지난 수년간 돼지 액상정액(liquid semen)의 보급율은 크게 향상되어왔으며 양돈산업과 돈육생산의 상업적, 경제적인 가치가 증가하면서 인공수정시 사용되는 돼지 정액의 동결화에 대한 필요성이 점차 중요해지고 있다. 동결정액은 경제형질이 우수한 계통의 개량과 보존에 이용될 수 있으며 정액의 수송이 간편하고, 보존성이 짧은 액상정액의 문제점을 보완할 수 있는 장점을 지니고 있다. 그러나, 현재 동결정액을 이용한 인공수정은 액상정액과 비교하여 수태율과 산자수에 있어서 만족할 만한 수준이 아닌 것으로 보고되어 있다(Gilmore 등, 1996). ...
지난 수년간 돼지 액상정액(liquid semen)의 보급율은 크게 향상되어왔으며 양돈산업과 돈육생산의 상업적, 경제적인 가치가 증가하면서 인공수정시 사용되는 돼지 정액의 동결화에 대한 필요성이 점차 중요해지고 있다. 동결정액은 경제형질이 우수한 계통의 개량과 보존에 이용될 수 있으며 정액의 수송이 간편하고, 보존성이 짧은 액상정액의 문제점을 보완할 수 있는 장점을 지니고 있다. 그러나, 현재 동결정액을 이용한 인공수정은 액상정액과 비교하여 수태율과 산자수에 있어서 만족할 만한 수준이 아닌 것으로 보고되어 있다(Gilmore 등, 1996). 포유동물에 있어서 정자 원형질막(plasmamembrane)의 온전성(integrity)은 수정시 정자의 수정 능력 뿐만 아니라 정자의 대사작용에도 중요한 역할을 한다(Jeyendran 등, 1984). 정자가 난자안으로 들어가기 위해서는 정상적이고 기능적인 정자막이 요구된다. 그러나 동결보존과 융해는 정자막의 손상 및 정자의 운동성과 기능을 손상시킨다(Hammersted 등, 1990). 돼지 정액의 동결과 융해 과정에서 정자의 전해질 대사에 심각한 변화와 손상을 일으키며 정자 두부막의 변화를 초래한다. 또한 동결 과정중 저온 충격(cold shock)은 돼지 정자의 첨체막(acrosomal membrane)과 원형질막의 지질(lipids), 특히 인지질(phospholipids)을 방출시킨다. 정자막의 파괴는 양이온(cation)의 흡수나 방출에 장해를 받게되며, 첨체 내용물(acrosomal content) 및 대사활성에 중요한 첨체내 proteinase의 손실을 초래한다(Bwanga 등, 1991; Woelders, 1997; Rodriguez-Martinez 등, 1997). 따라서 돼지의 정자 막은 동결?융해후 정자의 활력과 생존성, 수정능력 및 대사 기능에 중요한 역할을 한다(Bwanga 등, 1991). 최근에는 동결 보존으로 인한 정자막의 지질 산화(lipid peroxidation, LPO)가 정자의 운동성, 구조적 온전성(structural integrity) 및 생존성을 급진적으로 감소시키는 것으로 보고되어 있다(Alvarez 등, 1992). 이와 같은 LPO는 대사 과정중에 발생하는 활성산소계(reactive oxygen species, ROS)의 영향으로 나타난다(Aitken, 1989; Alvarez, 1987). 포유동물의 정자는 다중 불포화 지방산(polyunsaturated fatty acid)을 많이 가지고 있지만, 상대적으로 적은 항산화제(antioxidant)를 가지고 있기 때문에 ROS의 유해한 영향에 매우 민감하게 반응한다(Lenzi 등, 1996). 따라서, 산소 대사과정을 통해 발생된 ROS은 정자막을 손상시켜 LPO를 유발한다(Alvarez 등, 1989; Jeulin 등, 1989). 최근에는 ROS로 인해 발생하는 LPO의 악영향을 완화시킬 수 있는 다양한 생물학적, 화학적 항산화제들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다(Griveau 등, 1997; Sharma 등, 1996). 최근 많은 연구에서 동결정액 제조시 동결보호제 이외에 항산화제의 첨가는 동결보존시 손상되는 정자막을 보호하고, 유해한 ROS의 발생을 억제하며 더 나아가 LPO을 완화할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 본 연구는 돼지정액의 동결효율을 높이기 위하여 시도되었으며 동결 보존액에 taurine과 α-tocopherol의 첨가가 융해후 정자의 생존성, 저장액내 정자막의 온전성, ionophore에 반응하여 야기된 첨체반응율, 정자 내?외의 ROS 발생 정도와 LPO에 미치는 영향을 알아보고자 시행하였다.
지난 수년간 돼지 액상정액(liquid semen)의 보급율은 크게 향상되어왔으며 양돈산업과 돈육생산의 상업적, 경제적인 가치가 증가하면서 인공수정시 사용되는 돼지 정액의 동결화에 대한 필요성이 점차 중요해지고 있다. 동결정액은 경제형질이 우수한 계통의 개량과 보존에 이용될 수 있으며 정액의 수송이 간편하고, 보존성이 짧은 액상정액의 문제점을 보완할 수 있는 장점을 지니고 있다. 그러나, 현재 동결정액을 이용한 인공수정은 액상정액과 비교하여 수태율과 산자수에 있어서 만족할 만한 수준이 아닌 것으로 보고되어 있다(Gilmore 등, 1996). 포유동물에 있어서 정자 원형질막(plasma membrane)의 온전성(integrity)은 수정시 정자의 수정 능력 뿐만 아니라 정자의 대사작용에도 중요한 역할을 한다(Jeyendran 등, 1984). 정자가 난자안으로 들어가기 위해서는 정상적이고 기능적인 정자막이 요구된다. 그러나 동결보존과 융해는 정자막의 손상 및 정자의 운동성과 기능을 손상시킨다(Hammersted 등, 1990). 돼지 정액의 동결과 융해 과정에서 정자의 전해질 대사에 심각한 변화와 손상을 일으키며 정자 두부막의 변화를 초래한다. 또한 동결 과정중 저온 충격(cold shock)은 돼지 정자의 첨체막(acrosomal membrane)과 원형질막의 지질(lipids), 특히 인지질(phospholipids)을 방출시킨다. 정자막의 파괴는 양이온(cation)의 흡수나 방출에 장해를 받게되며, 첨체 내용물(acrosomal content) 및 대사활성에 중요한 첨체내 proteinase의 손실을 초래한다(Bwanga 등, 1991; Woelders, 1997; Rodriguez-Martinez 등, 1997). 따라서 돼지의 정자 막은 동결?융해후 정자의 활력과 생존성, 수정능력 및 대사 기능에 중요한 역할을 한다(Bwanga 등, 1991). 최근에는 동결 보존으로 인한 정자막의 지질 산화(lipid peroxidation, LPO)가 정자의 운동성, 구조적 온전성(structural integrity) 및 생존성을 급진적으로 감소시키는 것으로 보고되어 있다(Alvarez 등, 1992). 이와 같은 LPO는 대사 과정중에 발생하는 활성산소계(reactive oxygen species, ROS)의 영향으로 나타난다(Aitken, 1989; Alvarez, 1987). 포유동물의 정자는 다중 불포화 지방산(polyunsaturated fatty acid)을 많이 가지고 있지만, 상대적으로 적은 항산화제(antioxidant)를 가지고 있기 때문에 ROS의 유해한 영향에 매우 민감하게 반응한다(Lenzi 등, 1996). 따라서, 산소 대사과정을 통해 발생된 ROS은 정자막을 손상시켜 LPO를 유발한다(Alvarez 등, 1989; Jeulin 등, 1989). 최근에는 ROS로 인해 발생하는 LPO의 악영향을 완화시킬 수 있는 다양한 생물학적, 화학적 항산화제들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다(Griveau 등, 1997; Sharma 등, 1996). 최근 많은 연구에서 동결정액 제조시 동결보호제 이외에 항산화제의 첨가는 동결보존시 손상되는 정자막을 보호하고, 유해한 ROS의 발생을 억제하며 더 나아가 LPO을 완화할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 본 연구는 돼지정액의 동결효율을 높이기 위하여 시도되었으며 동결 보존액에 taurine과 α-tocopherol의 첨가가 융해후 정자의 생존성, 저장액내 정자막의 온전성, ionophore에 반응하여 야기된 첨체반응율, 정자 내?외의 ROS 발생 정도와 LPO에 미치는 영향을 알아보고자 시행하였다.
This study was designed to evaluate the effects of taurine and α -tocopherol during freezing on the sperm characteristics and function, the level of reactive oxygen species (ROS) generation, and the level of lipid peroxidation (LPO) in frozen -thawed porcine semen. CASA (computer-aid...
This study was designed to evaluate the effects of taurine and α -tocopherol during freezing on the sperm characteristics and function, the level of reactive oxygen species (ROS) generation, and the level of lipid peroxidation (LPO) in frozen -thawed porcine semen. CASA (computer-aided sperm analysis), HOST (hypoosmotic swelling test), chemiluminescence using luminol and lucigenin, and the detection of malondialdehyde for LPO was performed in frozen-thawed porcine spermatozoa. The results obtained in these studies are as follows: 1. Taurine(25mM, 50mM), α-tocopherol(500uM, 1000uM) and the combined treatments(25mM-500uM, 50mM-1000uM) did not enhance the motility of frozen-thawed porcine spermatozoa. 2. Taurine(25mM, 50mM), α-tocopherol(500uM, 1000uM) and the combined treatments(25mM-500uM, 50mM-1000uM) did not enhance the viability of frozen-thawed porcine spermatozoa. 3. The combined treatments(50mM-1000uM) of taurine, α-tocopherol enhanced the percentage of swollen spermatozoa and acrosome reaction however, there was no significant differences. The other treatments showed no significant differences compared with the control. 4. The generation of ․O2- was not decreased by all treatments. 5. The generation of H2O2 was decreased by all treatments except taurine 50mM treatent. 6. The production of malondialehyde in frozen-thawed spermatozoa was decreased by all treatments. In conclusion, the taurine and α-tocopherol treatments during freezing reduced generation of reactive oxygen species and production of malondialdehyde in frozen-thawed porcine semen. The useful ROS savangers can minimized various damage of spermatozoa during freezing.
This study was designed to evaluate the effects of taurine and α -tocopherol during freezing on the sperm characteristics and function, the level of reactive oxygen species (ROS) generation, and the level of lipid peroxidation (LPO) in frozen -thawed porcine semen. CASA (computer-aided sperm analysis), HOST (hypoosmotic swelling test), chemiluminescence using luminol and lucigenin, and the detection of malondialdehyde for LPO was performed in frozen-thawed porcine spermatozoa. The results obtained in these studies are as follows: 1. Taurine(25mM, 50mM), α-tocopherol(500uM, 1000uM) and the combined treatments(25mM-500uM, 50mM-1000uM) did not enhance the motility of frozen-thawed porcine spermatozoa. 2. Taurine(25mM, 50mM), α-tocopherol(500uM, 1000uM) and the combined treatments(25mM-500uM, 50mM-1000uM) did not enhance the viability of frozen-thawed porcine spermatozoa. 3. The combined treatments(50mM-1000uM) of taurine, α-tocopherol enhanced the percentage of swollen spermatozoa and acrosome reaction however, there was no significant differences. The other treatments showed no significant differences compared with the control. 4. The generation of ․O2- was not decreased by all treatments. 5. The generation of H2O2 was decreased by all treatments except taurine 50mM treatent. 6. The production of malondialehyde in frozen-thawed spermatozoa was decreased by all treatments. In conclusion, the taurine and α-tocopherol treatments during freezing reduced generation of reactive oxygen species and production of malondialdehyde in frozen-thawed porcine semen. The useful ROS savangers can minimized various damage of spermatozoa during freezing.
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