Abstract
To investigate the effects of reactive oxygen species (ROS) on capacitation, acrosome reaction in human spermatozoa. Human spermatozoa were incubated with xanthine-xanthine oxidase (X-XO), $H_2O$$_2$, sodium nitroprusside (SNP) or lymphocyte. Otherwise, spermatozoa were incubated under low $O_2$ (5 ％) condition. Chlortetracycline (CTC) staining was conducted to assess capacitation and acrosome reaction. Analysis of lipid peroxidation was done by spectrophotometric determination of malondialdehyde (MDA) production in spermatozoa. $H_2O$$_2$, X-XO, SNP and lymphocyte treatment significantly increased capacitated spermatozoa within 1 h of incubation. There was no significant difference in capacitation between low- and high $O_2$ groups. In the presence of low concentration of $H_2O$$_2$, lipid peroxidation decreased significantly. However, under the high concentration of $H_2O$$_2$, lipid peroxidation significantly increased at the end of incubation compared to control. In the presence of high concentration of lymphocytes, lipid peroxidation significantly increased compared to control at 1hr of incubation. There was no significant difference in lipid peroxidation according to $O_2$ concentration examined. Acrosome reaction (AR) was evaluated by CTC staining after the progesterone challenge. In all ROS groups, AR increased compared to control. The X(100 $\mu$M) - XO (100mIU) system was the most potent to induce AR. Taken together, it suggested positive control of AR by ROS and the positive relationship between the lipid peroxidation and AR. The early onset of capacitation in the presence of ROS suggest that ROS might be a positive regulator of sperm capacitation and hyperactivation.
본 연구에서는 반응성 산소족이 수정능력획득, 칩체반응에 미치는 영향을 알아보고자 반응성 산소족으로 superoxide anion은 xanthine (X) -xanthine oxidase (XO) system을, hydroperoxide는 $H_2O$$_2$를 농도별로 처 리하였으며, nitric oxide (NO)는 NO donor인 sodium nitroprusside (SNP)를 처리하였다 또한 남성불임요인의 하나로 알려진 leukocytospermia에 대한 영향을 알아보기 위해 lymphocyte를 농도별로 처리하였고, 일반적인 배양기내 산소농도인 20% $O_2$농도를 생체내 농도와 유사한 5% $O_2$ 농도로 낮추었을 때 의 결과를 알아보고자 하였다. 수정능력 획득 정도와 첨체반응률을 알아보기 위해 chlortetracycline (CTC) 염색방법을 이용하였다. 지질과산화 정도는 정자내 malondialdehyde (MDA)의 생성량을 흡광기를 이용하여 정량하였다. $H_2O$$_2$, X-XO, SNP와 lymphocyte 처리군은 1시간 배양시에 수정능력획득률이 유의하게 증가하였으나, 저산소처리군에서는 차이가 없었다. 저 농도의 $H_2O$$_2$를 처리한 경우에는 지질과산화 정도가 감소하였으나, 고 농도에서는 대조군에 비해 유의하게 증가하였다. 고 농도의 Iymphocyte를 처리한 경우에는 1시간 처리시에 지질과산화가 유의하게 증가하였으나, 처리된 산소농도에 따른 지질과산화의 차이는 없었다. 첨체반응률의 경우, 처리한 모든 반응성 산소족에서 대조군에 비해 높은 첨체반응률을 확인하였다. X(100 $\mu$M)-XO(100mIU)의 경우가 가장 높은 첨체반응률을 나타내었다. 이러한 결과들은 반응성 산소족이 수정능력획득, 지질과산화 그리고 첨체반응에 영향을 미치는 것을 확인하여 주었다. 또한 반응성 산소족이 생성된 경우에 수정능력획득이 보다 빠르게 진행되어지는 것은 반응성 산소족이 정자의 과운동성과 수정능력획득의 중요한 조절자임을 시사한다고 사료된다.
