Carbon dioxide reversibly inhibits sperm motility and fertilizing ability in steelhead (Oncorhynchus mykiss)

Fish Physiology and Biochemistry - 2000
D.C. Bencic1, J.G. Cloud1, R.L. Ingermann1
1Department of Biological Sciences and Center for Reproductive Biology, University of Idaho, Moscow, USA

Tóm tắt

Các tác động của các mức carbon dioxide (CO2) khác nhau đối với việc lưu trữ ngắn hạn mẫu tinh trùng từ cá hồi thép (Oncorhynchus mykiss) được sản xuất trong trại giống đã được đánh giá. Độ di động của tinh trùng và khả năng thụ tinh đã giảm đáng kể sau 4 giờ ươm trong một mức CO2 tương đối khiêm tốn (≥0.9 kPa = 1%). Tuy nhiên, sự giảm này phụ thuộc vào nồng độ, nhưng không phải là kết quả của sự chết tế bào vì khả năng sống của tinh trùng không bị thay đổi ngay cả khi tiếp xúc với CO2 ở nồng độ cao nhất (5.2 kPa = 5.6%). Sự giảm độ di động và khả năng thụ tinh của tinh trùng là có thể đảo ngược. Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra mối quan hệ trực tiếp giữa độ di động của tinh trùng cá hồi và hàm lượng ATP trong tinh trùng, nhưng tác động ức chế của CO2 đối với độ di động của tinh trùng không phải là kết quả của sự giảm hàm lượng ATP trong tinh trùng. Việc giảm pH của dịch tinh hoàn (xuống dưới ∼7.5) đã làm giảm đáng kể độ di động của tinh trùng. Tuy nhiên, hiệu ứng này chỉ được quan sát sau khi tiếp xúc kéo dài (4 giờ); việc tiếp xúc ngắn hạn (1 phút) với pH thấp hơn này không làm thay đổi độ di động của tinh trùng. Hơn nữa, acetazolamide, một chất ức chế carbonic anhydrase, đã làm giảm các tác động ức chế của CO2 lên độ di động của tinh trùng. Những kết quả này gợi ý rằng CO2 ức chế độ di động của tinh trùng cá hồi thép và do đó ảnh hưởng đến khả năng sinh sản theo cách phụ thuộc vào liều lượng, bằng cách làm giảm pH nội bào một cách có thể đảo ngược.

Từ khóa

#carbon dioxide #tinh trùng #cá hồi thép #động lực học tinh trùng #thụ tinh

Tài liệu tham khảo

Ballard, W.M. 1973. Normal embryonic stages for salmonid fishes, based on Salmo gairdneriRichardson and Salvelinus fontinalis(Mitchill). J. Exp. Zool. 184: 7-26.

Bencic, D.C., Krisfalusi, M., Cloud, J.G. and Ingermann, R.L. 2000a. Short-term storage of salmonid sperm in air versus oxygen. N. Am. J. Aquaculture 62: 19-25.

Bencic, D.C., Krisfalusi, M., Cloud, J.G., and Ingermann, R.L. 2000b. Erratum. Fish Physiol. Biochem. 22: 277-280.

Bencic, D.C., Krisfalusi, M., Cloud, J.G. and Ingermann, R.L. 1999a. Maintenance of steelhead trout (Oncorhynchus mykiss) sperm at different in vitrooxygen tensions alters ATP levels and cell functional characteristics. Fish Physiol. Biochem. 21: 193-200.

Bencic, D.C., Krisfalusi, M., Cloud, J.G. and Ingermann, R.L. 1999b. ATP levels of chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) sperm following in vitroexposure to various oxygen tensions. Fish Physiol. Biochem. 20: 389-397.

Bernier, N.J. and Randall, D.J. 1998. Carbon dioxide anaesthesia in rainbow trout: effects of hypercapnic level and stress on induction and recovery from anaesthetic treatment. J. Fish Biol. 52: 621-637.

Billard, R., Petit, J., Jalabert, B. and Szollosi, D. 1974. Artificial insemination in trout using a sperm diluent. In: The Early Life History of Fish. pp. 715-723. Edited by J.H.S. Blaxter. Springer-Verlag, New York.

Boitano, S. and Omoto, C.K. 1991. Membrane hyperpolarization activates trout sperm without an increase in intracellular pH. J. Cell Sci. 98: 343-349.

Büyükhatipoglu, S. and Holtz, W. 1978. Preservation of trout sperm in liquid or frozen state. Aquaculture 14: 49-56.

Dimberg, K. 1987. High blood CO2levels in rainbow trout exposed to hypercapnia in bicarbonate-rich hard fresh water-a methodological verification. J. Exp. Biol. 134: 463-466.

Fish, F.F. 1943. The anesthesia of fish by high carbon dioxide concentrations. Trans. Am. Fish. Soc. 72: 25-29.

Gatti, J.L., Billard, R. and Christen, R. 1990. Ionic regulation of the plasma membrane potential of rainbow trout Salmo gairdnerispermatozoa: role in the initiation of sperm motility. J. Cell Physiol. 143: 546-554.

Gilderhus, P.A. and Marking, L.L. 1987. Comparative efficacy of 16 anesthetic chemicals on rainbow trout. N. Am. J. Fish. Management 7: 288-292.

Gray, A.K., Evans, M.A. and Thorgaard, G.H. 1993. Viability and development of diploid and triploid salmonid hybrids. Aquaculture. 112: 125-142.

Henry, R.P., Gilmour, K.M., Wood, C.M. and Perry, S.F. 1997. Extracellular carbonic anhydrase activity and carbonic anhydrase inhibitors in the cirulatory system of fish. Physiol. Zool. 70: 650-650.

Holtz, W., Büyükhatipoglu, S., Stoss, J., Oldigs, B. and Langholz, H.-J. 1979. Preservation of trout spermatozoa for varying periods. In: Advances in Aquaculture. pp. 141-142. Edited by T.V.R. Pillay and W.A. Dill. Fishing New Books Ltd., Farnham, Surrey, England.

Iwama, G.K., McGeer, J.C. and Pawluk, M.P. 1989. The effects of five fish anesthetics on acid-base balance, hematocrit, blood gases, cortisol and adrenaline in rainbow trout. Can. J. Zool. 67: 2065-2073.

Johnson, C.H., Clapper, D.L., Winkler, M.M., Lee, H.C. and Epel, D. A volatile inhibitor immobilizes sea urchin sperm in semen by depressing the intracellular pH. Dev. Biol. 98: 493-501.

Lahnsteiner, F., Berger, B., Weismann, T. and Patzner, R.A. 1998. Determination of semen quality of the rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, by sperm motility, seminal plasma parameters and spermatozoal metabolism. Aquaculture 163: 163-181.

Lee, H.C., Johnson, C. and Epel, D. 1983. Changes in intracellular pH associated with initiation of motility and acrosome reaction of sea urchin sperm. Dev. Biol. 95: 31-45.

Moccia, R.D. and Munkittrick, K.R. 1987. Relationship between the fertilization of rainbow trout (Salmo gairdneri) eggs and the motility of spermatozoa. Theriogenology 27: 679-688.

Morisawa, S. and Morisawa, M. 1988. Induction of potential for sperm motility by bicarbonate and pH in rainbow trout and chum salmon. J. Exp. Biol. 136: 13-22.

Munkittrick, K.R. and Moccia, R.D. 1987. Seasonal changes in the quality of rainbow trout (Salmo gairdneri) semen: effect of a delay in stripping on spermatocrit, motility, volume and seminal plasma constituents. Aquaculture 64: 147-156.

Perry, S.F. 1985. Carbon dioxide excretion in fishes. Can. J. Zool. 64: 565-572.

Prince, A.M., Low, S.E. and Lissimore, T.J. 1995. Sodium bicarbonate and acetic acid: an effective anaesthetic for field use. N. Am. J. Fish. Management 15: 170-172.

Robitaille, P-M.L., Mumford, K.G. and Brown, G.G. 1987. 31P nuclear magnetic resonance study of trout spermatozoa at rest, after motility and during short-term storage. Biochem. Cell. Biol. 65: 474-485.

Stevens, D.E. and Randall, D.J. 1967. Changes of gas concentrations in blood and water during moderate swimming activity in rainbow trout. J. Exp. Biol. 46: 329-337.

Stoss, J. 1983. Fish gamete preservation and spermatozoan physiology. In: Fish Physiology. pp. 305-350. Edited by W. Hoar, D. Randall and E. Donaldson. Academic Press, NY.

Stoss, J., Büyükhatipoglu, S. and Holtz, W. 1978. Short-term and cryopreservation of rainbow trout (Salmo gairdneriRichardson) sperm. Ann. Biol. Anim. Biochim. Biophys. 18: 1077-1082.

Terner, C. 1986. Evaluation of salmonid sperm motility for cryopreservation. Prog. Fish-Cult. 48: 230-232.

Wood, C.M., Walsh, P.J., Thomas, S. and Perry, S.F. 1990. Control of red blood cell metabolism in rainbow trout after exhaustive exercise. J. Exp. Biol. 154: 491-507.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Fish Physiology and Biochemistry

Thông tin tác giả