Isolation of Bovine Spermatozoal Components by Physical or Chemical Treatments

물리.화학적 처리에 의한 소 정자세포구성분의 분리

An understanding of the structure and function of mammalian spermatozoa requires the iso-lation of these components. In this study, frozen-thawed bovine spermatozoa were treated by physical treatments (vortexing, 26 gauge needle, strained 26 gauge needles and freezing-thawing) or chemical treatments (trypsin, dithiothreitol, sodium dodecylsulfate and $\beta$-mercaptoethanoJ) to yield free heads and tails. The most effective treatment was repeated pumping of sperm suspension through a strained 26 gauge needle conneted to a syringe. Spermatozoa by this treatment were mainly broken at the junction of the head and the tail, resulting in 90-100% yields. Also, sperm head surface did not modify during strained 26 gauge needle treatment when either spermatozoa or sperm heads were incubated in 250${\mu}\textrm{g}$/ml of FITC-UEA 1 for 1 h at room temperature to detect the modification of sperm surface components. Other physical treatments were less efficient for the breakdown of spermatozoa. The effects of chemical treatments on bovine spermatozoa are not noticeable. Dissected sperm heads and tails should be fractional leading to nearly pure components by sucrose gradient centrifugation at 1,000 rpm for 15 min. The result suggest that the established method may be useful for the biochemical study of spermatozoal components, and the understanding of oocyte activation mechanism either by spermatozoal components during fertilization or microinjection of isolated components.

정자의 구조와 기능을 이해하기 위해서는 정자세포구성분의 분리가 필요하다. 본 실험은 동결융해된 한우정액에 다양한 물리·화학적 처리를 하여 효과적인 정자세포구성분의 분리방법을 확립하고자 실시하였다. 물리적 분리방법으로는 vortexing 처리, 26 gauge needle 또는 strained 26 gauge needle을 1ml 주사기에 부착시킨 후 반복된 pumping, 동결보존액없이 반복된 동결융해처리등을 시행하였다. 또한, 화학적인 분리를 위해 trypsin, dithiothreitol, sodium dodecylsulfate, mercaptoethanol 등을 사용하였다. 모든 처리구중에서 가장 효과적인 정자두부와 미부의 절단을 strained 26 gauge needle이 부착된 주사기를 사용한 반복된 pumping에 의해 얻어졌다. 이러한 처리에 의해 95∼100%의 높은 정자구성분의 분리가 이루어졌다. 분리된 정자구성분의 두부표면의 보존여부를 알아보기 위해 250g/ml FITC-UEA 1 염색을 실시하였지만 특별한 두부표면변화는 관찰되지 않았다. 다른 물리적 처리방법들도 높은 정자구성분의 분리결과를 보여주었지만, strained 26 gauge needle를 사용한 방법에 비해서는 분리효율, 시간등 여러면에서 비효율적이었다. 화학적 처리에 의한 정자구성분의 분리결과는 물리적 처리에 비해 효과적이지 못했다. 분리된 정자두부와 미부를 각각 회수하기 위해 sucrose 용액을 2M, 1M, 0.5M, 0.25M 순으로 시험관에 넣은 후 1,000rpm에서 15분간 원심분리한 결과, 1M과 2M의 경계부분에 형성된 정자두부층을 얻을 수 있었다. 정자구성분의 효과적이고 간편한 분리방법이 본 실험에 의해 확립되어졌으며, 위의 방법에 의해 분리, 회수된 정자구성분은 생화학적 연구, 난자활성화기작의 이해등 다양한 응용연구의 기초자료로서 이용될 수 있을 것이다.