본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

돼지 체외성숙란 및 수정란에서 미토콘드리아 특이적 Rhod-2 발현 양상 확인

Confirmation of Mitochondrial Specific Rhod-2 Expression Patterns in Matured and Fertilized Porcine Oocytes In Vitro

1

조회

0

다운로드

0

인용

0

참고문헌

키워드

주제분류축산학

초록

미토콘드리아는 세포질 칼슘 항상성 및 ATP생산에 중요한 역할을 하는 세포 소기관으로 이러한 미토콘드리아의 기능은 성숙과 수정 그리고 배 발달에 매우 중요한 역할을 한다. 미토콘드리아 칼슘 축적은 기능장애를 일으킨다. 그러나 돼지 체외성숙란 및 수정란에서 미토콘드리아 칼슘 변화의 관련성에 관한 연구는 보고된 적이 없다. 본 연구의 목적은 미토콘드리아 칼슘 지시자로 알려진 Rhod-2 염색을 이용하여 성숙란 및 수정란에서 미토콘드리아 칼슘 축적의 변화를 확인하였다. 형태학적 모습의 기준을 통해 난구세포의 세포층과 세포질의 균질도를 바탕으로 G1과 G2로 나누어서 체외성숙을 진행하였다. 이후 두 그룹에서 핵 성숙율을 비교하였을 때, G2가 G1에 비해 낮게 나타났다(p<0.001). 돼지 체외성숙란 및 수정란에서 평균적인 Rhod-2 spot의 수는 G1보다 G2에서 더 많이 나타났다(6시간째 체외수정란: p<0.05). 다음으로 Rhod-2 spot수에 따른 난모세포의 비율을 확인하기 위해 Rhod-2 spot의 수를 4개의 군(n<10, 10≤n<20, 20≤n<30, 그리고 30≤n)으로 나누어 해당 난모세포의 비율을 확인하였다. 체외성숙란 및 체외수정란 모두 G1이 G2에 비해 10개 미만(n<10)인 Rhod-2 spot의 수를 가지는 난모세포가 많았으며, 체외수정란에서는 유의적으로 높았다(p<0.05). 마지막으로 체외성숙란 및 수정란에서 Rhod-2 intensity값을 측정하여 두 그룹을 비교하였을 때, G2가 G1에 비해 유의적으로 높은 것을 확인 할 수 있었다(성숙란; p<0.001 그리고 수정란; p<0.05). 본 연구의 결과를 토대로 돼지에서 미성숙 난포란의 형태학적인 품질은 체외성숙 및 체외수정 과정 동안 미토콘드리아 내 칼슘 축적과 관련이 있음을 확인하였다.

Abstract

Mitochondria plays an important role in regulating cytoplasmic calcium (Ca2+) homeostasis for ATP production during early embryonic development in mammals. Accumulation of mitochondrial Ca2+ induces mitochondrial dysfunctions. However, its relevance with change of mitochondrial Ca2+ in matured and fertilized oocytes has not been reported. The aim of this study was to identify the changes of mitochondrial Ca2+ level by using Rhod-2 staining analysis which is known as mitochondrial Ca2+ indicator in matured and fertilized oocytes in vitro. Here, we divided into two groups (Group 1: G1, compact cumulus cells and homogeneous cytoplasm and Group 2: G2, non-compact cumulus cells and heterogeneous cytoplasm) according to the morphological difference of COCs. Meiotic maturation rate decreased in G2 compared to G1 (p<0.001). Average number of Rhod-2 spots in matured and fertilized oocytes was higher in G2 than in G1 (6 h after IVF: p<0.05). We also investigated the detailed expression pattern of Rhod-2 spots dividing it into four parts (n<10, 10≤n< 20, 20≤n<30, and 30≤n). The ratio of fertilized oocytes with less than 10 Rhod-2 spots was higher in G1 (p<0.05). In addition, the Rhod-2 intensity in matured and fertilized oocytes in G2 were all higher than that in G1 (matured oocytes; p<0.001 and zygotes; p<0.05). Based on these results, we confirmed that morphological difference of immature oocytes was correlated with mitochondrial Ca2+ accumulation during porcine oocyte maturation and fertilization in vitro.

참고문헌 (23)

  1. Abeydeera, L. R., "In vitro penetration of pig oocytes in a modified Tris-buffered medium: effect of BSA, caffeine and calcium", Theriogenology, 48(4), pp.537~544 (1997)
  2. Babayev, E., "Oocyte mitochondrial function and reproduction", Curr. Opin. Obstet. Gynecol, 27, pp.175~181 (2015)
  3. De Vico, G., "Fractal organization of feline oocyte cytoplasm", Eur. J. Histochem, 49, pp.151~156 (2005)
  4. Dumollard, R., "Calcium signals and mitochondria at fertilization", Semin. Cell. Dev. Biol, 17, pp.314~323 (2006)
  5. Dumollard, R., "The role of mitochondrial function in the oocyte and embryo", Curr. Top. Dev. Biol, 77, pp.21~49 (2007)
  6. Guo, J., "Fatty acid synthase knockout impairs early embryonic development via induction of endoplasmic reticulum stress in pigs", J. Cell. Physiol, 233, pp.4225~4234 (2018)
  7. Igarashi, H., "Aging-related changes in calcium oscillations in fertilized mouse oocytes", Mol. Reprod. Dev, 48, pp.383~390 (1997)
  8. Jackowska, M., "The morphology of porcine oocytes is associated with zona pellucida glycoprotein transcript contents", Reprod. Biol, 9, pp.79~85 (2009)
  9. Kempisty, B., "Expression and cellular distribution of INHA and INHB before and after in vitro cultivation of porcine oocytes isolated from follicles of different size", J. Biomed. Biotechnol, 2012, pp.742829~ (2012)
  10. Liu, L., "Mitochondrial modulation of calcium signaling at the initiation of development", Cell Calcium, 30, pp.423~433 (2001)
  11. Lasiene, K., "Morphological criteria of oocyte quality", Medicina, 45, pp.509~515 (2009)
  12. Malcuit, C., "Calcium oscillations and mammalian egg activation", J. Cell. Physiol, 206, pp.565~573 (2006)
  13. Ohlweiler, L. U., "Intracytoplasmic sperm injection improves in vitro embryo production from poor quality bovine oocytes", Theriogenology, 79, pp.778~783 (2013)
  14. Santulli, G., "Mitochondrial calcium overload is a key determinant in heart failure", Proc. Natl. Acad Sci. U.S.A, 112, pp.11389~11394 (2015)
  15. Schatten, H., "The impact of mitochondrial function", dysfunction on IVF and new treatment possibilities for infertility, 2014, pp.12, 111~
  16. Uyar, A., "Cumulus and granulosa cell markers of oocyte and embryo quality", Fertil. Steril, 99, pp.979~997 (2013)
  17. Varghese, A. C., "Oocyte developmental competence and embryo development: impact of lifestyle and environmental risk factors", Reprod. Biomed. Online, 22, pp.410~420 (2011)
  18. Wang, L. Y., "Mitochondrial functions on oocytes and preimplantation embryos", J. Zhejiang. Univ. Sci. B, 10, pp.483~492 (2009)
  19. Kazim R. Chohan, "Thickness of cumulus cell layer is a significant factor in meiotic competence of buffalo oocytes", Journal of Veterinary Science, 5(3), pp.247~251 (2004), 대한수의학회
  20. Wang, N., "Calcium ion regulation by BAPTA-AM and ruthenium red improved the fertilisation capacity and developmental ability of vitrified bovine oocytes", Sci. Rep, 7, pp.10652~ (2017)
  21. Xu, Y. R., "Calcium influx and sperm-evoked calcium responses during oocyte maturation and egg activation", Oncotarget, 8, pp.89375~89390 (2017)
  22. Yang, S. G., "Mito-TEMPO improves development competence by reducing superoxide in preimplantation porcine embryos", Sci. Rep, 8, pp.10130~ (2018)
  23. Zhao, L., "Enriched endoplasmic reticulum-mitochondria interactions result in mitochondrial dysfunction and apoptosis in oocytes from obese mice", J. Anim. Sci. Biotechnol, 8, pp.62~ (2017)

관련 논문AI추천

체외성숙 과정 중 생쥐와 돼지 난자의 malate dehydrogenase (Mor2)의 기능에 대한 비교 분석김경화, 김유나, 김윤선, 김은영, 이경아, 이현서한국발생생물학회 · 발생과 생식2007 · 제11권 제3호Intracytoplasmic Sperm Injection (ICSI) 방법을 이용한 돼지 체외수정란 생산강한석, 김병우, 박천규, 신택순, 이홍구, 조병욱, 조성근, 한주희, 황수미농업생명과학연구원 · 농업생명과학연구2013 · 제47권 제1호돼지 미성숙 난포란의 체외성숙 시 β-mercaptoethanol의 첨가가 체외성숙, 체외수정 및 Glutathione 수준에 미치는 영향김창근, 방명걸, 오신애, 장유민, 정영채한국축산학회 · 한국축산학회지2005 · 제47권 제3호돼지 난포란의 단위발생에서 Cytochalasin B의 영향김영근, 김인철, 김일화, 김현종, 류일선, 손동수, 임경순, 조상래, 최선호, 최창용, 한만희한국발생생물학회 · 발생과 생식2005 · 제9권 제1호소 미성숙 난포란의 체외성숙시 β-Mercaptoethanol의 첨가가 체외성숙, 체외수정 및 Glutathione 수준에 미치는 영향김창근, 방명걸, 오신애, 정영채한국발생생물학회 · 발생과 생식2006 · 제10권 제4호소 난자의 체외성숙 시 난구세포와의 공동배양이 체외수정 후 난자의 발육에 미치는 영향박춘근, 양부근, 정희태, 전혜레나동물생명과학연구소 · 동물자원연구2010 · 제21권 제2호

이 간행물의 다른 논문 (4건)