OPU 채란계절이 한우의 난자 품질 및 발달 능력에 미치는 영향 Effect of Collection Seasons on the Oocyte Quality and Developmental Competence of Oocytes Derived from Korean Native Cows (Hanwoo) by Ovum Pick-Up원문보기
본 연구에서 한우를 공란우로 사용하여 OPU 방법으로 가장 더운 계절의 hot season과 선선한 cool season의 두 계절의 차이에 따른 생성된 난포의 수, 난자 회수율, 난자 등급율, 수정율 및 배반포 발달 능력을 분석하여, 두 계절이 공란우의 번식 능력에 미치는 영향에 관하여 조사하였다. 1. 계절의 영향이 OPU 공란우의 난포 생성 수에 미치는 결과는 난포 생성 개수는 1154개($18.32{\pm}2.26$), 971개($15.41{\pm}3.34$)로 hot season 그룹이 유의적으로 높은 것을 알 수 있었다(p<0.05). 2. 계절에 따른 난자 수 및 난자 회수율은 hot season 그룹의 475개($7.54{\pm}3.14$), 41.16%로 cool season 그룹 448개($7.11{\pm}3.42$), 46.14%와 비교하여 유의적인 차이가 없었다(p<0.05). 3. OPU를 통하여 회수된 두 계절별 난자 등급은 Grade A는 Hot season 그룹 110개($1.75{\pm}1.86$), Cool season 그룹 63개($1.00{\pm}1.46$)로 hot season 그룹이 cool season 그룹과 비교하여 유의적으로 높았다(p<0.05). 하지만 다른 등급인 Grade B는 87개($1.38{\pm}1.60$) vs. 97개($1.54{\pm}1.39$), Grade C는 166개($2.63{\pm}2.43$) vs. 170개($2.70{\pm}2.04$), Grade D는 112개($1.78{\pm}2.65$) vs. 118개($1.87{\pm}1.86$)로 hot season과 cool season 간의 유의적인 차이를 보이지 않았다(p<0.05). 4. 계절에 따른 체외 수정 후의 수정률은 hot season과 cool season 각각 242(66.67%)와 209(63.3%), 배반포 발달율 214(58.95%) vs. 188(56.97%)로 수정률과 배반포 발달율은 유의적인 차이가 없었다(p<0.05). 본 연구의 결과로 계절에 따른 영향에 의해 공란우의 난포생성수와 A등급의 난자 출현율에서 유의적인 차이를 보였다. 하지만 나머지 등급의 난자 출현율, 수정률 및 배반포 발달율은 차이가 없는 것으로 보아, 계절의 차이로 인한 한우 공란우의 번식 능력에 미치는 영향은 미비하다고 판단된다.
본 연구에서 한우를 공란우로 사용하여 OPU 방법으로 가장 더운 계절의 hot season과 선선한 cool season의 두 계절의 차이에 따른 생성된 난포의 수, 난자 회수율, 난자 등급율, 수정율 및 배반포 발달 능력을 분석하여, 두 계절이 공란우의 번식 능력에 미치는 영향에 관하여 조사하였다. 1. 계절의 영향이 OPU 공란우의 난포 생성 수에 미치는 결과는 난포 생성 개수는 1154개($18.32{\pm}2.26$), 971개($15.41{\pm}3.34$)로 hot season 그룹이 유의적으로 높은 것을 알 수 있었다(p<0.05). 2. 계절에 따른 난자 수 및 난자 회수율은 hot season 그룹의 475개($7.54{\pm}3.14$), 41.16%로 cool season 그룹 448개($7.11{\pm}3.42$), 46.14%와 비교하여 유의적인 차이가 없었다(p<0.05). 3. OPU를 통하여 회수된 두 계절별 난자 등급은 Grade A는 Hot season 그룹 110개($1.75{\pm}1.86$), Cool season 그룹 63개($1.00{\pm}1.46$)로 hot season 그룹이 cool season 그룹과 비교하여 유의적으로 높았다(p<0.05). 하지만 다른 등급인 Grade B는 87개($1.38{\pm}1.60$) vs. 97개($1.54{\pm}1.39$), Grade C는 166개($2.63{\pm}2.43$) vs. 170개($2.70{\pm}2.04$), Grade D는 112개($1.78{\pm}2.65$) vs. 118개($1.87{\pm}1.86$)로 hot season과 cool season 간의 유의적인 차이를 보이지 않았다(p<0.05). 4. 계절에 따른 체외 수정 후의 수정률은 hot season과 cool season 각각 242(66.67%)와 209(63.3%), 배반포 발달율 214(58.95%) vs. 188(56.97%)로 수정률과 배반포 발달율은 유의적인 차이가 없었다(p<0.05). 본 연구의 결과로 계절에 따른 영향에 의해 공란우의 난포생성수와 A등급의 난자 출현율에서 유의적인 차이를 보였다. 하지만 나머지 등급의 난자 출현율, 수정률 및 배반포 발달율은 차이가 없는 것으로 보아, 계절의 차이로 인한 한우 공란우의 번식 능력에 미치는 영향은 미비하다고 판단된다.
Implementation of smart embryo technologies in cattle e.g. ovum pick-up followed by in vitro embryo production (OPU-IVP). Seasonal variation is important factor for follicular growth, oocytes quality, quantity and developmental competence. Therefore the aim of present study was carried out to invest...
Implementation of smart embryo technologies in cattle e.g. ovum pick-up followed by in vitro embryo production (OPU-IVP). Seasonal variation is important factor for follicular growth, oocytes quality, quantity and developmental competence. Therefore the aim of present study was carried out to investigated whether the seasons (hot and cool) effect on follicular development, oocyte recovery and subsequent embryo development. Follicular oocytes were aspirated from Korean native cows (Hanwoo) by the ovum pick-up (OPU) method, which was performed 24 times during two different seasons, the hot (July to September) and cool (October to December), from OPU donors. The recovered oocytes were classified according to morphological categories and used for in vitro embryo production (IVEP). The mean number of total follicles was significantly higher (p<0.05) during the hot season ($18.32{\pm}2.26$) compared to cool season ($15.41{\pm}3.34$). Furthermore, seasons did not significantly effect on the number of oocytes recovered (hot season: 41.16% vs. cool season: 46.14%). However, the average number of Grade A oocytes was significantly greater during hot ($1.75{\pm}1.86$) season compared to the cool season ($1.00{\pm}1.46$), but there was no significant difference of other grades oocytes. The cleavage rate (hot: 66.67% vs. cool: 63.3%) and embryo development (hot: 58.95% vs. cool: 56.97%) did not differ significantly between the seasons. In conclusion, the results of present study suggest that the season (hot and cool) does not have effects on the oocyte recovery and embryo developmental competence of in vitro cultured embryos.
Implementation of smart embryo technologies in cattle e.g. ovum pick-up followed by in vitro embryo production (OPU-IVP). Seasonal variation is important factor for follicular growth, oocytes quality, quantity and developmental competence. Therefore the aim of present study was carried out to investigated whether the seasons (hot and cool) effect on follicular development, oocyte recovery and subsequent embryo development. Follicular oocytes were aspirated from Korean native cows (Hanwoo) by the ovum pick-up (OPU) method, which was performed 24 times during two different seasons, the hot (July to September) and cool (October to December), from OPU donors. The recovered oocytes were classified according to morphological categories and used for in vitro embryo production (IVEP). The mean number of total follicles was significantly higher (p<0.05) during the hot season ($18.32{\pm}2.26$) compared to cool season ($15.41{\pm}3.34$). Furthermore, seasons did not significantly effect on the number of oocytes recovered (hot season: 41.16% vs. cool season: 46.14%). However, the average number of Grade A oocytes was significantly greater during hot ($1.75{\pm}1.86$) season compared to the cool season ($1.00{\pm}1.46$), but there was no significant difference of other grades oocytes. The cleavage rate (hot: 66.67% vs. cool: 63.3%) and embryo development (hot: 58.95% vs. cool: 56.97%) did not differ significantly between the seasons. In conclusion, the results of present study suggest that the season (hot and cool) does not have effects on the oocyte recovery and embryo developmental competence of in vitro cultured embryos.
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문제 정의
본 연구에서 한우를 공란우로 사용하여 OPU 방법으로 가장 더운 계절의 hot season과 선선한 cool season의 두 계절의 차이에 따른 생성된 난포의 수, 난자 회수율, 난자 등급율, 수정율 및 배반포 발달 능력을 분석하여, 두 계절이 공란우의 번식 능력에 미치는 영향에 관하여 조사하였다.
이에 본 연구는 OPU를 실시하는 계절의 온도에 따라 공란 우의 난포 생성, 난자 품질과 발달 능력에 미치는 영향을 확인하고자 실시하였다.
제안 방법
난자 회수를 위한 난포란의 채란은 1주일에 2회, 3∼4일 간격(진 등, 2010; 최 등, 2011)으로, 3개월 간 24회 채란을 실시하였다.
2∼3개의 난포 흡입 후에 배지로 세척하여 혈액과 엉켜 붙는 현상을 방지하였으며, 난포의 흡입이 끝날 때까지 반복하였다. 또한 10 IU Heparin을 첨가하여 엉켜 붙는 현상을 더욱 줄이도록 하였다. 이렇게 채취된 체내 유래 난자는 세포질의 색깔과 난구 세포 평가에 근거하여 Grade 1∼4까지 분류하였다(Fig.
성숙 배양액(TCM-199)에 10%(vol/vol) fetal bovine serum(FBS, Gibco), 호르몬 (10 μg/ml FSH, 1 μg/ml estradiol-17β)과 항생제(100 U/ml penicillin G, 100 μg/ml streptomycin)을 첨가하여 체외 성숙을 유도하였고, 이와 같이 준비된 체외 성숙 배양액은 18시간 이상 전 배양을 실시하여 평형을 유도하였다.
초음파 진단기는 준비된 transducer guide 내에 장착되어 있고, guide는 질 내로 삽입하여 난소의 난포를 관찰할 수 있게 고안되었다. 직장 검사용 장갑을 착용하고 난소를 미리 점검한 후, 질 벽을 통해 난소를 견인하여 transducer에 최대로 밀착시킨 후 난포를 확인한다. 그런 다음 18 G 일회용 needle을 삽입하여 monitor 상에 needle을 횡 절단할 수 있도록 위치시켰다.
체외 성숙은 TCM-199 배양액에 난포란을 난구세포의 충실도에 따라 Grade 1, 2, 3, 4로 구분(Fig. 3; Merton 등, 2003; Petyim 등, 2003)하여 98∼99% 습도, 38.5℃, 5% CO2 배양기에서 23∼24시간 동안 배양을 실시하여 난구세포의 팽창과 세포질의 충실도 등으로 체외 성숙을 판정하여 체외 수정에 공시 여부를 판단하였다.
체외 수정 18∼22시간 후에 3 mg/ml BSA 첨가된 CR1aa 배양액으로 2∼3회세척한 후 3일간 체외 배양을 실시하여 분할이 일어난 수정란만을 선발하여 10% FBS가 첨가된 CR1aa 배양액으로 2차 체외배양을 3일간 한 후 배반포를 생산하였다(Fig. 4).
체외 수정 배양액에 6 mg/ml BSA를 첨가하고, 항생제(100 IU/ml penicillin, 100 μg/ml streptomycin)를 첨가한 배양액을 5 ml 분주하여, 배양기에서 18시간 전 배양을 실시하여 평형을 유도하였다.
체외 수정 시 액체 질소에서 한우 동결 정액 straw를 꺼내어서 36℃에서 1분간 융해 후 10 ml 정자 세척액 (D-PBS, Gibco)에 넣은 후 1,800 rpm에서 5분간 원심분리를 하여서 정자 펠렛을 얻은 다음 20 μg/ml heparin을 넣어 배양기에서 15분간 수정능 획득을 시킨 후 수정능이 획득된 정자의 최종 농도가 1 × 106 sperms/ml가 되도록 한 후, 98∼99% 습도, 38.5℃, 5% CO2 배양기에서 난자와 같이 넣은 후 24시간 동안 체외 수정을 유도하였다.
초음파 화상에서 난포가 완전히 사라질 때까지 vacuum pump를 작동시켜 음압을 유지시켜 2∼6 mm의 난자를 흡입하게 하였다(Fig. 1 & 2).
대상 데이터
본 연구는 가장 날씨가 더운 7월부터 9월까지를 Hot season, 10월부터 12월까지 Cool season으로 두 그룹으로 나누어, 각 그룹 당 공란우 4두를 사용하였다. 난자 회수를 위한 난포란의 채란은 1주일에 2회, 3∼4일 간격(진 등, 2010; 최 등, 2011)으로, 3개월 간 24회 채란을 실시하였다.
분류된 난자의 체외 성숙은 Deb 등(2011)의 방법으로 진행하였다. 성숙 배양액(TCM-199)에 10%(vol/vol) fetal bovine serum(FBS, Gibco), 호르몬 (10 μg/ml FSH, 1 μg/ml estradiol-17β)과 항생제(100 U/ml penicillin G, 100 μg/ml streptomycin)을 첨가하여 체외 성숙을 유도하였고, 이와 같이 준비된 체외 성숙 배양액은 18시간 이상 전 배양을 실시하여 평형을 유도하였다.
성능/효과
1. 계절의 영향이 OPU 공란우의 난포 생성 수에 미치는 결과는 난포 생성 개수는 1154개(18.32 ± 2.26), 971개(15.41 ± 3.34)로 hot season 그룹이 유의적으로 높은 것을 알 수 있었다(p<0.05).
2. 계절에 따른 난자 수 및 난자 회수율은 hot season 그룹의 475개(7.54 ± 3.14), 41.16%로 cool season 그룹 448개(7.11 ± 3.42), 46.14%와 비교하여 유의적인 차이가 없었다(p<0.05).
3. OPU를 통하여 회수된 두 계절별 난자 등급은 Grade A는 Hot season 그룹 110개(1.75 ± 1.86), Cool season 그룹 63개(1.00 ± 1.46)로 hot season 그룹이 cool season 그룹과 비교하여 유의적으로 높았다(p<0.05).
4. 계절에 따른 체외 수정 후의 수정률은 hot season과 cool season 각각 242(66.67%)와 209(63.3%), 배반포 발달율 214(58.95%) vs. 188(56.97%)로 수정률과 배반포 발달율은 유의적인 차이가 없었다(p<0.05).
Hot season 그룹은 7월부터 9월까지, Cool season 그룹은 10월부터 12월까지 진행한 결과, 총 난포 생성 개수는 1,154 개(18.32 ± 2.26), 971(15.41 ± 3.34)개로 Hot season 그룹이 유의적으로 높았다(p<0.05).
OPU를 통하여 회수된 난자 등급은 Grade A는 hot season 그룹 110개(1.75 ± 1.86), cool season 그룹 63개(1.00 ± 1.46)로 hot season 그룹이 cool season 그룹과 비교하여 유의적으로 높은 것으로 나타났다(p<0.05).
결론적으로 우리의 연구 결과는 한우에서 두 계절(hot and cool season)간의 난포 수와 난자의 A등급 출현율은 hot season에서 높게 나타났지만, 채란된 난자의 수와 회수율, 체외 수정률 및 배반포 발달 능력은 차이를 보이지 않았다. 이에 두 계절 차이에 따른 번식 능력에 미치는 영향은 미비한 것으로 사료된다.
2였다. 그러나 본 연구에서는 hot season 동안 공란우에서 생성된 난포 수와 채란된 난자의 A등급의 비율은 cool season보다 높았다. 계절의 영향에 의한 난자의 회수율은 난자 채란 기법의 차이는 있지만, 기존의 과배란 처리 기법을 이용한 손 등(2008)의 연구 결과와 같이 계절에 따른 난자 회수율의 차이를 보이지 않았다.
또한 젖소에서 온습도 지수(Temperature humidity index: THI)가 71 기점으로 수정률이 감소되는 것으로 보고되었다(Bruno 등, 2009). 본 연구에서의 Hot season은 평균 온습도 지수(THI)가 번식 능력에 영향을 미칠수 있는 73.2였다. 그러나 본 연구에서는 hot season 동안 공란우에서 생성된 난포 수와 채란된 난자의 A등급의 비율은 cool season보다 높았다.
본 연구의 결과로 계절에 따른 영향에 의해 공란우의 난포 생성수와 A등급의 난자 출현율에서 유의적인 차이를 보였다. 하지만 나머지 등급의 난자 출현율, 수정률 및 배반포 발달율은 차이가 없는 것으로 보아, 계절의 차이로 인한 한우 공란우의 번식 능력에 미치는 영향은 미비하다고 판단된다.
따라서 열 스트레스가 직간접적으로 번식 능력에 영향을 미치는 것으로 보인다. 하지만 본 연구에서는 각 그룹 간의 동일한 사양 관리 및 사육 환경을 조성을 해줌으로써, 열 스트레스와 같은 계절의 영향적인 부분을 극복할 수 있다는 것을 제시하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
높은 기온이 소의 수정률 감소를 발생시키는 까닭은 무엇인가?
또한, 소의 배아 생존율은 시원한 계절보다 더운 계절이 낮은 것으로 나타났다(Monty Jr와 Racowsky, 1987). 이러한 현상은 열 스트레스가 난포 발달의 스테로이드 생산과 유전자 발현의 패턴을 변화시킴으로써 난자의 품질을 저해하여 발생된다고 보고되었다(Hansen, 2007). 난자의 능력에 높은 온도의 직접적인 영향은 체외 배양에서 증명되었다.
Ovum Pick-Up 기술이 갖는 장점은 무엇인가?
초음파 유도 난자 채취 또는 Ovum Pick-Up(OPU)은 체외 배아 생산과 함께 점차적으로 소의 개량 및 육종 사업에 상용 화되고 있다(Van Wagtendonk-de Leeuw, 2006; Mapletoft와 Hasler, 2005). 이 기술은 생식 능력을 감소하지 않고, 같은 암소에서 난자를 반복적으로 회수할 수 있다. 또한 OPU 기술은 임신 초기에 채란을 하여도 태아의 발달에 해로운 영향을 주지 않는다(Meintjes 등, 1993). 하지만 새로 생겨나는 난포의 수는 계절에 따라 다르다는 보고(McNatty 등, 1984; Boni 등, 1997)와 OPU 기술로 체외 생산된 배아의 비율도 채란 전 열스트레스에 노출된 소에서 난자를 회수할 때 감소하는 것으로 나타났다(Torres-Júnior 등, 2008).
여름 동안 도축된 젖소의 난포에서 채취된 난자는 체외에서 어떤 양상을 보이는가?
고온으로 인한 열 스트레스는 OPU를 사용하여 회수된 난자의 발달 능력과 품질을 감소시 키는 것으로 보고되었다(Rocha 등, 1998). 또한 여름 동안에 도축된 젖소의 난포에서 채취된 난자는 체외 성숙(IVM)과 체외 수정(IVF) 후 배반포 발달 능력이 감소되는 것이 입증되었다(Al-Katanani 등, 2002). 또한 젖소에서 온습도 지수(Temperature humidity index: THI)가 71 기점으로 수정률이 감소 되는 것으로 보고되었다(Bruno 등, 2009).
참고문헌 (26)
Al-Katanani Y, Paula-Lopes F and Hansen PJ. 2002. Effect of season and exposure to heat stress on oocyte competence in Holstein cows. J. Dairy Sci. 85:390-396.
Badinga L, Collier R, Thatcher W and Wilcox C. 1985. Effects of climatic and management factors on conception rate of dairy cattle in subtropical environment. J. Dairy Sci. 68:78- 85.
Boni R, Roelofsen M, Pieterse M, Kogut J and Kruip T. 1997. Follicular dynamics, repeatability and predictability of follicular recruitment in cows undergoing repeated follicular puncture. Theriogenology 48:277-289.
Bruno RG, Rutigliano H, Cerri RL, Robinson PH and Santos JE. 2009. Effect of feeding yeast culture on reproduction and lameness in dairy cows under heat stress. J. Dairy Sci. 113:11-21.
Deb GK, Dey SR, Bang JI, Cho SJ, Park HC, Lee JG and Kong IK. 2011. 9-cis retinoic acid improves developmental competence and embryo quality during in vitro maturation of bovine oocytes through the inhibition of oocyte tumor necrosis factor-alpha gene expression. J. Anim. Sci. 89:2759-2767.
Hansen PJ. 2007. Exploitation of genetic and physiological determinants of embryonic resistance to elevated temperature to improve embryonic survival in dairy cattle during heat stress. Theriogenology 68:S242-S249.
Hernandez-Ceron J, Chase CC Jr and Hansen PJ. 2004. Differences in heat tolerance between preimplantation embryos from Brahman, Romosinuano, and Angus breeds. J. Dairy Sci. 87:53-58.
Kendrick KW, Bailey TL, Garst AS, Pryor AW, Ahmadzadeh A, Akers RM, Eyestone WE, Pearson RE and Gwazdauskas FC. 1999. Effects of energy balance of hormones, ovarian activity, and recovered oocytes in lactating Holstein cows using transvaginal follicular aspiration. J. Dairy Sci. 82: 1731-1741.
Mapletoft R and Hasler J. 2005. Assisted reproductive technologies in cattle:a review. Revue Scientifique et Technique- Office International des Epizooties 24:393-403.
McNatty KP, Hudson N, Gibb M, Henderson KM, Lun S, Heath D and Montgomery GW. 1984. Seasonal differences in ovarian activity in cows. J. Endocrinol. 102:189-198.
Meintjes M, Bellow M, Broussard J, Paul J and Godke R. 1993. Transvaginal aspiration of bovine oocytes from hormonetreated pregnant beef cattle for IVF. Theriogenology 39: 266(abstr.).
Merton J, De Roos A, Mullaart E, De Ruigh L, Kaal L, Vos P and Dieleman S. 2003. Factors affecting oocyte quality and quantity in commercial application of embryo technologies in the cattle breeding industry. Theriogenology 59: 651-674.
Monty Jr D and Racowsky C. 1987. In vitro evaluation of early embryo viability and development in summer heat-stressed, superovulated dairy cows. Theriogenology 28:451-465.
Payton RR, Romar R, Coy P, Saxton AM, Lawrence JL and Edwards JL. 2004. Susceptibility of bovine germinal vesiclestage oocytes from antral follicles to direct effects of heat stress in vitro. Biol. Reprod. 71:1303-1308.
Petyim S, Bage R, Hallap T, Bergqvist A, Rodriiguez-Martinez H and Larsson B. 2003. Two different schemes of twiceweekly ovum pick-up in dairy heifers:effect on oocyte recovery and ovarian function. Theriogenology 60:175-188.
Rocha A, Randel R, Broussard J, Lim J, Blair R, Roussel J, Godke R and Hansel W. 1998. High environmental temperature and humidity decrease oocyte quality in Bostaurus but not in Bostaurus cows. Theriogenology 49:657-665.
Rosenkrans CF Jr, Zeng GQ, McNamara GT, Schoff PK and First NL. 1993. Development of bovine embryos in vitro as affected by energy substrates. Biol. Reprod. 49:459-462.
Roth Z. 2008. Heat stress, the follicle, and its enclosed oocyte: mechanisms and potential strategies to improve fertility in dairy cows. Reproduction in Domestic Animals 43:238-244.
Roth Z and Hansen PJ. 2004. Involvement of apoptosis in disruption of developmental competence of bovine oocytes by heat shock during maturation. Biol. Reprod. 71:1898-1906.
Torres-Junior JdS, Pires M, De Sa W, Ferreira AdM, Viana JHM, Camargo Luiz Sergio de Almeida Ramos AdA, Folhadella I, Polisseni J and De Freitas C. 2008. Effect of maternal heat-stress on follicular growth and oocyte competence in Bos indicus cattle. Theriogenology 69:155-166.
Van Wagtendonk-de Leeuw A. 2006. Ovum pick up and in vitro production in the bovine after use in several generations: a 2005 status. Theriogenology 65:914-925.
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