정자의 동결 및 해동 시 항산화제의 회복률 개선 효과
Effects of Anti-oxidants in Freezing and Thawing of Sperm
이영진, 한국상,
소속 상세정보
이영진 ( )
부산대학교 병원 간호사
한국상 ( )
부산대학교 의과대학 비뇨기과학교실
KMID : 0358319990400070917
Abstract
서론
1776년 Spallanzani에 의해 눈 속에서 인간 정자의 생존이 처음으로 관찰됨으로서 정자에
대한 저온 효과와 동결 보존에 관련된 연구가 시작된 이후 정자를 비롯한 인체의 세포나 조
직의 동결 보존을 위한 냉동 생물학적 연구가 꾸준히 진행되어 왔다. 20세기초에는 동결 보
존제의 발견으로 인해 15% 이하에 불과하였던 동결 정자의 회수율이 상당히 개선된 바 있
다. 현재 흔히 사용되는 동결보존제는 glycerol이며, glycerol에 의해 동결 온도가 하강되거
나, 동결 과정에 노출된 세포의 전해질 농도가 낮아지며, glycerol자체가 세포막에 결합하여
세포막을 안정화시키므로 동결과 해동 과정에서 생길 수 있는 손상으로부터 세포를 보호한
다. 그 밖에 sorbitol, 난황, 포도당, 과당, 구연산, 인, 알부민, kallikrein, EDTA나 verapamil
등의 칼슘치환제, pentoxifylline 등의 methylxanthine 유도체 그리고 기타 여러 가지 완충액
등이 동결 보존제에 첨가될 수 있다. 그러나 남성 불임 환자의 정자액 내에서 증가되었거나
동결과 해동 과정 중에 발생한 활성 산소(reactive oxygen species)나 저하된 내인성 항산화
제에 의해 상대적으로 증가된 활성 산소가 직접 세포 손상을 유발할 수 있으며 또한 정자
세포막 치질의 과산화 과정에 의해 정자의 운동성이나 수정능이 저하될 수 있다. 따라서 동
결과 해동 과정 중에 발생한 활성 산소의 작용을 억제하기 위해 동결 보존제 내에 항산화제
의 첨가가 필요하나 항산화제의 종류와 투여 용량에 관한 연구는 제한되어 있는 실정이다.
저자는 정자의 동결 보존과 해동 과정에서 발생하는 활성 산소에 의한 정자 손상 정도와
동결 보존제 내 항산화제의 첨가가 정자의 회수율에 미치는 효과를 평가하기 위해
superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase등 여러 항산화제가 단독 혹은 혼합
하여 첨가된 동결 보존제로 동결하여 해동 후의 정자의 형태, 운동성의 변화 그리고 세포막
지질의 과산화 정도를 조사하였다.
Purpose: It is known that reactive oxygen species which increase during the
cryopreservation of sperm are harmful to sperm. This study analyzed the concentration,
motility, morphology and lipid peroxidation of cell membrane before and after the
cryopreservation of sperm for an evaluation of the influences of reactive oxygen species
in sperm function.
Materials and Methods: Semen samples from 50 normal healthy volunteers were
collected by masturbation. After liquefaction at room temperature, the semen was divided
and stored in cryogenic tubes supplemented with Ham's F-10 medium and a
cryoprotective agent. To the experimental group was added superoxide dismutase(SOD,
Sigma, USA) 100㎕, catalase(Sigma, USA) 100㎕, SOD and catalase 50㎕ and 200㎕,
glutathione peroxidase 10㎕, SOD and glutathione peroxidase 50 ㎕and 20㎕. It was then
divided into groups Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ and Ⅴ. Antioxidant was not added to the control
group. All specimens were cryopreservated at -196℃ liquid nitrogen, then thawed at
room temperature. We analyzed sperm motility and morphology, and the level of lipid
peroxidation was measured by thiobarbituric acid(TBA).
Results: The sperm concentration and morphology did not show any significant
differences statistically between the Experimental and the control groups. After
cryopreservation, the sperm motility was significantly decreased in the experimental and
the control groups(p<0.05). In groups Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ and Ⅴ the sperm motility decreased
more than in group Ⅰ and the control group(p<0.05). In groups Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ and Ⅴ, lipid
peroxidation of cell membrane was significantly lower than in group Ⅰ and the control
group(p<0.05). In both the experimental and the control groups, the ratio of motile
sperm decreased significantly, according to increasing lipid peroxidation(p<0.05, r=0.566).
Conclusions: We conclude from this study that the reactive oxygen species occuring in
sperm cryopreservation may significantly influence the function of sperm. A
cryoprotective agent supplemented with proper anti-oxidant may reduce the harmful
effect associated with sperm cryopreservation.
키워드
Sperm cryopreservation; Anti-oxidant;
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