. Navíc, byla zjišťována i úloha iontových a osmotických činidel i při dozrávání spermatu u jeseterů. První cíl práce byl zaměřen na studium osmotické regulace změn objemu spermií u různých druhů ryb. To vedlo ke zjištění, že schopnost spermatu zvětšovat svůj objem je druhově specifická: sperma druhů s iontovým módem aktivace motility (jeseter, pstruh) nemá žádnou detekovatelnou schopnost pro zvětšování objemu, zatímco objem spermií kapra (osmotický mód aktivace) koreluje s osmolalitou prostředí. Druhým cílem práce byla aplikace schopnosti změn objemu spermatu u kapra při proceduře kryoprezervace pro zlepšení kvality spermatu po následném rozmrazení. Po rozmrazení pak byly vyhodnocovány parametry motility a schopnost oplození jiker a tyto hodnoty byly porovnávány s kontrolou. U spermatu vystavenému hypotonickému mediu byla pozorována vyšší míra motility, velocity a oplozenosti ve srovnání se spermatem bez zásahu. Naše výsledky tak ukazují, že schopnost spermií pro hypotonické změny by mohla být využívána pro zlepšení procedury kryoprezervace spermatu. Třetím cílem naší práce bylo stanovení role environmentální osmolality a iontové kompozice v motilitě rybích spermií. Spermie jeseterovitých a lososovitých ryb byly aktivovány v médiích o různém iontovém a osmotickém složení. I přesto, že koncentrace Ca2+ v prostředí není zásadní v podmínkách za přítomnosti Na+, minimální intracelulární koncentrace volného Ca2+ by měla být přítomna ve spermatu u jeseterů pro iniciaci motility. Zdá se proto, že změny v osmolalitě nehrají hlavní roli v regulaci aktivace spermatu u pstruha. Změna podle sezónních výkyvů v citlivosti k Ca2+ byla zjištěna během tření. Nízká míra motility byla zjištěna u spermatu sivena na konci třecí sezóny. Nicméně, zvýšení koncentrace Ca2+ až na 10mM v aktivačním médiu vedlo k aktivaci motility nejméně u 85% spermatu, což naznačuje pokles citlivosti k Ca2+ u spermií na konci třecí sezóny. Čtvrtým cílem práce byla studie role osmotických a iontových činidel v dozrávání spermatu u jesetera malého. Naše výsledky demonstrují, že testikulární sperma jesetera postrádá schopnost aktivace motility a fertilizace. Během výtěru je sperma uvolněno z testes, prochází ledvinami, kde je rozptýleno s močí, až do Wolffova vývodu. Naše výsledky prvně ukazují, že inkubace testikulárního spermatu s močí kontroluje in vivo dozrávání, ale může být také provedena in vitro. Zjistili jsme, že dozrávání spermií nenastává za podmínek nedostatku Ca2+, což naznačuje že Ca2+ hraje zásadní roli v tomto procesu. Během procesu dozrávání jsme pozorovali postupný pokles senzitivity spermatu k environmentálnímu Ca2+. Zjistili jsme, že motilita testikulárního spermatu by mohla být aktivována jen v případě, že poskytovaná koncentrace Ca2+ je vysoká. Proto si myslíme, že proces dozrávání může být kontrolován přísunem Ca2+ do buněk s následným ukládáním zásob Ca2+. Pokud je nám známo, naše studie jako první poskytuje důkazy pro přítomnost zásob Ca2+ ve spermatu jesetera. Závěrem, výsledky této studie objasňují osmotickou a iontovou regulaci motility spermií u různých druhů ryb. Prokázali jsme zapojení specifických iontů spolu s osmotickým šokem při dozrávání a stárnutí rybího spermatu. Tyto poznatky rozšiřují možnosti in vitro manipulace spermií v rybářské praxi jako je například použití testikulárního spermatu, zlepšení nízké kvality spermií u lososovitých ryb na konci třecí sezóny a zvýšení odolnosti spermatu kapra při kryoprezervaci.