생쥐 부정소 정자의 첨체반응 유도의 Calcium 비의존성

Calcium-Independent Acrosome Reaetion by Methyl Beta Cyclodextrin in Mouse Epididymal Sperm In Vitro

정자의 수정능력획득과 첨체반응은 Ca$^{2+}$에 의존적으로 일어나며, 수정능력획득 과정에서는 원형질막으로부터 cholesterol이 방출되어 첨체반응이 일어나기 쉬운 상태로 전환된다. 최근 세포막으로부터 cholesterol 방출을 촉진하는 methyl beta cyclodextrin (MBCD)이 첨체반응을 유발함이 알려졌으나 정자 주변의 Ca$^{2+}$ 농도와 관계없이 cholesterol 방출만으로 첨체반응이 유발되는지의 여부는 확인되지 않았다. 본 연구에서는 생쥐 정자에서 MBCD에 의한 첨체반응의 Ca$^{2+}$ 의존성을 조사하였다. 첨가된 Ca$^{2+}$이 없는 경우에도 MBCD는 농도 의존적으로 첨체반응을 증가시켰다. 저농도 (100 ${\mu}$M)의 Ca$^{2+}$의 존재시 MBCD에 의한 첨체반응이 유의하게 증가하였다. Ca$^{2+}$을 첨가하지 않은 배양액에 100 ${\mu}$M의 EGTA를 첨가한 경우 자발적 첨체반응을 유의하게 억제되었다. 같은 조건하에서 1 mM MBCD는 첨체반응을 유의하게 증가시켰으나 EGTA 비처리군보다 유의하게 낮아 MBCD에 의해 유발되는 첨체반응에 정자내부의 Ca$^{2+}$이 관여하는 것으로 사료된다. 이상의 결과에서 외부의 Ca$^{2+}$이 존재하지 않더라도 MBCD를 이용하여 첨체반응을 유발할 수 있으며 정자 내부의 Ca$^{2+}$이 원형질막 cholesterol의 방출에 따른 첨체반응 조절에 관여함을 알 수 있다.

Sperm capacitation and acrosome reaction (AR) have been known to be Ca$^{2+}$-dependent events. Sperm capacitation accompanies with cholesterol efflux fiom plasma membrane, that eventually stimulates AR. However, whether the AR mediated by cholesterol efflux is Ca$^{2+}$ dependent has not been verified yet. Recently, methyl beta cyclodextrin (MBCD) was found to evoke AR by stimulating the cholesterol efflux fiom sperm membrane. In the present study, we examined the requirement of Ca$^{2+}$ in the MBCD-induced AR. During incubation of sperm in the bicarbonate buffered media MBCD increased AR in a dose-dependent manner regardless of the Ca$^{2+}$ presence. In the presence of low molar concentration of Ca$^{2+}$ (100 ${\mu}$M), MBCD-induced AR was slightly increased compared to Ca$^{2+}$-free condition. In the absence of Ca$^{2+}$ supplement, spontaneous AR was slightly increased during the incubation but inhibited by 100 ${\mu}$M EGTA. MBCD potentiated AR even the presence of EGTA. However, EGTA attenuated MBCD-induced AR, suagesting the functional involvement of intracellular Ca$^{2+}$ in the MBCD-induced AR. Taken together, it was suggested that cholesterol efflux from the sperm plasma membrane was sufficient for induction of AR even in the absence of extracellular Ca$^{2+}$and that a condition permissive for mobilization of intracellular Ca$^{2+}$ is important for MBCD-induced AR.