肥沃な犬の酸化的代謝と精子の運動性に対する基質の利用可能性とミトコンドリアの破壊の影響

いくつかの哺乳類種では、異なる代謝条件下でのミトコンドリア酸素消費（Mitox）の測定は、精子運動性との正の相関を示しており、ミトコンドリアの健康の敏感な指標である可能性があります。一般に、精子の運動性と多くの重要な精子機能と施肥イベントの維持は、エネルギー依存性の多いプロセスであり、いくつかの種固有の基質選好が存在します。犬の精子は、広範囲のエネルギー基質の補給、ミトコンドリア機能の関係、および酸化的代謝と精子の運動性の維持との関係により、容量を受け、運動性を維持することが知られていますが。この研究の目的は、犬の精子の代謝柔軟性を調査し、栄養状態の異なる条件下でのミトコンドリア機能と運動性の維持との関係を調査することでした。ミトコンドリアエフェクター薬物治療の存在下でのミトコンドリア酸化機能と精子運動学を監視することにより、犬の精子運動性の根底にある基質の好みと生体エネルギーを調査しました：FCCP、アンチマイシン（抗）、およびオリゴマイシン（オリゴ）。犬の精子は、補償経路を使用し、運動性の維持に多様な栄養源を利用する能力を持っていると仮定しました。酸素消費量（PO2の変化、酸素部分的圧力）および精子運動学（CASA）を同時に測定して（T0-T30）、酸化的代謝と犬の精子運動性の維持との関係を評価しました。4つの培地がテストされました：グルコース、乳酸、およびピルビン酸（GLP）を含み、グルコース（G）、フルクトース（F）、または乳酸およびピルビン酸（LP）を含む。電子輸送鎖の薬理学的阻害がない場合、エネルギー基質は肥沃な犬の精子運動学に影響を与えませんでした。抗およびoligoによるミトコンドリアの破壊に続いて、ミトコンドリア酸素消費はGLP、G、F、およびLP培地のいくつかの精子運動パラメーターと負の相関がありました。すべての培地で、FCCP治療は未処理の精子よりも迅速に酸素消費量が大幅に高くなり、予備の呼吸能力が高く、最大誘導性酸化的代謝が高かった。呼吸制御比rcr> 1では、どの媒体型にも生体エネルギー機能障害の兆候はありませんでした。これは、肥沃な犬の精子ミトコンドリアが基質酸化と基質の酸化とATP離職の能力が高いことを示しています。我々の結果は、Mitox評価がミトコンドリア機能を評価するための貴重なツールであり、犬の精子が精子の取り扱いと貯蔵を改善するために活用される可能性のある柔軟なエネルギー管理システムを採用していることを示唆しています。

In several mammalian species, the measurement of mitochondrial oxygen consumption (MITOX) under different metabolic conditions has demonstrated a positive correlation with sperm motility and may be a sensitive indicator of mitochondrial health. In general, the maintenance of sperm motility and many key sperm functions and fertilizing events are heavily energy-dependent processes, and some species-specific substrate preferences exist. Although canine sperm have been known to undergo capacitation and maintain motility with supplementation of a wide range of energy substrates, the relationship between mitochondrial function, and the maintenance of oxidative metabolism and sperm motility remain unclear. The objective of this study was to explore the metabolic flexibility of canine sperm, and to investigate the relationship between mitochondrial function, and maintenance of motility under differing nutrient conditions. We explored substrate preferences and the bioenergetics underlying maintenance of canine sperm motility by monitoring mitochondrial oxidative function and sperm kinematics in the presence of mitochondrial effector drug treatments: FCCP, antimycin (ANTI), and oligomycin (OLIGO). We hypothesized that canine sperm possess the ability to use compensatory pathways and utilize diverse nutrient sources in the maintenance of motility. Oxygen consumption (change in pO2, oxygen partial pressure) and sperm kinematics (CASA) were measured concurrently (t0-t30) to assess the relationship between oxidative metabolism and maintenance of sperm motility in dogs. Four media were tested: containing glucose, lactate, and pyruvate (GLP), containing glucose (G), fructose (F), or lactate and pyruvate (LP). In the absence of pharmacological inhibition of the electron transport chain, energetic substrate had no effect on sperm kinematics in fertile dogs. Following mitochondrial disruption by ANTI and OLIGO, mitochondrial oxygen consumption was negatively correlated with several sperm motility parameters in GLP, G, F, and LP media. In every media, FCCP treatment quickly induced significantly higher oxygen consumption than in untreated sperm, and spare respiratory capacity, the maximal inducible oxidative metabolism, was high. With respiratory control ratios RCR >1 there was no indication of bioenergetic dysfunction in any media type, indicating that sperm mitochondria of fertile dogs have a high capacity for substrate oxidation and ATP turnover regardless of substrate. Our results suggest MITOX assessment is a valuable tool for assessing mitochondrial functionality, and that canine sperm employ flexible energy management systems which may be exploited to improve sperm handling and storage.