체외 연구를 바탕으로 Sharkasi 닭의 정자 유변성, 응집 및 다발 형성에 대한 새로운 통찰력

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13003(2022) 이 기사 인용

1253 액세스

6 인용

측정항목 세부정보

조류의 번식력은 정자 저장 세뇨관(SST)에 장기간 동안 생존 가능한 정자의 적절한 개체수를 저장하는 능력에 따라 달라집니다. 정자가 SST에 들어가고, 거주하고, 나가는 정확한 메커니즘은 여전히 ​​논란의 여지가 있습니다. Sharkasi 닭 정자는 응집되어 많은 세포로 구성된 운동성 실 모양의 다발을 형성하는 경향이 높았습니다. 불투명한 난관 내부에서는 정자의 운동성과 거동을 관찰하기 어렵기 때문에 우리는 정자 응집과 운동성 거동을 연구할 수 있도록 정자 샘과 유사한 마이크로채널 단면을 가진 미세유체 장치를 사용했습니다. 이 연구에서는 정자 다발이 어떻게 형성되고, 어떻게 이동하며, SST 내부에서 정자 거주 기간을 연장하는 데 어떤 역할을 할 수 있는지에 대해 논의합니다. 우리는 정수압(유속 = 33 μm/s)에 의해 미세 유체 채널 내부에 유체 흐름이 생성될 때 정자 속도와 레오택시스 거동을 조사했습니다. 정자는 흐름을 거슬러 헤엄치는 경향이 있었고(양성 유변성) 정자 다발은 고독한 정자에 비해 속도가 상당히 낮았습니다. 정자 다발은 나선형 운동으로 헤엄치는 것으로 관찰되었으며, 외로운 정자가 모집됨에 따라 길이와 두께가 증가하는 것으로 관찰되었습니다. 정자 다발은 > 33 μm/s의 유체 유속으로 휩쓸리는 것을 피하기 위해 미세유체 채널의 측벽에 접근하고 부착하는 것이 관찰되었습니다. 주사 및 투과전자현미경을 통해 정자 다발이 풍부하고 조밀한 물질에 의해 지지되는 것으로 나타났습니다. 연구 결과는 샤카시 닭 정자의 뚜렷한 운동성과 응집하고 운동성 다발을 형성하는 정자의 능력을 보여주어 SST의 장기 정자 저장에 대한 더 나은 이해를 제공합니다.

인간과 대부분의 동물에서 수정이 이루어지기 위해서는 정자와 난자가 정확한 시간에 수정 장소에 도달해야 합니다. 그러므로 교미는 배란 전이나 배란 중에 이루어져야 합니다. 반면, 개와 같은 일부 포유류 종과 곤충, 어류, 파충류, 새와 같은 비포유류는 난자가 수정될 준비가 될 때까지 오랜 기간 동안 생식 기관에 정자를 저장합니다(비동시 수정1). ). 새는 2주에서 10주까지의 기간 동안 난자를 수정시킬 수 있는 생존 가능한 정자를 유지할 수 있습니다2.

이는 짝짓기와 배란을 동기화할 필요 없이 몇 주에 걸쳐 한 번의 수정 후에 수정 가능성이 높기 때문에 새를 다른 동물과 구별하는 독특한 특징입니다. 정자 저장 세관(SST)이라고 불리는 주요 정자 저장 기관은 자궁질 접합부의 내부 점막 주름에 위치합니다3. 현재까지 정자 유입, 거주 및 정자 저장고에서의 배출 메커니즘은 완전히 이해되지 않았습니다. 이전 조사에 따르면 이에 대한 여러 가지 가설이 제시됐지만 아직까지 확인된 바는 없다.

Forman4은 정자가 SST의 상피 세포에 있는 단백질 채널을 통해 흐르는 유체의 방향에 반대되는 지속적인 진동 운동(유동성)을 통해 SST의 내강에서 거주를 유지한다고 제안했습니다. SST 내강 내부에 정자를 유지하는 데 필요한 지속적인 편모 활동으로 인해 ATP가 고갈되고 정자가 유체 흐름에 의해 정자 저장소 외부로 운반되어 난관을 올라 수정을 통해 새로운 여정을 시작할 때까지 운동성이 결국 감소합니다. 난자(Forman4). 정자 저장에 대한 이 모델은 면역세포화학5을 통해 SST 상피에 아쿠아포린 2, 3, 9의 존재를 확인한 결과에 의해 뒷받침됩니다. 현재까지 닭의 정자 유변성과 이것이 SST 저장, 질 정자 선택 및 정자 경쟁에서 수행할 수 있는 역할에 대한 연구는 부족합니다. 닭의 경우 자연 교미 후 사정된 정자가 질에 축적됩니다. 그러나 정자의 80% 이상이 성교 직후 질에서 배출됩니다6. 이는 질이 조류 종의 주요 정자 선택 장소임을 시사합니다. 더욱이, 질 내로 수정된 정자의 1% 미만만이 SST에 들어가는 것으로 보고되었습니다2. 닭을 질에 인공수정한 경우, 수정 후 24시간에 SST에 도달한 정자의 수가 증가하는 경향이 있었습니다. 지금까지 이 과정에서 정자를 선택하는 메커니즘은 알려지지 않았으며 정자의 운동성은 정자가 SST로 흡수되는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다4. 두껍고 불투명한 난관 벽으로 인해 조류 종의 난관 내 정자 운동성을 직접 모니터링하는 것은 어렵습니다. 따라서 수정 후 정자가 SST로 어떻게 전달되는지에 대한 기본 지식이 부족합니다.