Effect of Antioxidants for Porcine Oocytes during In Vitro Maturation, Fertilization and Development

In recent years, an increasing number of studies on pig in vitro maturation(IVM) and in vitro fertilization(IVF) have been separated. the wide range of new technologies, including that in applied molecular genetics, has increased this interest. the production of viable porcine embryos in vitro is a prerequisites for the successful production of transgenic pigs to date. The efficiency of IVM/IVF techniques in the porcine is lower than that obtained in other species such as cattle and mouse. The several problems are generally thought to be the cause of poor results: the low rate of MPN formation derived from inadequate IVM of oocytes, the high incidence of polyspermy after IVF and cell blocking at 4 cell during embryos culture. For there reasons overcoming, many studies have been conducted to improve in vitro embryo-genic competence of oocytes. In the last several years, many maturation culture media have been evaluated and various exogenous factors such as hormones and grows factors have been tested to improve the efficiency of porcine in vitro system. In the study several antioxidants have been examined to improve in vitro fertilization and development of porcine oocytes. In this study, several antioxidants were examined to determine the effects on the development of oocytes to the cleavage, morula and blastocyst stage when added at the maturation(IVM) or in vitro fertilization(IVF) or in vitro culture(IVC) of porcine embryos. Porcine oocytes were matured, fertilized and embryos were cultured in defind conditioned medium in vitro with or without supplementation with the antioxidents of cysteine, catalase and glutathione. 1. Significant improvement of blastocyst rate (27.2％ versus 15.4％, p<0.05) were achieved when catalase(500U/$m\ell$) were added to TCM-199 medium and morula rate(72.0％ versus 53.9％, p<0.05) were significantly higher when glutathione(1.0mM/$m\ell$) were added to TCM-199 medium than those of control. 2. In mTBM medium for oocytes fertilization, the addition of cysteine, catalase and glutathione had no positive effect on embryonic development. glutathione had no positive effect on embryonic development. In conclusion, this study shows that addition of catalase, gluththione during IVM improved the rate of porcine embryo development.

돼지 난포란으로부터 체외수정란의 생산에 있어서 항산화제의 첨가가 배 발달에 미치는 효과

포유동물 난자의 체외수정은 외래유전자 도입에 의한 형질전환동물 생산과 우수한 형질을 가진 개체의 보존, 인간의 불임연구 등과 같은 수정란이식 기술로서 널리 이용되고 있다. 돼지 난포란을 이용한 체외수정란의 생산은 초기단계인 체외성숙 기술의 미확립, 그로인한 체외수정 시 높은 다정자 침입율과 불완전한 웅성전핵 형성 몇 체외발달능 정지현상(cell blocking) 등 어려움 때문에 아직도 다른 가축보다 양질의 수정란을 생산하기가 어려운 것으로 알려져 있다. 이와 같은 것을 해결하기 위하여 많은 연구자들은 배양액내에 hormon, growth factor, antioxdants 등과 같은 외인성 인자들을 첨가하고 있다. 이들 인자 중 antioxdant는 free radical을 소거하고 과산화물 생성을 억제하여 난자를 산화적 스트레스로부터 보호한다. 따라서 본 연구는 돼지 난포란으로부터 체외수정란의 생산에 있어서 배양액내 cysteine, catalase 및 glutathione의 첨가가 체외성숙, 체외수정 및 체외배양에 어떤 영향을 미치는지를 검토하였다. 실험 1은 체외성숙용 배양액인 TCM-199 용액에 catalase(100, 200, 500U/$m\ell$)와 glutathione(0.5, 1.0, 1.5mM/$m\ell$)의 첨가, 실험 2는 성숙된 난자의 체외수정용 배양액인 mTBM 용액에 cysteine(0.1, 1.6, 1.0mM/$m\ell$), catalase(100, 200, 500U/$m\ell$)와 glutathione(0.5, 1.0, 1.5mM/$m\ell$)의 첨가, 실험 3은 체외성숙 및 체외수정된 난자의 체외배양용 배양액인 NCSU-23 용액에 cysteine(0.1, 1.6, 1.0mM/$m\ell$), catalase(100, 200, 500U/$m\ell$)와 glutathione(0.5, 1.0, 1.5mM/$m\ell$)을 첨가하여 배반포로의 배 발달율을 관찰하였던 결과는 다음과 같다. 1. 체외성숙시 catalase의 경우는 500U 첨가군의 27.2%로 무첨가군의 15.4%보다 유의하게 높았다(p<0.05). 한편 glutathione의 경우 배반 포로의 배 발달율은 무첨가군과의 차이는 없었다. 그러나 1.0mM 첨가군에서 상실배까지의 배 발달율인 72%는 무첨가군의 53.9%보다 유의하게 높았다(p<0.05). 2. 체외수정시 여러 종류의 항산화제 첨가는 첨가하는 농도와 관계없이 배반포로의 배 발달율은 무첨가군과 차이가 없었다. 3. 체외배양시 여러 종류의 항산화제 첨가는 첨가하는 농도와 관계없이 배반포로의 배 발달율은 무첨가군과 차이가 없었다. 이상의 결과를 종합적으로 하면 돼지 난포란을 이용한 배반포의 체외생산에 있어서 배양액내 항산화제의 첨가는 체외성숙단계에서만 효과적이었다. 이것은 아마도 항산화제가 체외성숙 시 난포란 내에서 일어나는 여러 가지 생화학 반응의 처리시간과 관련하여 활성화시킴으로써 난포란의 생존력을 높인 것이라고 사료되기 때문에 앞으로는 돼지 난포란의 효율적인 체외성숙에 대해서 배양액내 첨가물질은 물론 나아가서 방법론적인 측면에서 더욱 연구되어져야 할 것이다.