In general, fish spermatozoa are immotile in the testis. Movement is activated due to the
osmotic shock (hypo- or hyperosmotic, depending on fish origin: freshwater or sea water
species) experienced when they are released into the external medium. However, there is
no consensus regarding the mechanisms that occur after activation. The aim of this project
was to study the importance of the environmental ions and proteins on the
activation of European eel sperm, and to apply this knowledge to the improvement of sperm
quality preservation. Our results demonstrated
that there was a notable reduction in sperm motility when either Na+
or K+ was removed from
the seminal plasma, but not when they were removed from the activation media. Therefore,
our results demonstrated that the presence of Na+
or K+
in the seminal plasma is necessary
for the preservationof sperm motility in European eel. However, the presence of Na+
or K+
in
the activation media is not essential for the initiation of sperm activation. In contrast, the
presence of the ion Ca2+ in the seminal plasma (or the activation media) was not essential for
sperm motility activation in this fish species.
Moreover, several authors have hypothesised that the hyperosmotic aquatic environment
causes an efflux of water through the spermatozoa membrane, and this efflux causes an
increase in the intracellular ion concentration (due to the decrease in cellular volume).
However, this hypothesis has never been proven. In this study, sperm size (sperm head
area) was studied pre- and post-activation in sea water, and in different conditions. For the
first time in a marine fish, a significant decrease in sperm head area post activation in sea
water was demonstrated. Also the results of this thesis show a notable reduction in sperm
head area when either Na+
or K+ was removed from the seminal plasma, as well as a marked
reduction in motilityed. Thus, our results demonstrate that the presence of K+
and Na+
in the
seminal plasma is important for the preservation of sperm motility in the European eel, at
least in part by maintaining the right sperm cell volume in the quiescent stage.
In the this study, a method for the quantitative analysis of the intracellular [Na+
] ([Na+
]i) and
pH (pHi) levels of eel sperm was created, and used to study the variations in [Na+
]i (for first
time in a marine fish) and pHi during motility activation. The pHi
in the quiescent stage was
1.3 units lower than the pH of the seminal plasma, indicating that a H+
gradient exists in the
quiescent stage, with higher [H+
]i
levels than those found in the seminal plasma; an important
difference for sperm motility. In contrast, the results show that Na+
levels are the same both
outside and inside the spermatozoa in the quiescent stage.
Our results demonstrate that for sperm motility activation to be successful, the pHi should be
lower than the seminal plasma pH and lower or equal to the activation media pH.
The absolute [Na+
]i concentration of marine fish spermatozoa was 1.5 times higher after
motility activation than in the quiescent stage, and this increase in intracellular Na+
after
activation could be caused both by a cell volume decrease and by the influx of external Na+
.
Regarding the ion Ca2+, our results strongly suggest that an increase in intracellular [Ca2+
]
SUMMARY
2
([Ca2+]i) is not a pre-requisite for the initiation of sperm motility in European eel sperm.
Nevertheless several sperm velocity parameters (VCL, VSL, VAP) decreased in the absence
of Ca2+
, thus supporting the theory that Ca2+ has a modulatory effect on sperm motility. In
addition, it appears that th / En general, los espermatozoides de los peces se encuentran inactivos en los testículos. La
activación de los espermatozoides se produce mediante choque osmótico (hipo o
hiperosmótico, según se trate de especies de peces de agua dulce o marinos), cuando son
liberados en el medio externo. Sin embargo, no existe un consenso sobre el mecanismo
fisiológico que ocurre tras la activación espermática. El objetivo de este trabajo es estudiar la
importancia de iones y proteínas presentes en el medio, en la activación
del esperma de la anguila europea, y aplicar éste conocimiento a la mejora de la
preservación de esperma. Así pues, este trabajo se centra en estudiar la importancia que
tienen los iones Ca2+, K+, Na+, H+ tanto en el plasma seminal como en el medio activador, y
su función en la activación de la motilidad espermática.
Así pues, nuestros resultados demostraron
que la presencia de Na+
o K
+
en el plasma seminal (diluyente) fue necesaria para preservar
la motilidad espermática en la anguila europea. Sin embargo, la presencia de Na+
o K
+
en el
medio activador no es esencial para la activación espermática. En contra, la presencia del
ion Ca2+ tanto en el plasma seminal como en el medio activador no es esencial para la
activación espermática en la anguila europea.
Además, algunos autores han sugerido que el medio acuático hiperosmótico causa una
salida de agua a través de la membrana del espermatozoide, y ésta salida causa un
incremento en la concentración de iones intracelulares (provocada por un descenso del
volumen celular). Sin embrago, dicha hipótesis no ha sido demostrada. En este trabajo, se
ha estudiado los cambios que se producen en el tamaño del espermatozoide (área de la
cabeza) durante la pre- y post- activación tanto en agua de mar, como en diferentes
condiciones. Por primera vez en una especie de agua marina, se ha demostrado un
descenso significativo en el área de la cabeza tras la activación con agua de mar. Además,
los resultados de esta tesis también mostraron una importante reducción en el área de la
cabeza del espermatozoide cuando Na+
o K+
fueron eliminados del plasma seminal, al igual
que una importante reducción de la motilidad espermática. Por lo tanto, nuestros resultados
demostraron que la presencia de Na+
y K
+
en el plasma seminal es importante para la
preservación de la motilidad espermática en la anguila europea, en parte debido al
mantenimiento de un volumen celular adecuado en estado quiescente.
En el presente trabajo, se ha desarrollado un método cuantitativo de análisis de [Na+
] ([Na+
]i)
y pH (pHi) intracelulares para el esperma de la anguila europea, y mediante el uso de esta
metodología se han estudiado las variaciones de [Na+
]i (por primera vez en un pez marino) y
pHi durante la activación espermática en la anguila europea. El pHi en estado quiescente fue
1.3 unidades menor que el pH del plasma seminal, demostrando la existencia de un
gradiente de H+
en estado quiescente mayor que la [H+
]i en el plasma seminal, siendo dicha
diferencia importante para la motilidad espermática. En cambio, se observó un equilibrio de
Na+
dentro y fuera del espermatozoide en estado quiescente.
Nuestros resultados mostraron que para una correcta activación de la motilidad, el pHi
debería de ser menor que el pH del plasma seminal y menor o igual que el pH del medio
RESUMEN
4
activador.
Después de la activación espermática, la concentración de [Na+
]i en términos absolutos del
espermatozoide de un pez marino fue 1.5 veces mayor que en estado quiescente. Este
incremento en Na+ intracelular después de la activación podría ser causado tanto por / En general, els espermatozoides dels peixos es troben inactius als testicles. L'activació dels
espermatozoides es produeix per mitjà d'un xoc osmòtic (hipo o hiperosmòtic, segons es
tracte d'espècies de peixos d'aigua dolça o marins) quan són alliberats a l'exterior. No
obstant això, no hi ha un consens sobre el mecanisme fisiològic que ocorre després de
l'activació espermàtica. L'objectiu d'aquest treball fou estudiar la importància dels ions i proteïnes presents en el mig en l'activació de l'esperma d'anguila europea, i
aplicar aquest coneixement a la millora de la preservació de l'esperma. . Així doncs, els
nostres resultats van demostrar que la presència de Na+
o K+
en el plasma seminal va ser
necessària per a preservar la motilitat espermàtica en anguila europea. No obstant això, la
presència de Na+
o K+
en el mig activador no fou essencial per a l'activació espermàtica. En
contra, la presència de l'ió Ca2+ tant en el plasma seminal com en el mig activador no fou
essencial per a l'activació espermàtica en anguila europea.
A més, alguns autors han suggerit que el medi aquàtic hiperosmòtic causa una eixida
d'aigua a través de la membrana de l'espermatozoide, i aquesta eixida causa un increment
en la concentració d'ions intracel¿lulars (provocada per un descens del volum cel¿lular). No
obstant, aquesta hipòtesi encara no ha sigut demostrada. En aquest treball, s'han estudiat
els canvis que es produeixen en la grandària de l'espermatozoide (àrea del cap) durant la
pre- i post- activació tant en aigua de mar, com en diferents condicions. Per primera vegada
en una espècie d'aigua marina, s'ha demostrat un descens significatiu en l'àrea del cap
després de l'activació amb aigua de mar. A més, els resultats d'aquesta tesi també van
mostrar una important reducció en l'àrea del cap de l'espermatozoide quan Na+
o K+
van ser
eliminats del plasma seminal, igual que una important reducció de la motilitat espermàtica.
Per tant, els nostres resultats van demostrar que la presència de Na+
i K+
en el plasma
seminal és important per a la preservació de la motilitat espermàtica en anguila europea, en
part a causa del manteniment d'un volum cel¿lular adequat en estat quiescent.
En el present treball, s'ha desenvolupat un mètode quantitatiu d'anàlisi de [Na+
] ([Na+
]i) i pH
(pHi) intracel¿lulars per a l'esperma d'anguila europea, i per mitjà de l'ús d'aquesta
metodologia s'han estudiat les variacions de [Na+
]i (per primera vegada en un peix marí) i
pHi durant l'activació espermàtica en anguila europea. El fi en estat quiescent va ser 1.3
unitats menor que el pH del plasma seminal, demostrant l'existència d'un gradient de H+
en
estat quiescent major que la [H+
]i en el plasma seminal, sent aquesta diferència important
per a la motilitat espermàtica. En canvi, es va observar un equilibri de Na+
dins i fora de
l'espermatozoide en estat quiescent.
Els nostres resultats van mostrar que per a una correcta activació de la motilitat, el pHi deuria
ser menor que el pH del plasma seminal i menor o igual que el pH del mig activador.
Després de l'activació espermàtica, la concentració de [Na+
]i en termes absoluts de
l'espermatozoide d'un peix marí va ser 1.5 vegades major que en estat quiescent. Aquest
RESUM
6
increment en Na+
intracel¿lular després de l'activació podria ser causat tant per un descens
en el volum cel¿lular com per un flux d'entrada de Na+
de l'exterior.
Respecte a l'ió Ca2+
, / Vílchez Olivencia, MDC. (2017). Influence of the ionic and protein environment on sperm motility activation in the European eel [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90408 / TESIS
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/90408 |
| Date | 03 November 2017 |
| Creators | Vílchez Olivencia, María del Carmen |
| Contributors | Asturiano Nemesio, Juan Francisco, Pérez Igualada, Luz María, Universitat Politècnica de València. Departamento de Ciencia Animal - Departament de Ciència Animal |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0039 seconds