미토콘드리아는 세포질 칼슘 항상성 및 ATP 생산에 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 spot 의 수는 G1보다 G2에서 더 많이 나타났다(6시간째 체외수정란: p<0.05). 다음으로 Rhod-2 spot 수에 따른 난모세포의 비율을 확인하기 위해 Rhod-2 spot 의 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 spot 의 수를 가지는 난모세포가 많았으며, 체외수정란에서는 유의적으로 높았다(p<0.05). 마지막으로 체외성숙란 및 수정란에서 Rhod-2 intensity 값을 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.

Mitochondrion is an organelle for regulating calcium (Ca2+) homeostasis. Mitochondrial Ca2+ plays important roles on oocyte maturation, fertilization and embryonic development for ATP production. Low quality oocytes have mitochondrial dysfunction, which lead to overloaded Ca2+ in mitochondria. Recently, Rhod-2 is well known as a mitochondrial derived Ca2+ indicator. However, the changes of Rhod-2 in matured or fertilized porcine oocytes have not been reported. Therefore, the aim of study was to identify the effects of mitochondrial Ca2+ using Rhod-2 on quality assessment of matured oocyte and zygotes in pigs. Thus, we classified two groups (group 1: G1, compact COCs and group 2: G2, uncompact COCs) according to differences of cumulus cells amount and cytoplasm morphology in germinal vesicle (GV) stage of porcine COCs. Therefore, we investigated number of Rhod-2 spots in matured and fertilized oocytes from G1 and G2 groups. The Rhod-2 spot numbers were separated into four parts; n<10, 10≤ n < 20, 20 ≤ n < 30, and 30 < n. The Rhod-2 spots number of G2 group had greater than G1 group in part of 20 ≤ n. Additionally, we investigate mean number of Rhod-2 spots from G1 and G2 groups in matured and fertilized oocytes. As a result, we confirmed that average number of Rhod-2 spots in G2 group increased than that of G2 group. Finally, we also measured the Rhod-2 intensity in matured and fertilized oocytes of G1 and G2 groups. Interestingly, the Rhod-2 intensity in G2 group was higher than that of G1 group. (oocyte: p < 0.001 and fertilized oocyte: p < 0.05). These results demonstrated that changes in Rhod-2 spots and intensity were increased in low quality of matured and fertilized oocytes. Therefore, our results suggest that the differences in mitochondrial calcium level are associated with morphological quality of porcine COCs.