Gelatinolytic and anti-trypsin activities in seminal plasma of common carp: relationship to blood, skin mucus and spermatozoa

Activités inhibitrices de la trypsine et de la viscosité du plasma séminal de la carpe : relations avec le sang, le mucus de la peau et les spermatozoïdes.

¹ Department of Molecular Andrology, Institute of Animal Reproduction and Food Research, Polish Academy of Sciences, ul. Tuwima 10, 10-718, Olsztyn, Poland
² Department of Semen Biology, Institute of Animal Reproduction and Food Research, Polish Academy of Sciences, 10-718, Olsztyn, Poland

Received: 29 November 2002
Accepted: 23 May 2003

Abstract

Proteases and protease inhibitors were detected in the seminal plasma, blood plasma, skin mucus and spermatozoa. Their molecular weights were estimated using SDS-PAGE under non-reducing conditions. The results demonstrate that the two main bands of anti-proteinase activity (APA) detected earlier in common carp seminal plasma with molecular weight of approximately 47 and 58 kDa are also present in other fluids. The intensity of staining was highest in blood and seminal plasma. The intensity in skin mucus was visible, but in a sperm extract it was faint. An additional fast migrating band (30 kDa) was observed only in seminal plasma. Highest APA was found in blood and seminal plasma followed by skin mucus. The activity in sperm extracts was low. The two serine-like proteases with molecular weight of 79 and 189 kDa in seminal and blood plasma have also been found. In skin mucus, protease of 79 kDa was also present. Metalloproteinases with molecular weights of 61 and 69 kDa were found in seminal and blood plasma but metalloproteinases of 44 and 38 kDa were observed only in seminal plasma. Although metalloproteinases, of molecular weight ranging between 61 and 75 kDa, were also visible in a sperm extract, the experimental approach used in this study did not allow unequivocal identification of unique proteases of spermatozoa. Blood plasma contains a serine protease and protease inhibitor not present in seminal plasma. Skin mucus also showed the profile of three unique proteases (two EDTA stimulated and one metalloproteinase). These results indicate that the analysis of proteases and their inhibitors makes it possible to distinguish contamination of milt with either blood or skin mucus. The physiological role of the detected protease-inhibitory system in fish seminal plasma is still unknown. It is possible that the protease inhibitor and proteases, unique for seminal plasma, are involved in a specific function of milt or testis (e.g. the control of spermatogenesis).

Résumé

Protéases et spermatozoïdes inhibiteurs ont été détectés dans le plasma séminal, le plasma sanguin, le mucus de la peau et les spermatozoïdes. Leur poids moléculaires ont été estimés par SDS-PAGE sous conditions non-réduisantes. Les résultats démontrent que les deux principales bandes de l’activité anti-protéinase (APA) détectées auparavant dans le plasma séminal de la carpe commune et d’un poids moléculaire d’environ 47 et 58 kDa sont aussi présentes dans les autres fluides. L’intensité de la coloration était la plus élevée dans le plasma sanguin et séminal. L’intensité du mucus de la peau était visible, mais celle du sperme était faible. Une bande additionnelle de migration rapide (30 kDa) fut observée dans le plasma séminal uniquement. APA la plus élevée a été détectée dans le plasma sanguin et séminal, puis dans le mucus de la peau. L’activité dans les extraits de sperme était faible. Les deux sérine-like protéases d’un poids moléculaire de 79 et 189 kDa ont également été découvertes dans le plasma séminal et sanguin. La protéase de 79 kDa était aussi présente dans le mucus de la peau. Métalloprotéinases d’un poids moléculaire de 61 et 69 kDa ont également été découverte dans le plasma séminal et sanguin mais les métalloprotéinases de 44 et 38 kDa ont été observées seulement dans le plasma séminal. Bien que les métalloprotéinases, d’un poids moléculaire de 61–75 kDa, étaient aussi visibles dans l’extrait de sperme, l’approche expérimentale utilisée dans cette étude ne permet pas une identification certaine d’une protéase spécifique dans les spermatozoïdes. Le plasma sanguin contient soit une sérine protéase ou une protéase inhibitrice non présente dans le plasma séminal. Le mucus de la peau présente aussi le profil de trois uniques protéases (deux stimulées par l’EDTA et une métalloprotéinase). Les résultats indiquent que l’analyse des protéases et de leurs inhibiteurs permet de distinguer une contamination de laitance soit avec du sang ou soit avec du mucus de la peau. Le rôle physiologique du système de protéase inhibiteur découvert dans le plasma séminal de poisson est encore inconnu. Il est possible que les inhibiteurs de protéases et les protéases, spécifiques du plasma séminal soient impliqués dans une fonction spécifique de la laitance ou des testicules (entre autre le contrôle de la spermatogenèse).