Agents affecting carnitine uptake in the isolated caput epididymidis of rats in vitro

Abstract

Carnitine is accumulated against a very high concentration gradient in the luminal fluid of epididymis in most species. However, the mechanism of transport in this tissue is largely unknown in spite of the implication of carnitine in the regulation of sperm motility. This study, therefore, investigated the tubular uptake of (3)H-L-carnitine in sperm-free, isolated caput epididymids of rats in vitro. Uptake of labeled carnitine showed saturation kinetics with an estimated Michaelis-Mentons Km of 95.1 µM and Vmax of 11.9 mmole/mg-60 min. The transport system exhibited stereospecificity for L-carnitine.- The uptake was inhibited by a structurally related compound with a three carbon backbone containing a terminal carboxyl group such as y-butyrobetaine, acetylcarnitine and octanoylcarnitine. On the other hand, glycine enhanced the uptake, but trimethyllysine and y-aminobutyrate failed to compete with carnitine. In addition, substrates which have been shown to interact with organic cation or anion transporters of many tissues, i.e. tetraethylammonium, N-methylnicotinarnide and cepharolidine, had virtually no effect on carnitine uptake in the epididymis. The uptake is highly temperature and Na-dependent. It was suppressed by the respiratory inhibitor, KCN, but not in the absence of glucose. Both sulfapyridine and sulfanilamides which are male antifertility agent, did not alter carnitine uptake. These results suggest that transport of carnitine across the basolateral membrane requires a carrier which is Nadependent and stereospecific. The carrier is probably distinct from the organic cation or anion transporters. The source of energy for the transport system is primarily from the oxidative phosphorylation. The antifertility activity of some sulfonarnides is not associated with their interferences with carnitine uptake in the caput epididymidis.

คาร์นิตินถูกสะสมแบบต้านความเข้มข้นในท่อพักเชื้ออสุจิของสัตว์เกือบทุกชนิด อย่างไร ก็ตามกลไกการขนส่งนี้ยังไม่ทราบแน่ชัดทั้งๆที่คาร์นิตินมีส่วนในการควบคุมการเคลื่อนไหว ของเชื้ออสุจิ ได้ทำการศึกษากลไกและฤทธิ์ของสารต่างๆต่อการขนส่งของแอล-คาร์นิตินติดฉลาก ตริเตรียม ในท่อพักเชื้ออสุจิส่วนต้น (caput epididymidis) ของหนูพุกขาวที่แยกออกจาก ตัวสัตว์ทดลอง พบว่าการขนส่งของคาร์นิตินแสดง saturation kinetics และจาก Michaelis- Mentons หาค่า Km และ Vmax เท่ากับ 95.1 µm และ 11.9 mmol/mg-60 min ระบบการขนส่ง นี้มีความจำเพาะต่อแอล-คาร์นิตินเท่านั้นและถูกยับยั้งโดยสารคาร์บอนอะตอม 3 หน่วยเป็นองค์ ประกอบหลักและมีกลุ่มคาร์บอกซิล 1 กลุ่ม เช่น y-butyrobetaine, acetylcaritine และ octanoylcarnitine ขณะที่ betaine, choline, y-aminobutyrate และ trimethylyine ไม่ มีผล ในทางกลับกัน glycine ช่วยทำให้การขนส่งของคาร์นิตินเพิ่มขึ้น นอกจากนี้สารที่ถูก ขนส่งโดยระบบขนส่งสารประเภท organic cation หรือ organic anion ในเนื้อเยื่อต่างๆ เช่น tetraethylammonium, N-methylnicotinamide และ cepharolidine ไม่มีผลต่อการขนส่งของ คาร์นิตินในท่อพักเชื้ออสุจิ อุณหภูมิ และ Na มีผลต่อการขนส่งของคาร์นิตินด้วย การขนส่ง นี้จะถูกยับยั้งโดย KCN แต่ไม่ถูกยับยั้งหากขาดกลูโคส สาร sulfapyridine และ sulfanilamides ซึ่งเป็นสารที่ยับยั้งการสืบพันธุ์ในเพศชายก็ไม่มีผลต่อการขนส่งของคาร์นิตินเช่นกัน จากผลการทดลองสรุปได้ว่าการขนส่งของคาร์นิตินผ่าน basolateral membrane ต้องการ ตัวพาซึ่งต้องอาศัย Na และขนส่งเฉพาะแอล-คาร์นิติน ตัวพานี้แตกต่างจากตัวพาที่ขนส่ง organic cation หรือ organic anion แหล่งของพลังงานในการขนส่งของระบบนี้ได้มาจาก oxidative phosphorylation ส่วนยาซัลฟาที่ยับยั้งการสืบพันธุ์ในเพศชายไม่มีผลต่อการขนส่งของคาร์นิติน