초록
본 연구는 종모우의 정자수정능력 평가방법의 개발과 정자 기능 및 성상 변화에 영향을 미치는 요인을 알아보기 위하여 시행하였다. 동결-융해된 종모우 정액을 대상으로 정자의 운동성과 정자의 형태를 분석하였고, 정자의 기능 검 사 항목으로서 체외수정(IVF), HOST, Ca-ionophore에 의한 첨체반응율, 정자의 ROS 측정을 위한 luminol, lucigenin-dependent chemiluminescence, LPO 분석을 위한 malondialdehyde의 측정 및 TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase(TdT) dUTP nick end labelling) 기법을 이용한 정자의 DNA fragmentation를 측정하였으며 이들 각각의 조사 항목들의 분석치들과 체외수정율 및 배발생율과의 상관관계를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 고수정군과 저수정군의 체외수정율과 배반포 발생율의 평균은 각각 64.4%와 34.3%, 18.50%와 6.2%였으며 두 군간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(P<0.05). 고수정군과 저수정군의 정자운동성과 첨체반응률은 각각 평균79.0 %와 66.2%, 40.7%와 22.9%로 두 군간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였으나(P<0.05), 정상형태 정자의 비율과 HOST는 각각 평균 94.6%와 92.7%, 69.4%와 59.8%로 두 군간 유의한 차이를 보이지 않았다. 2. Luminol dependent chemiluminescence, LPO 및 DNA fragmentation의 평균은 고수정군과 저수정군에 있어서 각각 6.4와 6.5, 2.Onmol와 3.Inmol 및 2.6%와 7.4%로 두 군간 통계학적으로 유의한 차이를 보였으나(P<0.05), lucigenin dependent chemiluminescence는 4.7와 4.6로 두 군간 유의한 차이를 보이지 않았다. 3. 체외 수정율은 정자의 운동성 및 첨체반응율과 통계학적으로 유의한 정(positive)의 상관관계(r=0.87, p<0.01; r=0.81, p<0.05)를 나타내었으며, luminol dependent chemiluminescence, lipid peroxldation 및 DNA fragmentation과는 통계학적으로 유의한 부(negative)의 상관관계 (r= -0.81, p<0.05; r: -0.74, p<0.05; r : 0.81, p<0.05)를 나타내었다. 그러나 체외수정율은 정상형태 정자의 비율, HOST 및 lucigenin dependent chemiluminescence와는 유의한 상관 관계를 나타내지 않았다. 4. 배반포 발생율은 첨체반응율과 통계학적으로 유의한 정의 상관관계(r=0.71, p<0.05)를 나타내었으며, luminol dependent chemiluminescence, lipid peroxidation 및 DNA fragmentation과는 통계학적으로 유의한 부의 상관관계(r= -0.71, p<0.05; r= -0.89, p<0.01; r= -0.71, P<0.05)를 나타내었다. 배반포 발생율은 정자의 운동성, 정상형태 정자의 비율 및 HOST, lucigenin dependent chemilumihescence와는 유의한 상관관계를 나타내지 않았다. 이상의 결과를 종합해 보면 정액질의 저하에 ROS의 영향이 밀접히 연관되어 있음을 알 수 있으며, 또한 본 연구에서 적용된 기법들은 정액질의 평가 및 정자 수정능력 향상을 위한 기술개발에 있어서 유용한 평가 방법으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
The objective of this study was to develop an in vitro assessment of sperm fertilizing capacity of bulls and investigate the factors influencing sperm function and characteristics of frozen-thawed bovine spermatozoa. in vitro fertilization (IVF), the evaluation of motility and normal morphology, HOST (hypoosmotic swelling test), Ca-ionophore induced acrosome reaction, luminol and lucigenin-dependent chemiluminescence for the measurement of reactive oxygen species (ROS), the measurement of malondialdehyde formation for the analysis of lipid peroxidation (LPO), and the evaluation of DNA fragmentation using the method of 747-mediated nick end labelling (TUNEL) by flow cytometry were performed in frozen-thawed bovine spermatozoa. Correlations between the rates of fertilization, blastocyst formation after IVF and the values of respective assays were investigated. 1. IVF rate and blastocyst formation rate averaged 64.4% and 34.3% for spermatozoa from high -fertility bull group and averaged 18.5% and 6.2% for spermatozoa from low-fertility bull group, respectively. There were significantly different between two bull groups. Sperm motility and percentage acrosome reaction averaged 79.0% and 66.2% for spermatozoa from high-fertility bull group and averaged 40.7% and 22.9% for spermatozoa from low-fertility bull group, respectivitely. There were not different between two bull groups. 2. Luminol depenent chemiluminescence, LPO and DNA fragementation averaged 6.4, 2.0 nmol and 2.6% from spermatozoa from high-fertility bull group and averaged 6.5, 3.1 nmol and 7.4% for spermatozoa from low-fertility bull group, respectively. There were significantly different between two bull groups. There was no significant difference in lucigenin dependent chemiluminescence between two bull groups. 3. Fertilization rate was positively correlated with motility and the rate of Ca-ionophore induced acrosome reaction, but negatively correlated with the frequency of luminol-dependent chemiluminescence, the rate of LPO, and the percentage of sperm with DNA fragmentation. There was no correlation between fertilization rate and the percentage of swollen spermatozoa, normal morphology, and the frequency of lucigenin-dependent chemiluminescence. 4. Blastocyst formation rate was positively correlated with the rate of Ca-ionophore induced acrosome reaction, but negatively correlated with the frequency of luminol-dependent chemiluminescence, the rate of LPO, and the percentage of sperm with DNA fragmentation. There was no correlation between blastocyst formation rate and motility, the percentage of swollen spermatozoa, normal morphology, and the frequency of lucigenin-dependent chemiluminescence. In conclusion, these data suggest that ROS significantly impact semen quality. The assays of this study may provide a basis fur improving in vitro assessment of sperm fertilizing capacity.