Role of the calcium-sensing receptor (CaSR) in bovine gametes and during in vitro fertilization

Abstract

Calcium Sensing Receptor (CaSR) is a G-protein coupled receptor which senses extracellular calcium and activates diverse intracellular pathways. The objective of our work was to demonstrate the presence of CaSR in bovine gametes and its possible role in fertilization and embryo development. The location of CaSR was demonstrated by immunofluorescence in bovine gametes; additionally bovine sperm were incubated with 5, 10 and 15 mM of the specific CaSR inhibitor NPS2143 in a Tyrode's Albumin Lactate Pyruvate medium (4 h). Sperm viability was maintained for all concentrations tested while total motility decreased significantly at 10 and 15 mM. Addition of 15 mM of NPS2143 during oocyte in vitro maturation did not alter the maturation rate. When NPS2143 (15 mM) was added to the fertilization medium during sperm-oocyte co-incubation the cleavage, morula and blastocyst rates remained unchanged. To confirm if 15 mM of NPS2143 exerted any effect on embryo development, NPS2143 was added to the embryo culture medium. Cleavage rates remained unchanged when 15 mM of NPS2143 was added to the culture medium (79.1 ± 6.8 vs. 73.7 ± 5.3; mean % ± SEM; p > 0.05, control vs. inhibitor). By contrast, development to the morula (46.6 ± 7.3 vs. 24.3 ± 4.3; mean % ± SEM; p < 0.05) and blastocyst stages (29.9 ± 9.0 vs. 9.9 ± 3.6; mean % ± SEM; p < 0.05) decreased (control vs. inhibitor). Our results demonstrate a key role of CaSR on sperm motility and embryo development but not on oocyte maturation or fertilization in the bovine species.

El receptor sensor de calcio (CaSR) es un receptor acoplado a proteína G que detecta el calcio extracelular y activa diversas vías intracelulares. El objetivo de nuestro trabajo era demostrar la presencia de CaSR en gametos bovinos y su posible papel en la fecundación y el desarrollo embrionario. La localización del CaSR se demostró mediante inmunofluorescencia en gametos bovinos; adicionalmente se incubaron espermatozoides bovinos con 5, 10 y 15 μM del inhibidor específico del CaSR NPS2143 en medio Albúmina Lactato Piruvato de Tyrode (4 h). La viabilidad de los espermatozoides se mantuvo para todas las concentraciones probadas, mientras que la motilidad total disminuyó significativamente a 10 y 15 μM. La adición de 15 μM de NPS2143 durante la maduración in vitro de ovocitos no alteró la tasa de maduración. Cuando se añadió NPS2143 (15 μM) al medio de fecundación durante la coincubación de espermatozoides y ovocitos, las tasas de escisión, mórula y blastocisto no variaron. Para confirmar si 15 μM de NPS2143 ejercían algún efecto sobre el desarrollo embrionario, se añadió NPS2143 al medio de cultivo embrionario. Las tasas de escisión no variaron cuando se añadieron 15 μM de NPS2143 al medio de cultivo (79,1 ± 6,8 frente a 73,7 ± 5,3; media % ± SEM; p > 0,05, control frente a inhibidor). Por el contrario, disminuyó el desarrollo hasta los estadios de mórula (46,6 ± 7,3 frente a 24,3 ± 4,3; media % ± SEM; p < 0,05) y blastocisto (29,9 ± 9,0 frente a 9,9 ± 3,6; media % ± SEM; p < 0,05) (control frente a inhibidor). Nuestros resultados demuestran un papel clave del CaSR en la motilidad espermática y el desarrollo embrionario, pero no en la maduración de los ovocitos ni en los estadios de blastocisto.