Dýchání spermií ryb: druhová specifičnost a vliv teploty prostředí

Abstract

Tyto studie byly navrženy tak, aby zkoumaly roli mitochondriální respirace, glykolýzy, a oxidace mastných kyselin v energetickém zásobování spermatu u sladkovodních druhů ryb s vnějším oplozením lišících se rozdílnou délkou trvání motility spermatu a teplotou tření. První studie provedená na jeseterovi sibiřském (Acipenser baerii, Acipenseriformes) odhalila, že mitochondriální respirace je nezbytná pro zásobování spermatu energií, zatímco glykolýza a oxidace mastných kyselin mají menší význam jak před tak i po dosažení motility. Míra spotřeby kyslíku u spermatu (OCR) byla vyšší než u chladnomilných druhů, jako je např. pstruh, a nižší než u mořských druhů, například kambaly. Předložená studie také odhalila, že jeseteři patří do skupiny ryb, jejichž spermie mají schopnost zvýšit oxidační metabolismus po aktivaci motility a odpojit oxidační fosforylaci (OXPHOS). Ve druhé studii provedené na spermiích chladnomilného druhu mníka (Lota lota, Gadiformes) bylo zkoumáno fungování nejdůležitějších bioenergetických drah (mitochondriální dýchání, glykolýza a oxidace mastných kyselin) za teploty tření (4 °C) a maximální kritické teploty (CTmax, 15 °C). Při teplotě tření, podobně jako u spermií jesetera sibiřského, byla úloha glykolýzy a oxidace mastných kyselin v dodávce energie nevýznamná. Mitochondriální dýchání bylo detekovatelné v klidovém i pohyblivém stavu, ale po expozici spermatu inhibitoru dýchání nebyla pozorována žádná inhibice. Také rozsah OCR byl nejnižší ve srovnání s dostupnými údaji pro OCR u spermií Teleostů v pohyblivém nebo nepohyblivém stavu. Kromě toho nebyl OCR zvýšen po aktivaci motility nebo po ošetření odpojovacím činidlem. Naproti tomu při CTmax se aktivita OXPHOS stala dominantní. Míra spotřeby kyslíku byla zvýšena a mohla být inhibována použitím inhibitoru respirace. Dále, abychom mohli prozkoumat dlouhodobou motilitu spermatu jeseterů, jsme se zaměřili na na studium fosfokreatin-kreatinového (PCr-Cr) shuttle systému vedle předtím dříve studovaných drah - OXPHOS, glykolýzy a oxidace mastných kyselin. Výsledky získané u jesetera malého (A. ruthenus, Acipenseriformes) odhalily, že PCr-Cr kyvadlo, známé pro udržování homogenní koncentrace molekul ATP po celé délce bičíku, hraje aktivní roli, zatímco jsou spermie v klidovém stavu. Nebyl detekován žádný signifikantní příspěvek tohoto kyvadla v dodávání energie po aktivaci motility spermatu. Kromě toho prezentované výsledky také odhalily, že spermie jesetera, podobně jako spermie kapra a pstruha, mohou být po ukončení prvního období motility reaktivovány a tyto podruhé aktivované spermie mohou úspěšně oplodnit jikry. Navíc bylo poprvé odhaleno, že OXPHOS a PCr-Cr shuttle systémy jsou nejdůležitější bioenergetické dráhy během procesu reaktivace spermií. Obecně shrnuto, u studovaných druhů ryb navzdory taxonomickým rozdílům a rozdílné výtěrové teplotě zůstala produkce a využití energie spermatu stejné: většina energie spermií byla dodávána ze skladovaného ATP, který byl syntetizován prostřednictvím OXPHOS během klidového ale bioenergeticky aktivního stavu. Jeseteři jsou také skupinou ryb, která má schopnost reaktivace spermatu, přičemž mitochondriální dýchání a kyvadlový systém PCr-Cr jsou hlavními mechanismy pro dodávku energie během procesu reaktivace