Physiological role of mitochondrial and plasma membrane channels in sperm

Abstract

The spermatozoon is a highly specialised cell that travels along the female reproductive tract to deliver its genetic information into the oocyte. During this journey, the interaction with the varying environment is crucial for sperm capacitation, which is a process they must go through to acquire effective fertilising ability and culminates in the acrosome reaction. Cryopreservation, which is the most efficient procedure for long-term storage of sperm, also challenges these cells because of the drastic changes in extracellular medium composition. The exchange of water and other molecules across the plasma membrane, but also across intracellular membranes are essential for the adaptation to extracellular media. Water permeability is facilitated by aquaporins (AQPs), a family of water channels whose main function is linked to volume regulation. Different groups of AQPs have been identified to date: orthodox AQPs, aquaglyceroporins (GLPs) and superAQPs. Voltage-gated proton channel (HV1 or HVCN1) allows proton flow through the plasma membrane, which is linked to intracellular pH and regulates capacitation-associated events. Finally, although different types of K+ channels are present in sperm, the SLO subfamily of channels seems to be highly relevant. Essentially, K+ channels regulate plasma membrane potential, which is linked to capacitation-related events. The involvement in mammalian sperm capacitation and cryopreservation of these three types of channels (AQPs, HV1 and K+ channels) was investigated in this Dissertation

L’espermatozoide viatja a través del tracte reproductor femení per fer arribar la seva informació genètica a l’oòcit i, al llarg aquest recorregut, l’adaptació a les condicions externes és crucial per la capacitació, un procés necessari per l’adquisició de la seva capacitat fecundant. La criopreservació, que és el procediment més eficient per la conservació d’espermatozoides a llarg termini, també exposa el gàmeta masculí a canvis dràstics en el medi extracel·lular. El transport d’aigua i altres molècules a través de les membranes (tant la plasmàtica com les intracel·lulars), és important per l’adaptació al medi extracel·lular. El transport d’aigua és possible gràcies a les aquaporines (AQPs), una família de canals transmembrana d’aigua el paper de les quals està relacionat amb la regulació del volum cel·lular. Les AQPs es poden classificar en: AQPs ortodoxes, aquagliceroporines (GLPs) i superAQPs. Els canals de protons operats per voltatge (HV1 o HVCN1) regulen el pas de H+ a través de la membrana plasmàtica i, per tant, el pH intracel·lular, que influeix en els esdeveniments associats al procés de capacitació. Finalment, els espermatozoides de mamífer presenten diferents tipus de canals de K+, i la subfamília de canals SLO és especialment rellevant. Essencialment, els canals de K+ regulen el potencial de membrana, que activa alguns dels canvis que s’esdevenen durant la capacitació. En aquesta Tesi s’ha explorat la possible funció d’aquests tres tipus de canals (AQPs, HV1 i K+) durant la capacitació i la criopreservació dels espermatozoides de mamífer