Kurbağa yumurta modelinde fertilizasyondan birinci yarıklanmaya kadar olan evredeki membran potansiyel değişimleri ve bu değişimlerin iyonik temeli

Abstract

61 7. ÖZET Bir yumurtanın başarılı olarak fertilize olabilmesi, türlerin çoğunda, yalnızca bir sperm tarafından döllenmesine bağlıdır. Bu şartın sağlanabilmesi için yumurtada polispermiye karşı blok mekanizmaları geliştirilmiş olup, bunlardan ilki Fertilizasyon potansiyeli ile sağlanan geçici elektriksel blokdur. Bu çalışmada Rana cameranoi türü kurbağa yumurtasındaki fertilizasyon potansiyeli ile birinci yarıklanmaya kadar olan evrede gelişen membran potansiyel değişimlerine ait iyonik temellerin incelenmesi amaçlanmıştır. Hücre içi kayıt tekniği kullanılarak fertilizasyondan birinci yarıklanmaya kadar olan evredeki membran potansiyel değişimleri sürekli olarak gözlenmiştir. Standart solüsyon olarak % 10 Ringer kullanılırken, membran potansiyel değişimlerine Na+ ve Ca+2'nm etkilerinin incelenebilmesi için bu iyonlara ait dış ortam yoğunlukları değiştirilmiş, K+ ve Cl`'na ait etkiler için ise bu iyonların kanal blokerleri kullanılmıştır (sırasıyla, TEA ve SITS). Çalışmamızdan elde edilen sonuçlar şöyledir: Döllenmemiş yumurtaya ait membran potansiyelini temelde K+ etkilemekte iken, spermin yumurtayı aktive etmesi ile gelişen fertilizasyon potansiyelinde (FP) Cl` etkisi ön plana çıkmaktadır; K+, FP'ne klora göre daha az katkıda bulunmaktadır. Na+ FP'nin oluşumuna direkt katkıda bulunmamakta, ancak dış ortam Na+ yoğunluğu azaltıldığında pik fertilizasyon potansiyel (FPp) değerini düşürmektedir. Dış ortamdaki Ca+2'un FP üzerinde anlamlı bir etkisi olmayıp, kalsiyumsuz solüsyonlarda döllenmiş yumurta, normal gelişmesini sürdürebilmektedir. Hücre dışındaki Ca+2, polispermiyi önleyen elektriksel ve mekanik bloklara herhangi bir katkıda bulunmamaktadır. Fertilize olmuş yumurtanın zar potansiyeli (MPf), birinci yarıklanmaya kadar anlamlı bir değişiklik göstermemektedir. Birinci yarıklanma sırasında gelişen hiperpolarizasyondan (faz 1) temelde K+; pik hiperpolarizasyonu takip eden ve membran potansiyelinin62 tekrar stabil bir değere dönmesini de kapsayan ikinci fazdan ise Na+ ve Ca+2 sorumludur. Fertilizasyon potansiyelinden sorumlu temel iyon olan klor, yarıklanma döngüsüne ait hiçbir parametreyi anlamlı olarak etkilememektedir.

63 8. SUMMARY In most of the species, successful fertilization of the egg is dependent on being fertilized by only one sperm. In order to settle this condition, some blocking mechanisms have been developed against polyspermy. The first of these mechanisms is the transient electrical block, which is ensured by Fertilization potential. In this study, we aimed to investigate the ionic basis of fertilization potential, and also the changes in membrane potentials till the first cleavage period including the effects of some ions, in the Rana earner ano i frog egg. Membrane potential changes were continuously recorded from fertilization, till the first cleavage period by using intracellular recording technique. Ten percent Ringer solution was used during control recordings. In order to investigate the effects of Na+ and Ca+2 on the membrane potential changes, extracellular concentrations of these ions were modified; effects of K+ and CI` were observed by applying channel blockers of these ions (TEA and SITS, respectively). The results of our study were as follows: Membrane potential of the unfertilized egg is affected mainly by K+, but CI` is more important than K+ in generating fertilization potential (FP), which was developed by activation of the sperm. Na+ does not contribute directly to the genesis of FP, but decrement in the extracellular Na+ concentration leads to decrement in the amplitude of fertilization potential. Extracellular Ca+2 concentration does not significantly affect the fertilization potential, and fertilized eggs can complete their development normally in Ca+2 free solutions. What is more, extracellular Ca+2 does not contribute to the electrical and mechanical blocks, which are developed to prevent polyspermy. Membrane potential of the fertilized egg (MPf) does not change significantly till the first cleavage period. K+ is responsible from the hyperpolarization which develops at the time of first64 cleavage (phase 1) ; Ca+2 and Na+ are responsible from the period following the hyperpolarization which also includes the return of membrane potential to a stable value (phase 2). CI`, which is the basic ion in generating fertilization potential, does not significantly affect any one of the parameters involved in the cleavage cycle.