인간 난자와 함께 배양한 인간 정자에서의 첨체반응의 유기

Abstract

[한글]

정자가 난자와 수정될수 있는 능력을 갖기 위해서는 여성생식기도에서 일정시간 머므르면서 생리적 기능적 변화를 겪어야 하는데 이 현상을 정자의 수정능력 획득 이라고 하며 또한 실제로 정자가 난자의 보호막에 침입하기 직전 또는 침입시에 정자의 첨체반응이 따라야 한다. 첨체반응은 정자 두부의 적도판대의 상부인 첨체부에 원형질막과 첨체외막이 부분적으로 융합하여 포상화되면서 첨체의 내용물인 첨체효소가 외부로 방출되는 현상이다. 따라서 체외수정 및 배아이식 프로그램에 있는 불임부부를 대상으로 남편의 정자를

체외에서 난자와 합께 배양하여 정자의 첨체반응이 유기되는지 여부를 보고 난자 함유 배양액 및 단순 배양액내에 정자 배양시 정자의 첨체반응 유기율의 차이여부를 보기 위해본 연구를 시행하였다. 배양액은 Ham's F10 배양액에 비동화 처리를 한 제대혈청을 첨가하여 사용하였고, 침체반응의 판별은 삼중염색법에 의한 광학현미경 및 주사전자현미경과 투시 전자현미경을 사용하여 시행하였으며 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 배란 유도에 의해 성장된 난포는 128개이었고 난자 채취에 의해 얻은 난자수는 91개로 난자 획득률은 71.1%이었다. 91개의 난자중 52개가 수정이 되어 57.1%의 수정률을 보였고 32가 난할을하여 난할률은 61.5%이었다.

2. 단순배양액(Ham's F10+7.5% 제대혈청)내에서 정자를 정자세정하여 1시간, 3시간, 6시간, 17시간 배양하여 각각 5.8±2.8%, 6.7±2.8%, 7.0±2.4%, 10.6±6.1%, 28.3±6.7%의 정자의 첨체반응 유기율을 보였다. 따라서 17시간 배양시 정자의 첨체반응 유기가 의

의있게 증가됨을 볼수 있었다.

3. 난자함유 배양액에서 배양된 정자군은 단순 배양액에 배양된 정자군 보다 의의 있게 높은 정자의 첨체반응 유기를 보였다(난자 함유 배양정자군: 36.7±8.5%, 단순배양액내정자군: 25.8±7.9%)

4. 수정란 및 미수정란에 따른 정자의 침체반응 유기율의 차이는 없었다(수정란함유 정자군: 32.3±8.7%, 미수정란 함유 정자군: 33.8±8.3%).

5. 주사전자현미경에 의한 정자의 첨체반응 유기는 결과 판별이 용이하지 않았다.

6. 투시전자 현미경에 의한 침체반응의 관찰에서 정자첨체의 무반응, 포상화, 첨체이탈 및 퇴행정자가 각각 31.7%, 40.9%, 11.4%, 17.9%의 결과를 보였다. 정자첨체의 무반응과 포상화정자는 삼중염색법에 의한 생존무반응 및 생존반응 정자와 높은 상관관계를 보였다.

이상의 결과로 보아 체외에서 난자에 의한 정자의 첨체반응의 유기는 단순배양액에 비해 현저히 증가됨을 볼수 있었으며 삼중염색법에의한 광학현미경하의 첨체반응의 판별은정자의 첨체반응 판별에 매우 정확한 판별방법으로 사료된다.

[영문]

Spermatozoa should stay in the female reproductive tract before obtaining fertilizing capactiy. After capacitation, motility of spermatozoa is enhanced by glucose in the female reproductive tract(hyperactivation). Proteolytic action of the acrosomal enzymes from acrosomal cap of the sperm allows the spermatozoa to

penetrate the zona pellucida and ooplasm(acrosome reaction).

This study was carried out to investigate the induction of capacitation and acrosome reaction of human spermatozoa in vitro by human oocyte in in vitro fertilization and embryo transfer cases. The rates of in vitro capacitation and acrosome reaction were compared with or without oocyte in Ham's F10 media

supplemented fetal cord serum. The capacitation and acrosome reaction of spematozoa were observed by means of electron microscopy and light microscopy with triple stain technique.

The results were as follows:

1. The number of mature follicles were 128, retrieved ova 91, fertilized ova 52, and cleaved cells 52, which yielded, ova retrieval rate, fertilization rate, and cleavage rate as 71.1%, 57.1% and 61.5%, respectively.

2. Acrosome reaction rate of spermatozoa was investigated in the Ham's F10 media supplemented fetal cord serum according to incubation time. There was a significant increase of acrosome reaction rate of spermatozoa in incubation for 17 hours(28.3±6.7%) compared with acrosome reaction rate of initial

spermatozoa(5.8±2.8%).

3. There was significant increase of acrosome reaction rate of spermatozoa in Ham's F10 media with oocyte(36.7±8.5%) in comparison with the same media without oocyte(27.8±7.9%)

4. There was no difference in the acrosome reaction rate between the presence of fertilized ova(32.3±8.7%) and unfertilized ova(33.8±8.3%).

5. It was not easy to evaluate the induction of acrosome reaction of spetmatozoa by scanning electron microscopy

6. Structural changes during the process of acrosome reaction were observed by transmission electron microscopy, which were classified into 4 types, "intact(31.7%)", "vesiculated(40.9%)". "acrosome lost(11.4%)", and "degenerated(17.9%)" spermatozoa, respectively. Intact sperm by elecron microscopy was highly correlated with unreacted live sperm by triple stain technique and vesiculated sperm was highly correlated with reacted live sperm.

In summary, acrosome reaction of spermatozoa enhanced significantly in Ham's F10 media with oocyte compared with those in the media without oocyte and triple stain technique is useful and alternative method to the electron microscopy to evaluate acrosome reaction of spermatozoa.