Name: using an extracellular flux analyzer to measure changes in glycolysis and oxidative phosphorylation during mouse sperm capacitation
Uploaded: 2020-01-22T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using an Extracellular Flux Analyzer to Measure Changes in Glycolysis and Oxidative Phosphorylation during Mouse Sperm Capacitation at JoVE.com

Gli autori desiderano riconoscere il sostegno del Dr. Lavoisier Ramos-Espiritu presso il Rockefeller High Throughput and Spectroscopy Resource Center.

Gli spermatomani sono raccolti da topi maschi CD-1 di 8-16 settimane. Gli esperimenti sugli animali sono stati approvati dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali di Weill Cornell Medicine (IACUC).
1. Giorno prima del saggio
<ol><li>
Preparazione della cartuccia del sensore e del calibro dell'analizzatore del flusso extracellulare
	<ol>
<li>Per idratare la cartuccia del sensore, rimuovere la cartuccia del sensore dal kit di analisi del flusso extracellular...

<ol>
	<li>Wu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparameter+metabolic+analysis+reveals+a+close+link+between+attenuated+mitochondrial+bioenergetic+function+and+enhanced+glycolysis+dependency+in+human+tumor+cells.">Multiparameter metabolic analysis reveals a close link between attenuated mitochondrial bioenergetic function and enhanced glycolysis dependency in human tumor cells.</a> American Journal of Physiology - Cell Physiology. 292 (1), C125-C136 (2007).</li><li>Amo, T., Yadava, N., Oh, R., Nicholls, D. G., Brand, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+assessment+of+bioenergetic+differences+caused+by+the+common+European+mitochondrial+DNA+haplogroups+H+and+T.">Experimental assessment of bioenergetic differences caused by the common European mitochondrial DNA haplogroups H and T.</a> Gene. 411 (1-2), 69-76 (2008).</li><li>Choi, S. W., Gerencser, A. A., Nicholls, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioenergetic+analysis+of+isolated+cerebrocortical+nerve+terminals+on+a+microgram+scale:+spare+respiratory+capacity+and+stochastic+mitochondrial+failure.">Bioenergetic analysis of isolated cerebrocortical nerve terminals on a microgram scale: spare respiratory capacity and stochastic mitochondrial failure.</a> Journal of Neurochemistry. 109 (4), 1179-1191 (2009).</li><li>de Groof, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+OXPHOS+activity+precedes+rise+in+glycolytic+rate+in+H-RasV12/E1A+transformed+fibroblasts+that+develop+a+Warburg+phenotype.">Increased OXPHOS activity precedes rise in glycolytic rate in H-RasV12/E1A transformed fibroblasts that develop a Warburg phenotype.</a> Molecular Cancer. 8, 54 (2009).</li><li>Chao, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insulin+resistance+and+altered+systemic+glucose+metabolism+in+mice+lacking+Nur77.">Insulin resistance and altered systemic glucose metabolism in mice lacking Nur77.</a> Diabetes. 58 (12), 2788-2796 (2009).</li><li>Chang, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fertilizing+capacity+of+spermatozoa+deposited+into+the+fallopian+tubes.">Fertilizing capacity of spermatozoa deposited into the fallopian tubes.</a> Nature. 168 (4277), 697-698 (1951).</li><li>Austin, C. R., Bishop, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+rodent+acrosome+and+perforatorium+in+fertilization.">Role of the rodent acrosome and perforatorium in fertilization.</a> Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 149 (935), 241-248 (1958).</li><li>Ishijima, S., Baba, S. A., Mohri, H., Suarez, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+of+flagellar+movement+in+hyperactivated+and+acrosome-reacted+golden+hamster+spermatozoa.">Quantitative analysis of flagellar movement in hyperactivated and acrosome-reacted golden hamster spermatozoa.</a> Molecular Reproduction and Development. 61 (3), 376-384 (2002).</li><li>Suarez, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+hyperactivation+in+sperm.">Control of hyperactivation in sperm.</a> Human Reproduction Update. 14 (6), 647-657 (2008).</li><li>Goodson, S. G., Qiu, Y., Sutton, K. A., Xie, G., Jia, W., O'Brien, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+substrates+exhibit+differential+effects+on+functional+parameters+of+mouse+sperm+capacitation.">Metabolic substrates exhibit differential effects on functional parameters of mouse sperm capacitation.</a> Biology of Reproduction. 87 (3), 75 (2012).</li><li>Travis, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+relationships+between+capacitation-dependent+cell+signaling+and+compartmentalized+metabolic+pathways+in+murine+spermatozoa.">Functional relationships between capacitation-dependent cell signaling and compartmentalized metabolic pathways in murine spermatozoa.</a> Journal of Biological Chemistry. 276 (10), 7630-7636 (2001).</li><li>Urner, F., Leppens-Luisier, G., Sakkas, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+tyrosine+phosphorylation+in+sperm+during+gamete+interaction+in+the+mouse:+the+influence+of+glucose.">Protein tyrosine phosphorylation in sperm during gamete interaction in the mouse: the influence of glucose.</a> Biology of Reproduction. 64 (5), 1350-1357 (2001).</li><li>Danshina, P. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphoglycerate+kinase+2+(PGK2)+is+essential+for+sperm+function+and+male+fertility+in+mice.">Phosphoglycerate kinase 2 (PGK2) is essential for sperm function and male fertility in mice.</a> Biology of Reproduction. 82 (1), 136-145 (2010).</li><li>Miki, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glyceraldehyde+3-phosphate+dehydrogenase-S,+a+sperm-specific+glycolytic+enzyme,+is+required+for+sperm+motility+and+male+fertility.">Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase-S, a sperm-specific glycolytic enzyme, is required for sperm motility and male fertility.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 101 (47), 16501-16506 (2004).</li><li>Mori, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+spermatogenic+cell-specific+type+1+hexokinase+(mHk1-s)+transcripts+are+expressed+by+alternative+splicing+from+the+mHk1+gene+and+the+HK1-S+protein+is+localized+mainly+in+the+sperm+tail.">Mouse spermatogenic cell-specific type 1 hexokinase (mHk1-s) transcripts are expressed by alternative splicing from the mHk1 gene and the HK1-S protein is localized mainly in the sperm tail.</a> Molecular Reproduction and Development. 49 (4), 374-385 (1998).</li><li>Westhoff, D., Kamp, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glyceraldehyde+3-phosphate+dehydrogenase+is+bound+to+the+fibrous+sheath+of+mammalian+spermatozoa.">Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase is bound to the fibrous sheath of mammalian spermatozoa.</a> Journal of Cell Science. 110 (15), 1821-1829 (1997).</li><li>Nevo, A. C., Rikmenspoel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+of+ATP+in+sperm+flagella.">Diffusion of ATP in sperm flagella.</a> Journal of Theoretical Biology. 26 (1), 11-18 (1970).</li><li>Adam, D. E., Wei, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+transport+of+ATP+within+the+motile+sperm.">Mass transport of ATP within the motile sperm.</a> Journal of Theoretical Biology. 49 (1), 125-145 (1975).</li><li>Tombes, R. M., Shapiro, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzyme+termini+of+a+phosphocreatine+shuttle.+Purification+and+characterization+of+two+creatine+kinase+isozymes+from+sea+urchin+sperm.">Enzyme termini of a phosphocreatine shuttle. Purification and characterization of two creatine kinase isozymes from sea urchin sperm.</a> Journal of Biological Chemistry. 262 (33), 16011-16019 (1987).</li><li>Gomendio, M., Tourmente, M., Roldan, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+mammalian+lineages+respond+differently+to+sexual+selection:+metabolic+rate+constrains+the+evolution+of+sperm+size.">Why mammalian lineages respond differently to sexual selection: metabolic rate constrains the evolution of sperm size.</a> Proceedings of the Royal Society of Biological Sciences. 278 (1721), 3135-3141 (2011).</li><li>Tourmente, M., Villar-Moya, P., Rial, E., Roldan, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+ATP+generation+via+glycolysis+and+oxidative+phosphorylation+and+relationships+with+sperm+motility+in+mouse+species.">Differences in ATP generation via glycolysis and oxidative phosphorylation and relationships with sperm motility in mouse species.</a> Journal of Biological Chemistry. 290 (33), 20613-20626 (2015).</li><li>Visconti, P. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacitation+of+mouse+spermatozoa.+II.+Protein+tyrosine+phosphorylation+and+capacitation+are+regulated+by+a+cAMP-dependent+pathway.">Capacitation of mouse spermatozoa. II. Protein tyrosine phosphorylation and capacitation are regulated by a cAMP-dependent pathway.</a> Development. 121 (4), 1139-1150 (1995).</li><li>Buck, J., Sinclair, M. L., Schapal, L., Cann, M. J., Levin, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytosolic+adenylyl+cyclase+defines+a+unique+signaling+molecule+in+mammals.">Cytosolic adenylyl cyclase defines a unique signaling molecule in mammals.</a> PNAS. 96 (1), 79-84 (1999).</li><li>Visconti, P. E., Bailey, J. L., Moore, G. D., Pan, D., Olds-Clarke, P., Kopf, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacitation+of+mouse+spermatozoa.+I.+Correlation+between+the+capacitation+state+and+protein+tyrosine+phosphorylation.">Capacitation of mouse spermatozoa. I. Correlation between the capacitation state and protein tyrosine phosphorylation.</a> Development. 121 (4), 1129-1137 (1995).</li><li>Morgan, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue-specific+PKA+inhibition+using+a+chemical+genetic+approach+and+its+application+to+studies+on+sperm+capacitation.">Tissue-specific PKA inhibition using a chemical genetic approach and its application to studies on sperm capacitation.</a> PNAS. 105 (52), 20740-20745 (2008).</li><li>Lybaert, P., Danguy, A., Leleux, F., Meuris, S., Lebrun, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+methodology+for+the+detection+and+quantification+of+the+acrosome+reaction+in+mouse+spermatozoa.">Improved methodology for the detection and quantification of the acrosome reaction in mouse spermatozoa.</a> Histology and Histopathology. 24 (8), 999-1007 (2009).</li></ol>

La perdita di capitalizzazione dello sperma in assenza di alcuni substrati metabolici o enzimi metabolici critici ha rivelato il metabolismo energetico come un fattore chiave a sostegno della fecondazione di successo. Un interruttore metabolico durante l'attivazione cellulare è un concetto consolidato in altri tipi di cellule, tuttavia, stiamo appena iniziando a capire come gli spermatofori adattano il loro metabolismo alla crescente domanda di energia durante la capacitation. Utilizzando un analizzatore di flusso extra...

L'applicazione della spettrometria di massa ha rivoluzionato lo studio del metabolismo. La profilazione metabolica mirata e la tracciatura metabolomica consentono un monitoraggio preciso dei cambiamenti nel metabolismo energetico. Tuttavia, l'esecuzione di metabolomica richiede con successo un'ampia formazione, personale esperto e costosi spettrometri di massa altamente sensibili non prontamente disponibili per ogni laboratorio. Negli ultimi anni, utilizzando un analizzatore di flusso extracellulare, come il Seahorse XFe96 è diventato popolare come metodo surrogato per misurare i cambiamenti nel metabolismo energetico in vari tipi di cellule1,2,3,4,5.
Lo sperma sono cellule motili altamente specializzate; il cui compito è quello di consegnare il genoma paterno all'ovocita. Lo sperma che lascia il tratto riproduttivo maschile dopo l'eiaculazione è ancora funzionalmente immaturo e non può fertilizzare gli ovociti perché non sono in grado di penetrare i paramenti degli ovociti. Lo sperma acquisisce la competenza di fecondazione mentre transitano attraverso il tratto riproduttivo femminile in un processo di maturazione noto come capacitation6,7. Lo sperma o sperma appena eiaculato sezionato dal cauda epididymis può essere condensato in vitro per incubazione in supporti di capitanatura definiti contenenti Ca2 ,bicarbonato (HCO3-) o un analogo cAMP permeabile per le cellule (ad esempio, dibutyryl-cAMP), un accettatore di colesterolo (ad esempio, albumina del siero bovino, BSA) e una fonte di energia (ad esempio, glucosio). Durante la capitazione, gli spermatoi modificano il loro modello di motilità in un battito flagellare asimmetrico, rappresentando una modalità di nuoto chiamata iperattivazione8,9, e diventano competenti a subire la reazione acrosomi7 , dove vengono rilasciati enzimi proteolitici che digeriscono i paramenti degli ovociti. Questi processi richiedono energia, e simile alle cellule somatiche, sperma generano ATP e altri composti ad alta energia tramite glicolisi così come ciclo TCA mitocondriale e fosforolo ossidativo (opxphos)10. Mentre studi multipli dimostrano che la glicolisi è necessaria e sufficiente per sostenere la capacità dello sperma11,12,13,14, il contributo di ophos è meno chiaro. Contrariamente ad altri tipi di cellule in cui la glicolisi è fisicamente accoppiata al ciclo TCA, gli spermatozoi sono altamente compartimentati e si pensa che mantengano questi processi in compartimenti flagellari separati: il midpiece concentra i macchinari mitocondriali, mentre gli enzimi chiave della glicolisi sembrano essere limitati al pezzo principale15,16. Questa compartimentazione comporta un dibattito in corso sul fatto che il piravate prodotto nel pezzo principale dalla glicolisi possa supportare oxphos mitocondriali nel midpiece, e se l'ATP prodotto da exxphos nel midpiece sarebbe in grado di diffondersi abbastanza rapidamente lungo la lunghezza del flagello per sostenere il fabbisogno energetico in parti distali del pezzo principale17,18,19. C'è anche il supporto di un ruolo per ophos in capitaneria di sperma. Non solo è oxphos più energeticamente favorevole di glicolisi, generando 16 volte più ATP rispetto alla glicolisi, ma il volume del pezzo in verso e il contenuto mitocondriale sono direttamente correlati con la forma riproduttiva nelle specie di mammiferi che presentano maggiori gradi di concorrenza tra maschi di concorrenza per compagni20. Affrontare queste domande richiede metodi per esaminare i contributi relativi di glicolisi e ophos durante la capitaneria dello sperma.
Tourmente ealtri applicato un analizzatore di flusso extracellulare 24-well per confrontare il metabolismo energetico di specie di topi strettamente correlati con significativamente diversi parametri di prestazioni dello sperma21. Invece di riportare i valori basali ECAR e OCR dello sperma non-capacitato, qui, adattiamo il loro metodo utilizzando un analizzatore di flusso extracellulare di 96 pozzetti per monitorare i cambiamenti nel metabolismo energetico durante la capacità dello sperma del mouse in tempo reale. Abbiamo sviluppato un metodo che permette contemporaneamente di monitorare glicolisi e sfiorare in tempo reale nello sperma con flagelli che battono flagelli in fino a dodici diverse condizioni sperimentali misurando il flusso di ossigeno (O2) e protoni (H)(Figura 1A). A causa della rottura del pirovano al lattato durante la glicolisi e della produzione di CO2 tramite il ciclo TCA, lo sperma non contraente e condensato extrude H- nel supporto di analisi che vengono rilevati dall'analizzatore del flusso extracellulare tramite H-fluofori sensibili immobilizzati sulla punta della sonda di una cartuccia sensore. Parallelamente, il consumo di O2 mediante fosforoorylazione ossidativa viene rilevato tramite fluorofori sensibili con O2immobilizzati alla stessa punta della sonda (Figura 1B). La rilevazione efficace dell'H rilasciato e del consumato O2 richiede un buffer di spermatozoi modificato con bassa capacità di buffering senza bicarbonato o fenolo rosso. Così, per indurre la capatazione in assenza di bicarbonato, abbiamo adottato l'uso di un analogo cAMP permeabile alle cellule iniettato insieme all'inibitore PDE ad ampio raggio IBMX22. Altre tre porte di iniezione indipendenti consentono l'iniezione di attivatori e/o inibitori farmacologici, che facilita il rilevamento in tempo reale dei cambiamenti nella respirazione cellulare e nel tasso di glicolisi a causa di manipolazioni sperimentali.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Deoxy-D-glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D8375</td>
			<td>2-DG</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-Isobutyl-1-methylxanthine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I7018</td>
			<td>IBMX; prepare a 500 mM stock solution in DMSO (111.1 mg/ml) and store in small aliquots</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antimycin A</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A8674</td>
			<td>AntA; prepare a 5 mM stock solution in DMSO (2.7 mg/ml) and store in small aliquots</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine serum albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A1470</td>
			<td>BSA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C1016</td>
			<td>CaCl2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Concanacalin A, Lectin from Arachis hypogaea (peanut)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L7381</td>
			<td>ConA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G7528</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hepes</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H0887</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isothesia</td>
			<td>Henry Schein Animal Health</td>
			<td>1169567761</td>
			<td>Isoflurane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M2643</td>
			<td>MgSO4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N6,2&#39;-O-Dibutyryladenosine 3&#39;,5&#39;-cyclic monophosphate sodium salt</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D0627</td>
			<td>db-cAMP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9333</td>
			<td>KCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium dihydrogen phosphate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5655</td>
			<td>KH2PO4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotenone</td>
			<td>Cayman Chemical Company</td>
			<td>13995</td>
			<td>Rot; prepare a 5 mM stock solution in DMSO (2mg/ml) and store in small aliquots</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5761</td>
			<td>NaHCO3-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9888</td>
			<td>NaCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment and materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12 channel pipette 10-100 &#956;L</td>
			<td>eppendorf</td>
			<td>ES-12-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12 channel pipette 50-300 &#956;L</td>
			<td>vwr</td>
			<td>613-5257</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>37 &#176;C, non-CO2 incubator</td>
			<td>vwr</td>
			<td>1545</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL cetrifuge tubes</td>
			<td>eppendorf</td>
			<td>30119380</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL conical centrifuge tubes</td>
			<td>vwr</td>
			<td>76211-286</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge with plate adapter</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>IEC FL40R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissection kit</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>MOUSEKIT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted phase contrast microscope with 40X objective</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OctaPool Solution Reservoirs, 25 ml, divided</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>1159X93</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OctaPool Solution Reservoirs, 25 mL, divided</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>1159X95</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Seahorse XFe96 Analyzer</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Seahorse XFe96 FluxPak</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>102416-100</td>
			<td>Also sold as XFe96 FluxPak mini (102601-100) with 6 instead of 18 cartidges.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using an extracellular flux analyzer to measure changes in glycolysis and oxidative phosphorylation during mouse sperm capacitation

Lo sperma di mammaliano acquisisce la capacità di fecondazione nel tratto riproduttivo femminile in un processo noto come capacitation. I processi associati alla capitaneria richiedono energia. Resta un dibattito in corso sulle fonti che generano l'ATP che alimenta lo sperma tosilità progressiva, la capitaneria, l'iperattivazione e la reazione acroso. Qui, descriviamo l'applicazione di un analizzatore di flusso extracellulare come strumento per analizzare i cambiamenti nel metabolismo energetico durante la capacitazione dello sperma del topo. Utilizzandolosperma sensibile a fluorofori sensibili H - e O2,questo metodo consente di monitorare la glicolisi e il fosforo ossidativo in tempo reale in spermatozoi non capacitari e capacitari. L'utilizzo di questo test in presenza di diversi substrati energetici e/o attivatori e/o inibitori farmacologici può fornire importanti informazioni sul contributo di diverse vie metaboliche e l'intersezione tra le cascate di segnalazione e il metabolismo durante la capacitation dello sperma.

Questo metodo utilizza un analizzatore di flusso extracellulare per monitorare i cambiamenti in tempo reale nel tasso di glicolisi e ophos durante la capitaneria dello sperma del mouse. La figura 4 mostra un esperimento esemplare in cui lo sperma era capacitato in presenza di glucosio come unico substrato energetico e 2 DG e antimicina e rotenone come modulatori farmacologici. Il substrato energetico nel buffer TYH dell'analizzatore di flusso extracellulare e...

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Using an Extracellular Flux Analyzer to Measure Changes in Glycolysis and Oxidative Phosphorylation during Mouse Sperm Capacitation

Descriviamo l'applicazione di un analizzatore di flusso extracellulare per monitorare i cambiamenti in tempo reale nella glicolisi e nel fosforilazione ossidativa durante la capitaneria dello sperma del topo.

Utilizzo di un analizzatore di flusso extracellulare per misurare i cambiamenti nella glicolisi e nel fosforo ossidativo durante la capazione dello sperma del mouse

Mammalian sperm acquire fertilization capacity in the female reproductive tract in a process known as capacitation. Capacitation-associated processes ...

Questo protocollo può essere utilizzato per applicare un analizzatore di flusso extracellulare per monitorare i cambiamenti nel metabolismo energetico durante la capacità dello sperma. Abbiamo sviluppato questo protocollo per confrontare i cambiamenti nella glicolisi e nella fosforilazione ossidativa in tempo reale tra sperma di topo non condensato e capacitato. Il giorno prima del test, rimuovere la cartuccia del sensore da un kit di dosaggio del flusso extracellulare e posizionare la cartuccia capovolta accanto alla piastra di utilità.Riempire un serbatoio di soluzione con 25 millilitri di acqua distillata doppia e aggiungere 200 microlitri di acqua a ogni pozzo della piastra di utilità, quindi riposizionare la cartuccia del sensore nella piastra di utilità. Posizionare la piastra in un incubatore di anidride carbonica non di 37 gradi Celsius. Successivamente, aliquota 25 millilitri di calibratore di analizzatore di flusso extracellulare in un tubo conico da 50 millilitri e posizionare il tubo nell'incubatore di anidride carbonica non di 37 gradi Celsius.Per preparare micro piastre rivestite con ConA, sciogliere 2,5 milligrammi di ConA in cinque millilitri di acqua distillata doppia e utilizzare una pipetta multicanale per riempire ogni pozzo di un analizzatore di flusso extracellulare piastra da 96 po 'con 50 microlitri della soluzione ConA, quindi lasciare aperto il coperchio per lasciare asciugare la piastra durante la notte. Per preparare il tampone dello sperma, riscaldare 250 millilitri dell'analizzatore di flusso extracellulare TYH tampone a 37 gradi Celsius e regolare il pH a 7,4. Il giorno del saggio, sostituire l'acqua in ogni pozzo della piastra di utilità con 200 microlitri di calibrant XF per pozzo e riposizionare la piastra nell'incubatore di anidride carbonica per almeno un'ora.Per generare un modello di onda, attivare l'analizzatore di flusso extracellulare. Mentre la temperatura si sta stabilizzando a 37 gradi Celsius, apri il software d'onda e apri un modello vuoto. Nella scheda definizioni di gruppo, definire il mezzo di dosaggio come TYH e il tipo di cella come sperma del mouse, lasciando vuote le strategie di iniezione e i pretrattamenti.Creare gruppi diversi per ogni condizione di dosaggio e aprire la mappa delle lastre per assegnare ogni gruppo a pozzi specifici. Nella scheda protocollo, equilibrare non evidenziato, aggiungere ciascuno dei quattro diversi cicli di misurazione, selezionare la rispettiva porta e modificare i dettagli di misurazione in modo che la misura dopo l'iniezione sia evidenziata, quindi salvare il modello di saggio, compilare il riepilogo del progetto e salvare i risultati. Prima di raccogliere lo sperma, prewarm 50 millilitri di tampone TYH a 37 gradi Celsius.Dopo aver raccolto caudas da topi maschi adulti, posizionare ogni cauda in 500 microlitri del tampone TYH pre-riscaldato in singoli pozzi di una piastra da 24 porri. Usa le forcelle per immobilizzare ogni cauda individualmente nella parte inferiore di ogni pozzo e fare rapidamente da cinque a sette piccole incisioni in ogni tessuto usando forbici di piume. Quando tutte le caudas sono state incise, posizionare immediatamente la piastra nell'incubatrice di anidride carbonica per consentire allo sperma di disperdersi per 15 minuti.Per caricare la cartuccia del sensore, rimuovere il coperchio dalla cartuccia del sensore e allineare la lettera della rispettiva guida di caricamento della porta con l'angolo superiore sinistro della cartuccia. Tenendo in posizione la guida di caricamento della porta, inserire le punte delle pipette verticalmente nei fori guida di caricamento della porta A e iniettare 20 microlitri di buffer TYH in ogni colonna. Per la porta B, iniettare 22 microlitri di tampone TYH nelle colonne da uno a quattro, 22 microlitri da 500 millimolare 2-deossiglucosio nelle colonne da cinque a otto e 25 microlitri di cinque micromolare antimicina A rotenone in colonne da nove a 12.Per la porta C, iniettare 25 microlitri di buffer TYH in ogni colonna con numeri dispari e 25 microlitri di 10 millimolare di dibutiril-ciclico AMP 500 micromolare IBMX in ogni colonna con numeri pari, quindi posizionare la cartuccia del sensore con una piastra di calibrazione nell'analizzatore di flusso extracellulare e avviare il test. La calibrazione richiederà dai 10 ai 15 minuti. Per preparare le piastre spermatiche, aggiungere tre millilitri di tre milligrammi per albumina di siero bovino millilitro nel tampone TYH a ciascuno dei tre cinque tubi di centrifuga millilitro.Successivamente, mettere in comune due pozzetti di sperma in ciascuno dei tre tubi di centrifuga da 1,5 millilitri. Dopo il conteggio, diluire lo sperma a due volte 10 al sette spermatozoi per millilitro concentrazione per campione in TYH fresco integrato con albumina di siero bovino. Sedimentare lo sperma per centrifugazione e rimosogliere il pellet di sperma in un millilitro di tampone TYH.Centrifugare di nuovo lo sperma e rimuovere i supernatanti facendo attenzione a non disturbare i pellet. Trasferire ogni sospensione dello sperma in uno dei cinque tubi di centrifuga a cinque millilitri preparati e aggiungere 180 microlitri di tampone TYH in ogni pozzo d'angolo di una piastra rivestita con ConA. Aggiungere 180 microlitri di spermatozoi in ogni pozzo vuoto della piastra rivestita con ConA e centrifugare la piastra due volte ruotando la piastra di 180 gradi tra le centrifugazioni, quindi posizionare la piastra di calibrazione con la piastra spermatica e continuare il test.In questo esperimento rappresentativo, lo sperma è stato condensato in presenza di glucosio come unico substrato energetico e 2-deossiglucosio e antimicina e rotenone come modulatori farmacologici. La freccia indica l'induzione della capacità. In presenza di glucosio, la capacità è stata accompagnata da un aumento di sette volte del tasso di acidificazione extracellulare che è inibito bloccando la glicolisi con 2-deossiglucosio.Lo sperma condensato ha dimostrato un aumento di 20 volte del tasso di consumo di ossigeno rispetto allo sperma non condensato dimostrando che lo sperma del topo migliora sia la glicolisi che la fosforilazione ossidativa per sostenere la crescente domanda di energia durante la capacità. L'aumento del tasso di acidificazione extracellulare durante la capacità dello sperma non è influenzato dagli inibitori ossidativi della fosforilazione antimicina A e rotenone che indicano che la variazione di questo tasso è principalmente determinata dal rilascio di idrogeno dalla glicolisi. L'aumento del tasso di consumo di ossigeno, tuttavia, è bloccato dall'antimicina A e dal rotenone, nonché dal 2-deossiglucosio che rivela che l'aumento di OXPHOS durante la capacità dello sperma dipende dall'attività glicolitica.La fonte di energia e gli attivatori e gli inibitori farmacologici possono essere variati a seconda dell'obiettivo dell'esperimento e possono essere misurate fino a 12 condizioni diverse in parallelo. Il protocollo può essere facilmente adattato ad altre specie come l'uomo o il bovino in cui i cambiamenti nel metabolismo energetico durante la capacità sono ugualmente enigmatici.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

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Ricerca

Biochimica

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