Comparative Study on Components and Activities of Sperm Head Plasma Membrane in Active and Hibernating Animals

활동 및 동면동물의 정자 두부 Plasma Membrane의 성분 및 활성에 관한 비교 연구

Fertilization pattern of north temperate bats is known to be unique for their sperm storage in the female reproductive tract during hibernation (e.g. Korean greater horseshoe bats). They copulate in fall but their ejaculated spermatozoa survive until the next spring. In another words they can persist to survive during long hibernation under the cold condition $(8\sim13^{\circ}C)$ and are to be fertilized with the ovum ovulated in the next spring, so called delayed fertilization. The present study was designed to observe morphological and functional changes of spermatozoa plasma membrane of the bats, hamsters which are hibernators, and mice which are non-hibernators in the room and the cold (bat-hibernation) temperatures and to confirm influence of the temperature on spermatozoa; survival rate, acrosome reaction rate, protein distribution, $Na^+-K^+-ATPase$ activities and scanning electron microscopic histochemistry. Based on the experimental results obtained in the present study, there were no significant morphological and functional differences in the spermatozoa plasma membrane in both the room and cold (bat-hibernation) temperatures and such an absence of difference suggests that the spermatozoa plasma membrane might play a pertinent role as a protector for consistent fertilization during and after hibernation.

북부 온대지방에 서식하는 박쥐는 그 대부분이 동면을하며, 그 생식유형은 특이하여 가을에 교미하여 사정된 정자는 자성생식도내에 긴 동면기간 동안 저장되어 있는 것으로 알려져 있다(예: 한국큰관박쥐). 환언하면 저장되어 있던 정자는 이듬해 봄에 배란되는 난자와 수정하여 초여름에 출산하게 된다. 본 연구는 월동하는 정자 두부 Plasma membrane의 성분과 활성 등 형태적 및 기능적 특성을 관찰 분석함으로써, 인공임신율을 높일 수 있는 보다 효과적인 한냉온도 정자저장방법을 모색하기 위하여 시도되었다. 동면하는 한국큰관박쥐와 햄스타 및 비동면동물(마우스)의 정자 Plasma membrane이, 실온과 한냉온도(박쥐-동면온도)에서, 생존율, 첨체반응을, 단백질분포, 능동수송에 관여되는 효소$(Na^+-K^+-ATPase)$의 활성 및 주사전자현미경적 조직화학상을 분석하였다. 본 연구에서 얻은 실험결과에 의거하면, 동면동물인 한국큰관박쥐와 햄스타 및 비동면동물인 마우스 정자의 생존율과 첨체반응율은, 실온과 한냉(박쥐-동면)온도간에 의의있는 차이를 발견할 수 없었고, 단백질 분포와 $Na^+-K^+-ATPase$ 효소활성 및 주사전자현미경적 조직화학적 소견에 있어서도 두 온도간에 의의있는 차이는 없었다. 이와 같이 실온과 한냉온도 간에 형태적 기능적 차이가 없다고 하는 사실은, 동면동물이든 비동면동물이든 Spermatozoa plasma membrane이 동면중 또는 동면 이후에 안정적인 수정을 보장해 주는 형태적 및 기능적 보호구조임을 시사해 준다.