난자와 난구세포간 Cell-to-Cell Communication이 난자에 미치는 영향

Effects of the Cell-to-Cell Communication between Oocyte and Cumulus Cells on the Quality of Oocytes

난자와 난포세포는 gap junction channel을 통해 긴밀한 연락을 주고받음으로써 난자의 발달이나 난포의 성장에 영향을 미친다. 본 연구는 같은 크기의 난포에서 나온 난자라고 하여도 cumulus cell(난구세포)들이 붙어있는 상태가 다르다는 것을 관찰, 이렇게 난구세포와의 서로 다른 연결상태를 갖는 난자의 재질에 차이가 있을 것으로 가정하고, 난자의 competence와 이때 난자와 난구세포 사이의 cell-to-cell communication에 관여하는 gap junction protein인 connexin(CX) 37과 CX 43의 발현 정도가 어떤 상관관계가 있는지를 알아보고자 수행하였다. 생후 3주일 된 생쥐에 PMSG를 주입하고 48시간 후에 난소를 적출하여 난포를 450 $\mu\textrm{m}$ 이상(large)의 난포와 200～400 $\mu\textrm{m}$(small) 난포로 분리하여 그 난자를 얻었다. 난자에 난구세포가 compact하게 붙어있는 것은 intact로(L1, Sl), 난구세포가 어느 정도 붙어 있거나, 하나도 붙어있지 않은 것은 partial/denuded로 그룹을 나누었다(LPD. SPD). 각 그룹의 난자를 체외에서 성숙시키고, 수정시켜서 발달율을 비교하였다. 각각의 CX의 mRNA 발현을 RT-PCR과 in situ hybridization으로 비교하였다. intact와 denuded 난자의 비율은 큰 난포의 경우는 55%와45%의 비율로, 작은 난포의 경우는 30%와 70%의 비율로 난포가 작을수록 denude상태의 난자가 많이 나왔다. 어떤 경우의 난자는 체외 성숙율은 차이가 없이 모두 97%이상 성숙하였다. 그러나, 수정률에서는 차이를 보여서 intact한 난자에서 높은 수정율을 보였으며, SPD의 경우, 가장 낮은 수정ㆍ발달율을 보였다. 난자의 경우, 주로 발현되는 것은 CX 37이었으며, CX 43은 발현되지 않았다. 난구세포의 경우, CX 43이 가장 높게 발현하였고, 그 다음으로 CX 37이 관찰되었다. 본 실험 결과, 같은 발달크기의 난포라고 하더라도 그 안에 존재하는 난자의 상태는 난구세포와 얼마나 밀접한 cell-to-cell communication을 이루고 있느냐에 따라 영향을 받는다는 것을 확인하였다. 본 연구결과 다음과 같이 결론 내릴 수 있었다. 1)아직 발달이 끝나지 않은 난포에서 나온 미성숙난자라고 하여도 난구세포와 밀접한 연결을 갖는 경우 성숙난자와 거의 같은 능력을 갖고 있으며, 2) 난자와 난구세포간의 gap junctional communication은 heterotypic channel로 이루어지고, 3) 본 연구에서 관찰한 CX 43과 CX 37 두 종류만으로는 intact와 denuded의 차이점을 설명할 수 없었다.

Production of a mature oocyte is a complex process that requires the close association between oocyte and follicular cells. The present study was conducted to investigate the difference between oocytes with and without close junctional communication with cumulus cells and the involvement of two connexins(CXs) in the interactions. Follicles at different sizes(small: 200～400 ㎛; large:>450 ㎛) were mechanically isolated from PMSG-primed mouse ovaries, and punctured to get cumulus-oocyte complex(COC). Oocytes were released themselves(denuded), with partially attached(partial), or with tightly attached(intact) cumulus cells. Maturation and fertilization capacity of the COCs were measured. Expression of CX 37 and CX 43 was examined by RT-PCR and in situ hybridization. The ratio between intact COC and denude/partial oocytes was 30％(SI) and 70％(SPD) in small follicles, while 55％(LI) and 45％(LPD) in large follicles, respectively. Maturation and fertilization rates of the released oocytes were similar among SI, LPD, LI groups, but those were significantly lower in SPD oocytes. In oocytes, CX 37 was the major CX and CX 43 was not expressed, whereas in the cumulus cells, CX 43 was the major, and CX 37 was the next. Results of the present study suggest that 1) immature oocytes from small follicles with intact cell-to-cell communication with cumulus have the similar quality to that of the oocytes from larger follicles, 2) gap junction between oocyte and cumulus cells may be the heterotypic channel, and 3) we could not explain the difference in the cell-to-cell communication between intact and partial/denuded COCs through the expression of the two CXs.