Regulace subcelulárního vápníku během gametogeneze ryb

Abstract

Změny ve vlastnostech samčích a samičích pohlavních buněk v průběhu gametogeneze mohou reflektovat změny v prvcích jako je vápník, který hraje významnou roli v regulaci mnoha fyziologických událostí při rozmnožování. Základní informace jako distribuce a lokalizace vápníku v různých typech zárodečných buněk mohou přinést lepší porozumění procesu reprodukce u ryb. Testikulární vývoj u generačních ryb jesetera malého (Acipenser ruthenus) byl studován v měsíčních intervalech prostřednictvím histologie a měření hladin sex hormonů. Výsledky identifikovaly čtyři různé fáze zahrnující klidové, předvýtěrové, výtěrové a povýtěrové období. Hormonální profily 11-ketatestosteronu (11-KT) byly charakteristické vrcholem, který indikoval sezónní model vývoje gonád. Koncentrace 11-KT byly značně zvýšeny v průběhu spermatogeneze (před výtěrová fáze) a zůstaly stále vysoké i během před spermiačního období. Při reprodukční fázi došlo k markantnímu snížení 11-KT. Tato studie dává představu o základních znalostech reprodukční biologie u samců jesetera malého a kompletně popisuje vývoj gonád, který nebyl popsán v přechozích studiích zaměřených na vývoj gonád jeseterů. Intracelulární distribuce vápník během různých vývojových fází spermatogeneze byla studována u jesetera malého pomocí kombinované oxalát-pyroantimonát techniky. Distribuce vápníku byla popsaná ve stádiích spermatogonie, spermatocytu, spermatidy a spermie. Distribuce vápníku byla popsaná ve stádiích spermatogonie, spermatocytu, spermatidy a spermie. Vápník byl lokalizován jako depozity vyskytující se převážně v jádru a cytoplazmě spermatogonie a spermatocytu. Ačkoliv se vápník vyskytl ve formě depozitů v několika omezených oblastech u raných stádií buněk (spermatogonie a spermatocyt), je přítomný v nevázané formě ve větších oblastech u spermatid a spermií, především pak jádru, což pravděpodobně reflektuje jeho fyziologickou funkci a homeostázu během gametogeneze u samců. Podobně jako u jesetera malého byla popsána ultrastrukturální distribuce vápníku během vývojových stádií spermatogeneze u modelového organismu dánia pruhovaného (Danio rerio), pomocí kombinované oxalát-pyroantimonát techniky. Subcelulární distribuce vnitrobuněčného vápníku byla detekována jako depozity nacházející se především cytoplazmě a jádru spermatogonie a spermatocytu. Zajímavostí je, že velké množství vápníku bylo transformováno z izolovaných depozitů do nevázané struktury (elektrondezní hmota) uvnitř jádra spermatidy a spermie. Úprava vnitrobuněčného vápníku během různých stádií spermatogeneze u dánia může být v souvislosti se specifickou funkcí různých typů zárodečných buněk během vývoje samčích gamet Nevázaný vápník v jádru zralých spermií může být použit pro kondenzaci chromatinu a spuštění vápníkové vlny v průběhu aktivace vajíčka oplození. Použitím kombinované oxalát-pyroantimonát techniky byla popsána subcelulární lokalizace depozit vápníku v průběhu oogeneze u dánia. Depozity vápníku byly lokalizovány uvnitř různých organel vajíček během vývoje oocytů. V prvním stádiu vývoje oocytů (primární růst), byly depozity vápníku lokalizovány v cytoplazmě, mitochondriích, jádru a folikulárních buňkách. V kortikálně alveolárním stádiu byly částice vápníku transportovány z folikulárních buněk do kortikálních alveol. V hlavním stádiu vývoje oocytů (vitelogenní stádium) byly některé kortikální alveoly stlačeny a přeměněny z vločkovitých elektron-Lucent na elektron-denzní objekty s progresí fázi. Depozity vápníku byly přeměněny z větších na menší částice, což se shoduje se stlačením kortikálních alveol. Výsledky těchto studií poskytují nový nahlédnutí na informace o regulaci a funkční roli vápníku v průběhu gametogeneze u ryb. Během raných fází gametogeneze je většina vnitrobuněčného vápníku oddělena v izolovaných depozitech za účelem udržet hladinu nevázaného vápníku na vyhovujících hladinách a zároveň zabránit smrti buněk a dalším negativním vlivům, které mohou být způsobeny vysokým obsahem nevázaného vápníku.