- Detection and localization of GLUTs in spermatozoa from different domestic species
- Bucci, Diego <1981>
Subject
- VET/02 Fisiologia veterinaria
Description
- Sperm cells need hexoses as a substrate for their function, for both the maintenance of membrane homeostasis and the movement of the tail. These cells have a peculiar metabolism that has not yet been fully understood, but it is clear that they obtain energy from hexoses through glycolisis and/or oxidative phosphorylation. Spermatozoa are in contact with different external environments, beginning from the testicular and epididymal fluid, passing to the seminal plasma and finally to the female genital tract fluids; in addition, with the spread of reproductive biotechnologies, sperm cells are diluted and stored in various media, containing different energetic substrates. To utilize these energetic sources, sperm cells, as other eukaryotic cells, have a well-constructed protein system, that is mainly represented by the GLUT family proteins. These transporters have a membrane-spanning α-helix structure and work as an enzymatic pump that permit a fast gradient dependent passage of sugar molecules through the lipidic bilayer of sperm membrane. Many GLUTs have been studied in man, bull and rat spermatozoa; the presence of some GLUTs has been also demonstrated in boar and dog spermatozoa. The aims of the present study were - to determine the presence of GLUTs 1, 2, 3, 4 and 5 in boar, horse, dog and donkey spermatozoa and to describe their localization; - to study eventual changes in GLUTs location after capacitation and acrosome reaction in boar, stallion and dog spermatozoa; - to determine possible changes in GLUTs localization after capacitation induced by insulin and IGF stimulation in boar spermatozoa; - to evaluate changes in GLUTs localization after flow-cytometric sex sorting in boar sperm cells. GLUTs 1, 2, 3 and 5 presence and localization have been demonstrated in boar, stallion, dog and donkey spermatozoa by western blotting and immunofluorescence analysis; a relocation in GLUTs after capacitation has been observed only in dog sperm cells, while no changes have been observed in the other species examined. As for boar, the stimulation of the capacitation with insulin and IGF didn’t cause any change in GLUTs localization, as well as for the flow cytometric sorting procedure. In conclusion, this study confirms the presence of GLUTs 1, 2 ,3 and 5 in boar, dog, stallion and donkey spermatozoa, while GLUT 4 seems to be absent, as a confirmation of other studies. Only in dog sperm cells capacitating conditions induce a change in GLUTs distribution, even if the physiological role of these changes should be deepened.
- Gli spermatozoi di mammifero necessitano di zuccheri per espletare le loro funzioni, come il mantenimento dell’omeostasi membranale ed il movimento. Queste cellule hanno un metabolismo particolare, che non è ancora stato del tutto compreso, anche se è chiaro che ottengano energia da esosi tramite il processo glicolitico e la fosforilazione ossidativa. Gli spermatozoi sono a contatto con ambienti esterni molto diversi: dai fluidi testicolare ed epididimale, per passare al plasma seminale ed infine alle secrezioni dell’apparato genitale femminile. Inoltre, con la diffusione delle biotecnologie riproduttive, il liquido seminale è diluito e conservato in svariati media contenenti diversi substrati energetici. Per sfruttare queste fonti energetiche gli spermatozoi, come le altre cellule eucariotiche, hanno un sistema proteico di membrana ben definito, rappresentato principalmente dalla famiglia dei GLUT. Queste proteine hanno una struttura transmembranale ad alfa elica e funzionano come una pompa enzimatica che permette un trasporto passivo veloce e secondo gradiente di concentrazione delle molecole di zucchero attraverso lo strato lipidico. Alcuni GLUT sono stati studiati negli spermatozoi di uomo, ratto e toro e la presenza di alcuni altri è stata dimostrata in cane e maiale. Gli scopi di questo studio sono stati: • determinare la presenza dei GLUT 1, 2, 3, 4 e 5 in spermatozoi di maiale, cane , stallone e asino e descrivere la loro localizzazione; • studiare eventuali cambi di localizzazione dovuti alla capacitazione o alla reazione acrosomiale in spermatozoi di maiale, cane e stallone; • valutare cambiamenti nella disposizione dei GLUT negli spermatozoi di maiale in seguito a capacitazione stimolata con insulina ed IGF; • valutare possibili cambiamenti di localizzazione dei GLUT a seguito del processo di “sessaggio” mediante citofluorimetro sorter. La presenza e la localizzazione dei GLUT 1, 2, 3 e 5 sono state dimostrate negli spermatozoi di maiale, asino, cavallo e cane mediante le tecniche di western blotting ed immunofluorescenza indiretta; una rilocalizzazione delle proteine dopo capacitazione è stata osservata solo negli spermatozoi di cane e nessun cambiamento è stato registrato nelle altre specie. Per quanto riguarda il maiale, non si sono rilevate rilocalizzazioni dei GLUT a seguito della capacitazione con stimolazione con insulina ed IGF e nemmeno a seguito del processo di “sex sorting”. Concludendo, questo studio conferma la presenza dei GLUT 1, 2, 3 e 5 negli spermatozoi di maiale, cane stallone e asino, mentre il GLUT 4 sembra essere assente, a conferma di alcuni studi precedenti. Solo negli spermatozoi di cane le condizioni capacitanti inducono un cambiamento nella distribuzione dei GLUT, anche se il ruolo fisiologico di questi cambiamenti deve essere ancora approfondito.
Date
- 2010-03-26
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-1826
Bucci, Diego (2010) Detection and localization of GLUTs in spermatozoa from different domestic species, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Morfofisiologia veterinaria e applicazioni biotecnologiche