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윤미 옹
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1 대한생식의학회지 : 제 37 권제 1 호 2010 Globozoospermia 를가진불임환자에서미세정자주입술을이용한체외수정시술후임신과분만 1 례보고 차의과대학교분당차여성병원 김은경 김은하 김은아 권황 홍재엽 최동희 * Successful Clinical Pregnancy and Livebirth was Achieved after Intracytoplasmic Sperm Injection in a Globozoospermic Patient: A Case Report Eun Kyung Kim, Eun Ha Kim, Eun Ah Kim, Hwang Kwon, Jae Yup Hong, Dong Hee Choi * CHA Bundang Medical Center, CHA University Objective: Globozoospermia is observed in <0.1% of male infertile patients. The aim of this study is to report the successful clinical outcome in man with globozoospermia. Design: A case report. Method: A 36-year-old man and 32-year-old partner visited our fertility center with 6 years infertility duration. The semen analysis revealed globozoospermia combined with oligozoospermia which was stained with Diff-Quick method. ICSI (Intracytoplasmic sperm injection) was performed on 12 matured oocytes. Result: 5 injected oocytes were fertilized normally. 5 embryos were transferred on day 3 after oocyte retrieval. The patient became pregnant and delivered a healthy boy at 39 weeks of gestation. Conclusion: In case of globozoospermia, it has a low fertilization rate even though ICSI method is used. The favorable technique is still needed to increase the fertilization rate. [Korean. J. Reprod. Med. 2010; 37(1): ] Key Words: Globozoospermia, ICSI (Intracytoplasmic sperm injection) Globozoospermia란정자의 acrosome ( 첨체부위 ) 이없이 100% round-head spermatozoa만있는정자의형태학적인이상증상을말하며, 1 발병율은남성의 0.1% 이하로극히드문증상이다. 1965년독일의 Meyhöfer가광학현미경분석후처음으로 roundheaded spermatozoa를언급한이래 Schirren 등이전자현미경을이용 acrosome ( 첨체부위 ) 이없이둥근핵만있다는것을정리보고했다. 2,3 그이후 30년동안형태학적, 병인학적인부분에대한사례보 주관책임자 : 최동희, 우 ) 경기도성남시분당구야탑동 351, 차의과대학교분당차여성병원시험관아기센터 Tel: (031) , Fax: (031) artchoi83@medimail.co.kr 고정도만있으며, 아직까지원인은명확히증명되지못하고있는실정이다. Kullander 등이형제들에게발생한 case report를보고하면서유전적요인이원인으로작용하지않다고주장하였으나유전학적인측면으로형제간검사결과유전적인부분이명확치않다고보고한바있다. 4 Stanislavov 등의보고에의하면유전적측면에있어서발생원인은아직규명되어있지않지만, 성염색체관련연관성이있을것으로추정하고있다. 6 마우스실험에서 globozoospermia인마우스에서관련유전자일부가동정되기도했다. 7 형태적인면에있어서는 globozoospermia의형성시기는 spermiogenesis 단계

Globozoospermia 를가진불임환자에서미세정자주입술을이용한체외수정시술후임신과분만 1 례보고 대한생식의학회지 중 spermatid 분화가일어날때 acrosome 형성과 sperm head elongation이일어날때만들어지는것으로보여진다.

본저자들은남편이 globozoospermia를가진불임부부에서시험관아기시술시미세정자주입술 (ICSI; Intra Cytoplasmic Sperm Injection) 을통해임신과분만 1예를경험하였기에, 문헌고찰과함께보고하는바이다.

불임기간은 6년이었고, 초음파검사와동시에남편정액검사를실시하였으며, 부인의경우생리주기는 30일주기로특별한불임의원인소견을보이지않았다.

로정상의형태를보이는정자가없었다. 형태학적염색검사에서대부분의정자는 coiled tail이동반된형태의 round head ( 둥근정자두부 ) 67%, acrosome ( 첨체부위 ) 이없는 amorphous head ( 이형성두부정자 ) 26%, pin head 7% 의형태를보였다.

17 10 6 마리의정자가나왔으며, 이중 30% 가활동성을보였으며, 염색을통한형태검사에서 Strict morphology 결과는 0% 로, 이중 79% 가 round head ( 둥근정자두부 ), 14% 가 acrosome ( 첨체부위 ) 이없는 amorphous head (

Analysis of sperm morphology using Diff- Quick staining. Eun Kyung Kim.

2 Globozoospermia 를가진불임환자에서미세정자주입술을이용한체외수정시술후임신과분만 1 례보고 대한생식의학회지 중 spermatid 분화가일어날때 acrosome 형성과 sperm head elongation이일어날때만들어지는것으로보여진다. 이환자들을위한처치방법으로는현재까지는미세정자주입술 (ICSI; Intra Cytoplasmic Sperm Injection) 방법이수정율은낮으나유일한치료방법으로이용되고있는실정이다. 본저자들은남편이 globozoospermia를가진불임부부에서시험관아기시술시미세정자주입술 (ICSI; Intra Cytoplasmic Sperm Injection) 을통해임신과분만 1예를경험하였기에, 문헌고찰과함께보고하는바이다. 증 례 32세부인이 **, 36세남편김 ** 부부는타병원에서체외수정시술 (IVF; In Vitro Fertilization) 3회시도후임신에실패하여 2006년 8월본원을처음방문하였다. 불임기간은 6년이었고, 초음파검사와동시에남편정액검사를실시하였으며, 부인의경우생리주기는 30일주기로특별한불임의원인소견을보이지않았다. 본원검사시남편의경우 2006년 9월첫번째정액검사에서총 마리의정자가나왔고, 5% 정도만이활동성을보이고, 정자생사감별염색에서 10% 의생존율을보였으며, 정자의형태를확인하기위한 Strict morphology ( 정자특수염색방법 ) 결과는 0% 로정상의형태를보이는정자가없었다. 형태학적염색검사에서대부분의정자는 coiled tail이동반된형태의 round head ( 둥근정자두부 ) 67%, acrosome ( 첨체부위 ) 이없는 amorphous head ( 이형성두부정자 ) 26%, pin head 7% 의형태를보였다. 2차검사에서는총 마리의정자가나왔으며, 이중 30% 가활동성을보였으며, 염색을통한형태검사에서 Strict morphology 결과는 0% 로, 이중 79% 가 round head ( 둥근정자두부 ), 14% 가 acrosome ( 첨체부위 ) 이없는 amorphous head ( 이형성두부정자 ) 를보였다 (Figure 1). Strict morphology 검사는 Diff Quick (Sysmex, Japan) 염색방법을이용하였다. 이후남편의말초혈액내염 Figure 1. Analysis of sperm morphology using Diff- Quick staining. Eun Kyung Kim. Successful Clinical Pregnancy and Livebirth was Achieved after Intracytoplasmic Sperm Injection in a Globozoospermic Patient: A Case Report. Korean J Reprod Med 색체검사를실시하였으며, 46XY의정상핵형을보였다 (Figure 2). 남편의직업은회사원이었고, 가족력을살펴보면 2남 3녀중 2남으로남편을제외하고는모두가임을하였다. 이결과를바탕으로 IVF-ET 실시를하기로하였다. 과배란유도는 21일간전처치와생리 3일째부터 150 IU rfsh (Gonal-F; Serono) 와 150 IU hmg (IVF-M; LG생명과학 ) 을각각 10일간투여했으며, Gonadotropin 투여 9일째부터 4일간 GnRH antagonist (Cetrotide; Serono) 를 gonadotropin과같이조기배란억제를위해투여후 hcg (IVF-C; LG 생명과학 ) 을 10,000 IU 투여했다. 질식초음파를통해최종회수된난자는성숙난자 10개, 중간성숙난자 1개그리고미성숙난자 3개모두 14개의난자를채취했다. 정액처리방법은수음법을이용사출된정액을액화상태가지난후 Ham's F-10에 5% SSS (Synthetic serum substitute; Irvine, USA) 가첨가된배양액을이용 120 g에서

3 제 37 권제 1 호, 2010 김은경 김은하 김은아 권황 홍재엽외 1 인 이확인된수정란은 20% SPS가첨가된 Cleavage (SAGE: USA) 배양액에서이식을실시하기까지배양하였다. 5개의수정란모두정상적으로분할을하였으며, 이식은난자채취 3일후반복적으로임신에실패회수가 3회임을고려수정된배아 5 개를모두배아이식용 catheter (Cook co.; Australia) 를이용하여수정란의상태를 grading 후복부초음파를이용이식을실시했다. 이식한배아의질은 1개의 6-cell Grade-3, 1개의 6-cell Grade-4, 1개 8-cell Grade-1, 2개의 8-cell Grade-3 이였다. 이식전효소 (Acid Tyrode's solution; Irvine; USA) 를이용하여보조부화시술을시행했다. 황체기유지를위해 Progesterone (Progesterone; Watson; USA) 을투여했으며, 이식 13일후혈액검사결과 802 miu/ml이나왔으며, 초음파를통해본결과임신낭 (sac) 1개가관찰되었다. 이후 Triple, 정밀초음파에서정상이었고임신 38주 6일만에제왕절개를통해 3030 g의건강한아들을출산했다. Figure 2. Analysis of peripheral blood chromosome. 고 찰 Eun Kyung Kim. Successful Clinical Pregnancy and Livebirth was Achieved after Intracytoplasmic Sperm Injection in a Globozoospermic Patient: A Case Report. Korean J Reprod Med 각각 10분, 5분씩원심분리후 pellet 처리를하였으며, 미세정자주입시술을실시하기 2시간전에미세정자주입시술용배양용기에준비후 35 /5% CO 2 배양기에배양했다. 난자는 40 IU/ml의 hyaluronidase (Sigma: USA) 를이용난구세포를제거하였으며, 난구세포제거미세정자주입방법을이용 11개의성숙난자에서미세조작기 (NT-88; Narishige, Japan) 가부착된도립현미경 (TE 3000; Nikon, Japan) 을이용 ICSI를시행했으며, 미성숙난자중채취 30시간후성숙된난자 1개에 ICSI를시행했다. 수정확인전까지 10% SPS (Serum Protein Substitute; SAGE; USA) 가첨가된 Fertilization (SAGE: USA) 배양액에서배양을실시했으며, ICSI 18~20시간후수정확인에들어갔다. ICSI를시행한 12개의난자중 5개에서정상적으로두개의전핵이확인되었으며, 수정 일반적으로사정사출된남성의정액에서 acrosin 과 acrosome이없는둥근정자두부를가지고있는정자가나오는비율은 0.1~0.8% 를차지하고있다고한다. 8 이정자의형태는 1965년 Meyhöfer가둥근모양의머리를한정자모양을광학현미경에서묘사를통해처음보고된이래, Schirren 등이전자현미경사진을통해정자두부가둥근것은첨체가없는 round nucleus 때문인것을발견하였다. 4,9~12 이들중 Wolff 등에의해처음으로 'globozoospermia' 라는용어를사용해서 globozoospermia 정자의형태적특성을보고한바있는데, 대부분의정자의염색질은둥근모양을보이며 post-acrosomal sheath 가없고, 핵막이분리되어있고, microtubule과 mitochondria의배열구조의이상을보이며, coiled tail의형태를가지고있다고했다. 본증례환자의경우 globozoosperm과첨체가없는무정형형태의정자가 90% 이상그리고 pin head 형태의정자가대부

4 Globozoospermia 를가진불임환자에서미세정자주입술을이용한체외수정시술후임신과분만 1 례보고 대한생식의학회지 분인경우였으며, 꼬리의형태는 coiled 형태가대부분으로앞서보고한문헌들과유사한형태를보였다. Kalahanis 등은특히가임된남성에비해비가임남성의정자에서둥근정자두부형태가유의성있게많음을보고한바있다. 13 Aitken 등의보고에의하면컴퓨터정자분석기를통해분석한결과둥근머리모양의정자의운동성은정상적인모양의정자와차이가없음을보고했으며, 14 사출정액의양또한정상인과차이가없었다. 하지만정자의농도는정상환자의농도보다적은결과를보였다. 본연구의경우정자의운동성은 score 2(2/3) 로보통보다약간떨어지는결과를보였으며, 정액의양은정상이었으나정자의농도는 1 ml 당 3십만마리로희소정자를보였다. 이러한환자들의말초혈액염색체검사를실시한결과를살펴보면, 2001년 Kim 등은 16명의환자중 15명은정상이었으나 1명의환자에서 mosaic trisomy 21를관찰했다고보고했으며, Zeyneloglu 등은 Y-chromosome microdeletion 을보고한바있다. 15 하지만보고의빈도는일반불임남성의염색체이상발생빈도와크게다르지않은것으로보아염색체가결과에영향을미친다고볼수없다고본다. 본환자의경우에있어서도말초혈액염색체검사에서정상핵형을보였다. 비뇨기과적병력이나이학적소견에관한문헌을살펴보면, 31 case를분석한결과 22 case의경우정상이었으며, 4명이정계정맥류를치료한경험이있었고, 2명이고환절제술, 2명이부고환염을앓았고나머지기타의경우를가지고있었다.4,9,16,17 문헌보고를종합하면 globozoospermia는가임력만감소되어있을뿐특별한이학적특성을가지고있지않다고한다. 본원환자의경우또한과거에특별한병력이없는것으로관찰되었다. Hamberger 등은이러한환자들의가임력을갖기위해난각을통과직접세포질내로첨체부위가없는정자를주입시켜수정을시키는미세정자주입시술방법을해법으로내놓았으며, Lundin 등은첨체가없는정자즉 globozoosperm을이용미세정자주입시술을실시처음으로출산에성공했으며, 그이후출산에관 한증례보고가이어지고있다. 최근낮은수정율을높이기위한방법으로 calcium ionophore를이용미세정자주입시술후난자 activation을시도하는방법을이용하기도한다. 18~20 Nagy 등은형태학적으로비정상인정자로 IVF-ICSI를하였을때수정율은감소하지만유산이나기형의발생빈도가증가하지않는다고하였다. 21 본원환자의경우 calcium ionophore를이용하는난자활성화방법을사용하지않고 42% 의수정율을보였고, 5개의수정란이식후임신에성공, 정상적인남아를출산했다. Globozoospermia의병인에대해서는여러가지가설이있으며, Sertoli cell cytoplasm 내에서부터분리되거나, spermiogenesis 과정마지막단계에서 acrosome vesicle이핵막과분리되어떨어져나가는것으로말하고있으며, 21,11 원인으로 Golgi체의 hypoplasia, 11,22,23 basic protein인 calcin의부족으로정자특이적골격형성의부전으로인한첨체부위및핵모양형성부전에영향을미친다는보고등이있기도하다. 24~26 형태학적인면에서염색질의구조, DNA의상태그리고세포유전학적결함을문헌을통해살펴보면, globozoospermia에서염색질의구조는성숙의정도에있어서높은이형성을보이고있으나, DNA의파쇄현상과정자염색체의이상은다른종류불임환자에서와다르지않은것으로보고하고있다. 27~29 최근들어 mouse knock out model을이용한유전적관련성을찾는연구가진행되고있으나, 30~32 밝혀진유전자가인간에서는동일한결과를보이지않고있어아직까지는초보적인단계라할수있겠다. 앞으로 globozoospermia의유전적연구가 spermiogenesis와 spermatogenesis 과정을증명하는데필수적인과정이될것이며, 그원인규명과더불어수정율및임신율을높일수있는방법을찾아야할것이다. 참고문헌 1. Castellani L, Chiara F, Cotelli F. Fine structure and cytochemistry of the morphogenesis of the round headed sperm

5 제 37 권제 1 호, 2010 김은경 김은하 김은아 권황 홍재엽외 1 인 Arch Androl 1978; 1: Meyhöfer W. Beitrag zur cytophotometrischen beurteilung pathologisch veränderter samenzellen unter besonderer berȕcksicjtiging der runspermatozen nach. 3. Feulgen-end Fast greenfärbung. Z Haut-Geschlechtskrankheiten 1965; 39: Schirren CG, Holstein AF, Schirren C. Uber die Morphogenese rundkopfiger spermatozoen des menschen. Andrologie 1971; 3: Kullander S, Rausing A. On round-headed acrosomeless spermatozoa. Int J Fertil 1975; 20: Stanislavov R, Ganev V. A clinical-genetic study of male infertility with globozoospermia. Akush Ginekol (Sofia). 1998; 37: Carrel DT, Wolcox AL, Udoff LC, Thorp C, Campbell B. Chromosome 15 aneuploidy in the sperm and conceptus of a sibling with variable familial expression of round-headed sperm syndrome. Fertil Steril 2001; 76: Holstein AF, Schirren CG, Schirren C, Mauss J. Round headed spermatozoa; a cause a male infertility. Dtsch Med Wochenschr 1973; 98: Pederson H, Rebbe H. Fine structure of round-headed human spermatozoa. J Reprod Fertil 1974; 37: Wolff HH, Schill WB, Moritz P. Round-headed spermatozoa: a rare andrologic finding. Hautarzt 1976; 27: Bacetti B, Renieri T, Rosati F, Selmi MG, Casanova S. Further observations on the morphogenesis of the round headed human spermatozoa. Andrologia 1977; 9: Bacetti B, Renieri T, Soldani P. Scanning electron microscopy and human sperm pathology. Scan Electron Microsc 1981; 4: Kalahanis J, Rousso D, Kourtis A, Mavromatidis G, Makedos G, Panidis D. Round-headed spermatozoa in semen specimens from fertile and subfertile men. J Reprod Med 2002; 47: Aitken RJ, Kerr L, Bolton V, Hargreave T. Analysis of sperm function in globozoospermia: implications for the mechanism of sperm-zona interaction. Fertil Steril 1990; 54: Zeyneloglu HB, Baltaci V, Duran HE, Erdemli E, Batioglu S. Achievement of pregnancy in globozoospermia with Y chromosome microdeletion after ICSI. Hum Reprod 2002; 17: Anton-Lamprecht I, Kotzur B, Schopf E. Round-headed human spermatozoa. Fertil Steril 1976; 27: Santi de M, Gardi C, Lungarella G. Severe teratospermia in an infertile man with bronchiectasis. Fertil Steril 1985; 44: Hamberger L, Lundin K, Sjogren A, Soderlund B. Indications for inctacytoplasmic sperm injection. Hum Reprod 1998; 13 (suppl 1): Lundin K, Sjogren A, Nilsson L, Hamberger L. Fertilization and pregnancy after intracytoplasmic microinjection of acrosomeless spermatozoa. Fertil Steril 1994; 62: Nagy ZP, Verheyen G, Tournaye H, Van Steirteghem AC. Special applications of intracytoplasmic sperm injection: The influence of sperm count, motility, morphology, source and sperm antibody on the outcome of ICSI. Hum 20 Reprod 1998; 136(suppl 1): Heindryckx B, Van der Elst J, De Sutter P, Dhont M. Treatment option for sperm- or oocyte-related fertilization failure: assisted oocyte activation following diagnostic heterogous ICSI. Hum Reprod 2005; 20: Castellani L, Chiara F, Citelli F. Fine structure and cytochemistry of the morphogenesis of round-headed human sperm. Arch Androl 1978; 1: Nistal M, Paniagua R. Morphogenesis of round-headed human spermatozoa lacking acrosomes in a case of severe teratozoospermia. Andrologia 1978; 10: Longo FJ, Krohne G, Franke WW. Basic proteins of the perinuclear theca of mammalian spermatozoa and spermatids: a novel class of cytoskeletal elements. J Cell Biol 1987; 105: Escalier D, Silvius D, Xu X. Spermatogenesis of mice lacking CK2alpha: failure of germ cell survival and characteristic modifications of the spermatid nucleus. Mol Reprod Dev 2003; 66: Coutot AM. Presence and localization of the 60 KD calcin in human spermatozoa presenting postacrosomal sheath defects: preliminary results. Mol Reprod Dev 1991; 28: Carrel DT, Emery BR, Liu L. Characterization of aneuploidy rates, protamine levels, ultrastructure and functional ability of round- headed sperm from two siblings and implications for intracytoplasmic sperm injection. Fertil Steril 1999; 71: Larson KL, Brannian JD, Singh NP, Burbach JA, Jost LK, Hansen KP, Kreger DO, Evenson DP. Cromatin structure in globozoospermia: a case report. J Androl 2001; 22:

6 Globozoospermia 를가진불임환자에서미세정자주입술을이용한체외수정시술후임신과분만 1 례보고 대한생식의학회지 29. Machev N, Gosset P, Viville S. Chromosome abnormalities in sperm from infertile men with normal somatic karyotypes: teratozoospermia. Cytogenet genome Res 2005; 111: Xu X, Toselli PA, Russel LD, Seldin DC. Globozoospermia in mice lacking the casein kinase II alpha catalytic subunit. Nat Genet 1999; 23: Rocha D, Affara NA. The genetic basis of impaired spermatogenesis and male infertility. Curr Obst Gyn 2000; 10: Truong BN, Moses EK, AArmes JE, Venter DJ, Baker HW. Searching for candidate genes for male infertility. Asian J Androl 2003; 5: = 국문초록 = 목적 : Globozoospermia는남성불임환자의 0.1% 에서발병되는극히드문정자의형태학적이상증상으로본원에서이증례를경험하여문헌고찰과함께보고하는바이다. 연구방법 : 2회반복적임신에실패한불임기간은 6년인 32세의부인, 36세의남편부부가본원에내원하였으며, 정액특수염색결과희소정자증을동반한 globozoospermia로판별이되어미세정자주입시술을실시하였다. 결과 : 14개의난자가회수되었으며이중총 12개를미세정자주입시술을이용수정시도를하였고, 이중 5개가수정이되어 3일배양후이식하였다. 이식결과임신이되었으며, 임신 39주에건강한남아를출산하였다. 결론 : Globozoospermia의경우 ICSI( 미세정자주입시술 ) 방법을실시하더라도수정율이낮다. 이에수정율및임신율을높일수있는방법의개발이필요한것으로사료된다. 중심단어 : Globozoospermia, 미세정자주입시술

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歯 PDF * * The Effects of Oocyte Oocytes Intracytoplasmic ICSI) Kee TaekHoo Hai * SikChun Department of Obstetrics and Gynecology, School of Medicine, Kyungpook Taegu, *Department of Animal Science, Taegu Kyungbuk,