AMP-activated kinase in human spermatozoa: identification, intracellular localization, and key function in the regulation of sperm motility

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AMP-activated kinase in human spermatozoa: identification, intracellular localization, and key function in the regulation of sperm motility

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Title: AMP-activated kinase in human spermatozoa: identification, intracellular localization, and key function in the regulation of sperm motility
Author: Calle Guisado, Violeta; Hurtado de Llera, Ana; Martín Hidalgo, David; Mijares Gordún, José; Gil Anaya, María Cruz; Álvarez Miguel, Ignacio Santiago; Bragado González, María Julia; García Marín, Luis Jesús
Abstract: La quinasa activada por AMP (AMPK, por sus siglas en inglés), una proteína que regula el equilibrio energético y el metabolismo, se ha identificado recientemente en los espermatozoides de jabalí, donde regula los procesos clave esenciales de los espermatozoides esenciales para la fertilización. Los objetivos de este trabajo son la identificación de AMPK, la localización intracelular y su papel en la función de los espermatozoides humanos. El semen se obtuvo de donantes humanos sanos. Los espermatozoides AMPK y fosfo-Thr172-AMPK se analizaron mediante transferencia de Western e inmunofluorescencia indirecta. Las poblaciones de espermatozoides de alta y baja calidad se separaron mediante un gradiente de densidad del 40% al 80%. La motilidad de los espermatozoides humanos se evaluó mediante un Sistema Integrado de Análisis de Semen (ISAS) en presencia o ausencia del compuesto inhibidor de AMPK C (CC). La AMPK se localiza a lo largo de los espermatozoides humanos, en todo el acrosoma, la pieza media y la cola con intensidad variable, mientras que su forma activa, el fosfo-Thr172-AMPK, muestra una tinción prominente en la cola del acrosoma y el esperma con una tinción más débil en la pieza media y la cola. Región postacrosomal. Curiosamente, los espermatozoides con un exceso de citoplasma residual muestran una fuerte tinción de AMPK en este compartimento subcelular. Tanto el contenido de espermatozoides humanos AMPK como fosfo-Thr172-AMPK exhiben importantes variaciones individuales. Además, la AMPK activa es predominante en la población de espermatozoides de alta motilidad, donde muestra una mayor intensidad en comparación con la población de espermatozoides de baja motilidad. La inhibición de la actividad de AMPK en espermatozoides humanos mediante el tratamiento con CC conduce a una reducción significativa en cualquier parámetro de motilidad del esperma analizado: porcentaje de espermatozoides móviles, velocidades de esperma, progresividad y otros coeficientes de motilidad. Este trabajo identifica y señala AMPK como un nuevo mecanismo molecular involucrado en la motilidad de los espermatozoides humanos. Se deben estudiar otras implicaciones de AMPK en la eficacia clínica de la reproducción asistida y en otras áreas reproductivas.AMP-activated kinase (AMPK), a protein that regulates energy balance and metabolism, has recently been identified in boar spermatozoa where regulates key functional sperm processes essential for fertilization. This work's aims are AMPK identification, intracellular localization, and their role in human spermatozoa function. Semen was obtained from healthy human donors. Sperm AMPK and phospho-Thr172-AMPK were analyzed by Western blotting and indirect immunofluorescence. High- and low-quality sperm populations were separated by a 40%-80% density gradient. Human spermatozoa motility was evaluated by an Integrated Semen Analysis System (ISAS) in the presence or absence of the AMPK inhibitor compound C (CC). AMPK is localized along the human spermatozoa, at the entire acrosome, midpiece and tail with variable intensity, whereas its active form, phospho-Thr172-AMPK, shows a prominent staining at the acrosome and sperm tail with a weaker staining in the midpiece and the postacrosomal region. Interestingly, spermatozoa bearing an excess residual cytoplasm show strong AMPK staining in this subcellular compartment. Both AMPK and phospho-Thr172-AMPK human spermatozoa contents exhibit important individual variations. Moreover, active AMPK is predominant in the high motility sperm population, where shows a stronger intensity compared with the low motility sperm population. Inhibition of AMPK activity in human spermatozoa by CC treatment leads to a significant reduction in any sperm motility parameter analyzed: percent of motile sperm, sperm velocities, progressivity, and other motility coefficients. This work identifies and points out AMPK as a new molecular mechanism involved in human spermatozoa motility. Further AMPK implications in the clinical efficiency of assisted reproduction and in other reproductive areas need to be studied.
URI: http://hdl.handle.net/10662/8097
Date: 2017


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