Ca2+ is Essential for the Motility of Plasma Membrane-Intact, but not of demembranated. Hamster Spermatozoa

Summary: Extracellular Ca2+ is essential for the flagellar motility of membrane-intact hamster spermatozoa. When suspended in a medium completely free of Ca2+, most spermatozoa quickly lost their motility, and remained motionless until they were transferred back to Ca2+-containing medium. The motility could not be restored after the spermatozoa had been in Ca2+-free medium for more than 2 hr. Unlike membrane-intact spermatozoa, demembranated spermatozoa (spermatozoa without plasma membranes) exhibited active movement in Ca2+-free medium, and their motility was inhibited by Ca2+. In view of these facts, we suggest that the “hyperactivated motility” which membrane-intact spermatozoa display upon capacitation may be due to the activation of a Ca2+-dependent adenylate cyclase (and the resultant increase in intracellular cAMP), rather than being a direct effect of a rise in the intracellular Ca2+ concentration. Zusammenfassung: Ca2+ ist essentiell für die Motilität von Hamster-Spermatozoen mit intakter Plasmamembran, aber nicht bei gewaschenen Spermatozoen Extrazelluläres Ca2+ ist essentiell für die Geißel-Motilität bei Hamster-Spermatozoen mit intakter Membran. Wenn Spermatozoen in ein komplett Ca2+-freies Medium suspendiert wurden, verloren die meisten schnell ihre Motilität und blieben unbeweglich bis sie in Ca2+-haltiges Medium übertragen wurden. Die Motilität ließ sich nicht wiederherstellen, wenn sich die Spermatozoen länger als 2 Stunden in Ca2+-freiem Medium befanden. Im Gegensatz zu Spermatozoen mit intakter Membran zeigten gewaschene Spermatozoen (Spermatozoen ohne Plasmamembran) eine aktive Motilität im Ca2+-freien Medium und ihre Motilität wurde durch Ca2+ gehemmt. Aufgrund dieser Fakten nehmen wir an, daß die “übermäßige Aktivität”, welche Spermatozoen mit intakter Membran bezüglich der Kapazitation entfalten, eher im Zusammenhang steht mit der Aktivierung von einer Ca2+-abhängigen Adenylat-Cyclase (und dem resultierenden Anstieg des intrazellulären cAMP), als daß es ein direkter Effekt des Anstieges der intrazellulären Ca2+-Konzentration ist.—