Improvement of Normal Fertilization Rate and Embryo Development by Reduction of Sperm: Oocyte ratio during In vitro Fertilization in Pig

Abstract

บทคัดย่อ

การศึกษาครั้งนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาผลของอัตราส่วนจำนวนตัวอสุจิต่อโอโอไซต์ในช่วงการปฏิสนธิภายนอกร่างกายต่ออัตราการปฏิสนธิ ความสามารถในการพัฒนาและคุณภาพของตัวอ่อนที่ได้เก็บโอโอไซต์ที่ถูกหุ้มล้อมด้วยกลุ่มเซลล์คูมูลัสจากรังไข่สุกร และเลี้ยงในน้ำยาเลี้ยงนาน 44 ชั่วโมง แบ่งโอโอไซต์ที่มีการเจริญเต็มที่ออกเป็น 3 กลุ่มตามอัตราส่วนจำนวนตัวอสุจิต่อโอโอไซต์ที่ใช้ในการปฏิสนธิ คือ1000:1 2000:1 และ 4000:1 นาน 6 ชั่วโมง และทำการเลี้ยงในน้ำยาเลี้ยงตัวอ่อน ตรึงตัวอ่อนบางส่วนที่ 18 ชั่วโมงหลังการปฏิสนธิ เพื่อประเมินอัตราการผ่านเข้าปฏิสนธิของตัวอสุจิ และการเข้าปฏิสนธิของตัวอสุจิหนึ่งตัวต่อโอโอไซต์ (Monospermic oocyte) จากนั้นประเมินความสามารถในการแบ่งตัวและเจริญเป็นระยะคลีเวทและระยะบลาสโตซิสหลังการปฏิสนธิที่ 48 และ 168 ชั่วโมง ตามลำดับ และคุณภาพของตัวอ่อนที่ผลิตได้ ผลการศึกษาพบว่าโอโอไซต์ที่ทำการปฏิสนธิด้วยจำนวนตัวอสุจิ 2000 และ 4000 ตัวต่อโอโอไซต์ มีอัตราการผ่านเข้าปฏิสนธิของตัวอสุจิมากกว่าโอโอไซต์ที่ทำการปฏิสนธิด้วยจำนวนตัวอสุจิ 1000 ตัวต่อโอโอไซต์อย่างมีนัยสำคัญ(p=0.005) และกลุ่มโอโอไซต์ที่ได้รับการปฏิสนธิด้วยจำนวนตัวอสุจิ 1000 ตัวต่อโอโอไซต์มีอัตราการเข้าปฏิสนธิของตัวอสุจิหนึ่งตัวต่อโอโอไซต์สูงกว่ากลุ่มการทดลองอื่นอย่างมีนัยสำคัญ (p=0.001) นอกจากนี้ยังพบว่ามีอัตราการเจริญของตัวอ่อนระยะบลาสโตซิสสูงกว่ากลุ่มของโอโอไซต์ที่ทำการปฏิสนธิด้วยจำนวนตัวอสุจิ 4000 ตัวต่อโอโอไซต์ (p<0.05) แต่ไม่พบว่ามีความแตกต่างของค่าเฉลี่ยจำนวนเซลล์ของตัวอ่อนระยะบลาสโตซิสในแต่ละกลุ่มทดลอง จากผลการศึกษาสรุปได้ว่าอัตราส่วนของจำนวนตัวอสุจิต่อโอโอไซต์ที่เหมาะสมในช่วงการปฏิสนธิภายนอกร่างกายสามารถเพิ่มอัตราการปฏิสนธิโดยเฉพาะอย่างยิ่งอัตราการเข้าปฏิสนธิของตัวอสุจิหนึ่งตัวต่อโอโอไซต์และอัตราการเจริญของตัวอ่อนระยะบลาสโตซิส

คำสำคัญ: การปฏิสนธิภายนอกร่างกาย สุกร อัตราส่วนจำนวนตัวอสุจิต่อโอโอไซต์

Abstract

The present study was undertaken to determine the influence of sperm:oocyte ratio at fertilization in vitrousing frozen boar semen on fertilization rates and subsequent embryo development and quality in pig. Cumulusoocytecomplexes (COCs) were collected from porcine ovaries and then matured in vitro. After 44 hours of culture,matured oocytes were fertilized for 6 hours with three different sperm:oocyte ratios (1000:1, 2000:1, and 4000:1).Presumptive zygotes were fixed at 18-20 hours post-fertilization and then examined for sperm penetration andmonospermy rates. The developmental competence, in terms of cleavage and blastocyst rates, and the blastocystquality were evaluated at 48 and 168 hours post-fertilization, respectively. Sperm penetration rate significantlyincreased when the oocytes were fertilized with 2000 (90.23±2.5%) and 4000 (93.46±3.7%) sperm: oocyte, comparedwith those fertilized with 1000 (74.08±1.2%) sperm:oocyte (p=0.005). The oocytes inseminated with 1000 sperm peroocyte had a significantly higher rate of monospermic zygotes (81.79±2.9%) than those inseminated with 2,000 and4,000 sperm per oocyte (48.07±6.0 and 31.51±4.9%, respectively; p=0.001). The development of blastocysts increasedsignificantly (p<0.05) in the group fertilized with 1,000 sperm:oocyte (29.02±1.8%) compared to those of 4,000sperm:oocyte (14.00±3.0%). However, there was no significant difference in the mean number of blastocyst cellsamong the groups but blastocysts derived from 1000:1 oocyte/sperm ratio had the highest ICM cell numbers. Ourresults indicated that optimization of sperm:oocyte ratio at fertilization in vitro improved fertilization rates, inparticular, the monospermic penetration rate and blastocyst rate.

Keywords: in vitro fertilization, pig, sperm:oocyte ratio