• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제11권1호
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• pp.13-20
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• 2007

암컷 포유동물의 노화 과정에서 생식계는 체내 여러 시스템 가운데 가장 먼저 기능 저하가 나타난다. 생식 노화(reproductive aging) 과정 중인 암컷 포유동물은 비록 종 특이성이 있지만 주기성(cyclicity)의 소실과 같은 생식 능력의 감소와 함께 여러 기능들의 변화가 동반되면서 궁극적으로 인간의 폐경 현상과 같은 생식 능력 상실이 나타난다. 본 증설은 암컷 포유동물의 생식호르몬 축, 특히 신경내분비 회로의 노화에 대한 정보들과 노화 연구에 유용한 설치류 모델들을 소개하고자 한다. 암컷 설치류의 중년(middle age, 생후 $8{\sim}12$개월)은 인간의 폐경기 진입 직전에 해당되는 시기로, 이 시기에 시상하부 GnRH 분비의 맥동성과 급등(surge)이 현저히 지연되기 시작하고, 곧 이어 뇌하수체 LH 분비의 맥동성과 급등이 역시 약화 내지 지연된다. 노화와 관련된 GnRH-LH 신경내분비 활성의 결손은 시상하부 GnRH 뉴런의 활성을 조절하는 여러 자극(예, glutamate)들의 변화와 밀접하게 연관되어 있다. 많은 연구자들이 이러한 '시상하부 결손(hypothalamic defects)'이 생식 노화의 주된 요인임을 지지하지만, inhibin과 같은 난소 요인의 변화 역시 생식 노화의 유도와 관련된 것으로 보인다. 생식 노화를 연구함에 유용한 몇몇 설치류 모델이 있다; FSH 수용체 녹아웃(follitropin receptor knockout; FORKO) 생쥐 모델의 경우는 homozygous(null) 뿐만 아니라 heterozygous(haploinsufficient) 상태도 노화에 따른 난자/난포의 고갈을 나타낸다. Dioxin/aryl hydrocarbon 수용체 녹아웃 (AhRKO) 생쥐 모델도 유사한 상태를 유발할 수 있다. 생식 노화의 기작에 관한 연구는 삶의 질을 높이기 위한 수단들, 예를 들어 호르몬 보충요법(HRT)의 장단점을 평가하고 안전성을 제고하는데 도움이 될 것이다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제15권2호
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• pp.179-185
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• 2011

콩이나 적포도주의 식물성 에스트로겐(phytoestrogen)은 건강에 부정적이기보다는 긍정적인 효과를 갖는 것으로 알려져 있는데, 특히 콩류 섭취는 유방암이나 골다공증, 그리고 심혈관계 질환 예방과 높은 상관관계가 있는 것으로 보인다. 그러나 콩류, 특히 그 주성분인 genistein(GS)이 상기한 긍정적인 효과 외에도 여성의 생식계에 잠재적으로 부정적인 영향을 미칠 가능성에 대한 의문이 계속되어왔다. 선행 연구에서 본 연구자들은 사춘기 전에 genistein(GS)을 경구 투여했을 때 암컷 흰쥐의 생식계가 활성화되어 사춘기 개시가 조기에 유도되고, 암컷 성체에 GS를 뇌실내로 미세주입했을 때 kisspeptin-GnRH 뉴런회로 활성화가 일어남을 관찰하였다. 본 연구에서는 사춘기 전 암컷 흰쥐에서의 시상하부 특이적인 GS 투여 효과와 이에 관여하는 에스트로겐 수용체 아형($ER{\alpha}$과 $ER{\beta}$)을 조사하였다. 사춘기 전암컷 흰쥐(SD strain, PND 30)를 마취시킨 후 GS(3.4 ${\mu}g$/animal)를 1회 뇌실내로 미세 주입하고, 2시간 후 희생시켰다. 시상하부내 생식조절 유전자 발현을 조사하기 위해, RNA를 추출한 후 semi-quantitative reverse transcription polymerasechain reaction(RT-PCR)을 시행하였다. GS 투여는 KiSS-1 유전자 발현의 상위조절자인 mTOR(1:$0.361{\pm}0.058$ AU, p<0.001)발현을 유의하게 감소시켰고, GnRH 분비의 상위조절자인 GAD67(1:$1.285{\pm}0.099$ AU, p<0.05) 발현을 유의하게 증가시켰다. GS 투여는 KiSS-1(1:$1.458{\pm}0.078$ AU, p<0.001) mRNA 수준을 유의하게 증가시켰지만, kisspeptin 수용체인 GPR-54(1:$1.29{\pm}0.08$ AU) mRNA 수준은 변화가 없었고, GnRH(1:$0.379{\pm}0.196$ AU, p<0.05)의 경우는 유의하게 감소시켰다. GS투여군에서 $ER{\alpha}$(1:$1.180{\pm}0.390$ AU) 발현은 대조군 대비 차이가 없었지만, $ER{\beta}$(1:$4.209{\pm}0.796$ AU, p<0.01) 발현은 유의하게 증가했다. 본 연구결과는 사춘기 전 암컷 흰쥐에서 GS의 단기 노출이 시상하부의 GnRH 조절시스템을 직접 변화시킴을 보여준 것으로, 이러한 GS의 시상하부 특이적 효과에 $ER{\beta}$ 경로가 관여함을 강력히 시사한다. 이는 잘 알려진 $ER{\beta}$ 경로를 매개로 하는 GS의 유방암 억제 효과와 일치한다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제5권1호
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• pp.1-8
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• 2001

골든 햄스터의 생식활동은 광주기(하루 중 조명 시간)에 의해 결정된다. 광주기는 일년 동안 예측할 수 있는 환경요인이다. 주간 길이가 야간 길이보다 긴 여름에 햄스터의 생식 활동은 왕성하다. 생식 기능을 유지시키는 조명 시간은 하루에 적어도 12.5시간이다. 송과선을 제거시키면 광주기의 정보가 억제되기 때문에, 광주기의 정보는 송과선을 통하여 중재된다. 송과선을 제거 당한 핼스터는 생식 활동이 유지되고, 생식소 기능을 억제하는 상황에서도 생식 기능을 촉진시킨다. 송과선은 멜라토닌을 분비하고 멜라토닌은 광주기 정보를 반영 한다. 멜라토닌을 적절히 투입하면 송과선과 무관하게 생식소 퇴화가 유도된다. 생식체계를 기능적으로 통합하는 신경내분비 신호로 환경 정보가 전환하는 기전을 멜라토닌이 조절함을 시사한다. 광범위한 연구에도 불구하고, 멜라토닌의 작용부위는 알려지지 않았다. 이는 멜라토닌이 생식 호르몬의 분비에 미치는 즉각적인 효과가 없기 때문이다. 그러나, 성적으로 퇴화된 동물들은 생식 호르몬 수준이 낮고 시상하부 내 GnRH 양이 증가한다. 광주기 혹은 멜라토닌 처리가 생식 기능을 억제하는 효과는 GnRH 신경계에 의해 중재됨을 의미한다. 멜라토닌이 GnRH 신경에 미치는 작용 기전이 조사되어야 한다. 멜라토닌 수용체가 클로닝되어, 목적 조직에 미치는 멜라토닌의 작용 기전과 해부학적 위치를 통하여 멜라토닌의 다양하고 잠재적인 능력을 분자수준에서 연구하는데 공헌할 것이다.

• 한국동물학회지
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• 제39권4호
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• pp.337-351
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• 1996

멜라토닌은 대뇌와 소뇌 사이에 위치한 송과선에서 분비되는 호르몬으로 빛이 없는 밤에만 분비된다. 멜라토닌은 분자적 수준에서부터 개체의 행동에 이르기 까지 다양한 기능을 보인다. 특히, 생식에 미치는 영향은 광범위하여, 온대지방에 사는 대부분의 동물은 주위 환경에 적응하여 종족을 유지하는 유일한 계절적 번식을 한다. 햄스터의 생식활동은 여름에 왕성하고 겨울에 정지된다.이는 많은 환경요소중 광주기의 효과가 송과선에 의해 제거하면 광주기의 영향은 사라진다. 즉 생식에 미치는 광주기의 효과가 송과선에 의해 중재 됨을 의미한다. 또한 송과선 호르몬인 멜라토닌의 적절한 처리는 생식활동을 억제한다. 따라서 멜라토닌은 생식에 미치는 광주기의 정보를 생식내분비계로 전달하는 신경전달물질로 사료된다. 시상하부의 특정부위를 절제한 후 광주기나 멜라토닌을 처리하여 멜라토닌의 작용부위에 관한 연구가 되었으나 동물마다 차이점을 보인다. 대부부의 동물에서 공통적인 부위는 suprachiasmatic nuclei와 pars tuberalis이다. 멜라토닌이 생식에 미치는 작용기작은 아직 밝혀지지 않았다. 이는 멜라토닌의 지속적 처리가 멜라토닌의 장기적처리는 이들 호르몬의 분비를 저하시키고, 시상하부에서의 gonadotropin-releasing hormone (GnRH)양을 증가시킨다. 이 결과는 멜라토닌의 지속적인 처리가 시상하부로부터의 GnRH 양을 분비를 감소킴으로써 생식활동을 억제하는 것으로 사료된다.그러나, 멜라토닌에서 GnRH 신경까지의 정보전달은 아직 밝혀지지 않았다. Opioid 신경에 대한 광주기와 멜라토닌의 효과가 동일한 점은 opioid신경의 매개체 역할을 제시하고 있다. 최근에 멜라토닌 수용체가 개구리의 피부와 몇몇 동물의 뇌와 시세포에서 크로닝되었다. 이수용체는 G protein과 관련되고 cAMP 생성을 억제한다. 앞으로 이 멜라토닌 수용체의 존재여부와 분자생물학적 연구는 멜라토닌의 작용부위와 표적세포에서의 작용기작을 설명하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.

• Journal of Photoscience
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• 제9권2호
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• pp.5-8
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• 2002

Photoperiodism is an important adaptive phenomenon in various physiological parameters including reproduction to cope with seasonal changes. Involvement of extraretinal photoreceptors in the photoperiodism in non-mammalian vertebrates has been well established. In addition, circadian clock system is known to be involved in the photoperiodic time measurement. The pathway consists of light-input system, time measurement system (circadian clock), gonadotropin releasing hormone (GnRH) production in the hypothalamus, luteinizing hormone (LH) and follicle stimulating hormone (FSH) production in the pituitary, and final gonadal development. Recently, several laboratories reported photopigments newly cloned in the pineal, eyes and deep brain in addition to already known visual pigments in the retina. These are pinopsin, parapinopsin, VA-opsin, melanopsin, etc. All these photopigments belong to the opsin family having retinal as the chromophore. However, the function of these photopigments remains unknown. I reviewed the studies on the location of the photopigments by immunocytochemistry. I also discussed the results on the action spectra for induction of gonadal development in relation with the location of the photoreceptors. Various physiologically active substances distribute in the vertebrate brain. Such substances are GnRH, GnIH, neuropeptide Y, vasoactive intestinal peptide, c-Fos, galanin, neurosteroids, etc. I summarized the immunhistochemical studies on the distribution and the photoperiodic changes of these substances and discussed the route from the deep brain photoreceptor to GnRH cells.

• Animal cells and systems
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• 제4권2호
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• pp.173-179
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• 2000

Evidence suggested that atypical antipsychotics (APs) such as clozapine show less side effects than those of typical APs such as haloperidol and sulpiride. However, little is known about chronic effects of these drugs on changes in gonadotropin releasing hormone (GnRH) mRNA expression and luteinizing hormone (LH) immunoreactivity. Male rats were divided into water-, haloperidol-, sulpiride-, and clozapine-treated groups, and these drugs were administered orally for 4 weeks. The changes in the expression of GnRH mRNA and the LH immunoreactivity were determined in the hypothalamus and pituitary, respectively, using in situ hybridization and immunohistochemistry. GnRH mRNAs were clearly expressed in the water-treated control vats. This was significantly reduced by the chronic treatments with the typical APs, especially with haloperidol, but not with atypical APs clozapine. Likewise, LH immunoreactivity was clearly stained in the control group. While its immunoreativity was significantly reduced by the chronic APs treatments, clozapine treatment showed only slight attenuation. The results show that the atypical APs clozapine has less side effects in the gonadal function than the typical APs haloperidol and the sulpiride. These results suggest that clozapine is a safer drug than the typical APs, at least in the reproductive system.

• 한국동물생명공학회지
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• 제34권1호
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• pp.40-49
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• 2019

Chronic and unpredictable stress can disrupt the female reproductive system by suppression for secretion of gonadotrophin-releasing hormone (GnRH) and gonadotrophin, resulted in ovarian malfunction and infertility. In the recent days, kisspeptin has been highly highlighted as a hypothalamic peptide which directly stimulates synthesis and release for GnRH. However, in spite of the key role of kisspeptin in the female reproductive system, little information is still available on the changes of its expression during ovarian cycle under stressed condition. Therefore, we induced chronic and unpredictable stress series to the female mice to analyze kisspeptin expression in the brain and ovary. Stressed mice exhibited changes of behavior and body weight gain during the stress assessment, which suggested that the present stress model in mice was successfully established. In the brain level, kisspeptin expression was attenuated than control. In the ovary level, the stressed mice displayed irregularly shrunk oocytes with broken zona pellucida throughout the follicle stages, pyknotic granulosa cells, decreased number of developing follicles and increased number of atretic follicles than the control. In case of kisspeptin expression in the whole ovary tissue, the expression level was decreased in the stressed mice. In detail, the less intensity of kisspeptin expression in the antral follicles phase was observed in the stressed mice than control mice, indicating that local function of kisspeptin during ovary cycle is highly associated with development of ovarian follicles. We expect that the present study has important implications for the fields of reproductive biology.

• Reproductive and Developmental Biology
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• 제41권2호
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• pp.25-31
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• 2017

Effective estrus detection and artificial insemination (AI) are necessary for profitable management of dairy herd. In current study, 45 crossbred lactating cows have been selected with the complaint of unobserved oestrus for more than sixty days postpartum. All cows had functional corpus luteum as examined by transrectal ultrasonography. Cows were treated with $PGF_2{\alpha}$ analogue and AI was performed with observed oestrus and then single dose of GnRH was administered. Similar synchronization protocol has been repeated after 14 days in cows that did not repose to first treatment. Remaining cows received additional $PGF_2{\alpha}$ after 14 days of second treatment and timed AI was performed following GnRH administration. Among 45 cows, 28.89% showed estrus after first treatment and 78.79% responded to second hormonal intervention. A higher conception rate (88.89% vs 26.66 and 72.72%) was observed in cows after triple administration of $PGF_2{\alpha}$ and timed AI. We noticed a significant differences in body condition score (BCS, 1~5 scale), postpartum period, and daily milk production between cows that either responded of non-responded following first and second hormonal treatment. In addition, there was a significant positive correlation between daily milk production and BCS, age and postpartum days, milk production and estrus/BCS, and milk production/BCS/estrus and conception rate. Depending upon the findings we conclude that hormonal intervention with $PGF_2{\alpha}$ and GnRH enhances postpartum ovarian cyclicity and help decreasing the days open of dairy herd. Therefore, this finding might provide an excellent guideline for target breeding system for profitable dairy herd management.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제10권3호
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• pp.159-168
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• 2006

설치류를 포함한 대부분의 포유동물은 페로몬 반응을 중개하는 두 개의 화학감각 시스템(chemosensory system)을 갖고 있는데, 각각 주후각시스템(main olfactory system, MOS)과 부후각시스템(accesory olfactory system, AOS)이다. MOS에 속하는 화학감각뉴런들은 주후각 상피 내에 위치하며, AOS에 속하는 화학감각뉴런들은 비강 윗부분의 서골비기관(vomeronasal organ, VNO)에 위치한다. 공기 중의 비휘발성 페로몬 성분들은 구개 위쪽으로 열린 관을 통해 VNO의 내강으로 이동한다. 페로몬 수용체 단백질들은 크게 두 개의 슈퍼패밀리 V1R과 V2R로 나뉘는데, 이들은 구조적으로 큰 차이가 있으며 MOS에서 발현되는 후각 수용체들과는 무관하다. 이들은 7개의 막관통 도메인을 갖는 G-단백질 결부 단백질(seven transmembrane domain G-protein coupled proteins, V1R은 $G_{{\alpha}i2}$와, 그리고 V2R은 $G_{0\;{\alpha}}$와 연관)이다. V2R은 비고전적 MHC Ib 유전자 산물인 M10과 기타 8개의 M1 패밀리 단백질들과 함께 작용한다. 그 외 VNO 뉴런의 중요한 구성 분자는 TrpC2로, 이는 transient receptor potential(TRP)의 양이온 채널 단백질이며 세포내 신호전달과정에서 중요한 역할을 할 것으로 추정된다. 포유동물의 화학적 의사소통과정에서 페로몬은 작용 모드 또는 효과에 따라 4종류로 분류할 수 있는데, 프라이머(primer), 신호자(signaler), 조정자(modulator) 그리고 방출자(releaser)이다. 근본적으로 이들 화학신호에 대한 반응들은 개체 간, 심지어는 한 개체 내에서도 다양할 수 있다. 이러한 다양성은 페로몬이 스테로이드 호르몬들과 함께 또는 단독으로, 신경전달물질들과 같은 비스테로이드 요인들의 후각정보 처리 과정에 미치는 각종 조절의 차이에 의해 나타날 수 있다. 이러한 조절은 유리한 사회적, 환경적인 조건들을 갖도록 수용자의 생식 축에 미치는 영향을 증강 또는 촉진한다. 가장 좋은 예는 수컷 생쥐의 소변 중의 테스토스테론 의존적인 주요 요단백질(major urinary proteins, MUPs)에 의한 임신방지효과(Bruce 효과)이다. 흥미롭게도 생쥐 GnRH 뉴런은 냄새와 페로몬 양자 모두로부터 페로몬 신호를 수용하는 것 같다. 비록 상당한 논란의 소지는 있지만, 그간의 연구들은 생식과 기타 여러 기능들 사이에 복잡한 상호교차 관계가 있음을 시사한다. 여기서 GnRH 뉴런은 다양한 원천으로부터의 정보를 통합하고, 다시 다양한 뇌기능을 조절하는 것으로 보인다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제15권3호
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• pp.265-272
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• 2011

It is well known that adipose tissue or body fat has been proved as a crucial component of brain-peripheral axis which can modulate the activities of reproductive hormonal axis in female mammals including rodents and human. Concerning the male reproduction, however, the role of adipose tissue has not been thoroughly studied. The present study was carried out to elucidate the effect of a high-fat (HF) diet on the reproductive system of postpubertal male rats. The HF diet (45% energy from fat, HF group) was applied to male rats from week 8 after birth for 4 weeks. The blood glucose levels, body and tissue weights were measured. Histological studies were performed to assess the structural alterations in the reproductive tissues. To determine the transcriptional changes of reproductive hormone-related genes in hypothalamus and pituitary, total RNAs were extracted and applied to the semi-quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). Body weights (p<0.01) and blood glucose levels (p<0.01) of HF group were significantly higher than those of control animals. Similarly, the weights of epididymis (p<0.05), prostate (p<0.01), seminal vesicle (p<0.01) in HF group were higher than control levels. The weights of testis were not changed. The weights of kidney (p<0.001) and spleen (p<0.01) were significantly higher than control levels while the adrenal and pancreas weights were not changed. There were only slight alterations in the microstructures of accessory sex organs; the shape of luminal epithelial cells in epididymis from HF group were relatively thicker and bigger than those from control animals. In the semi-quantitative RT-PCR studies, the mRNA levels of hypothalamic GnRH (p<0.05) in HF group were significantly higher than those from the control animals. The mRNA levels of kisspeptin in HF group tend to be higher than control levels, the difference was not significant. Unlike the hypothalamic GnRH expression, the mRNA levels of pituitary $LH{\beta}$ and $FSH{\beta}$ were significantly decreased in HF group (p<0.05). The present study indicated that the 4-weeks feeding HF diet during the postpubertal period can alter the hypothalamus-pituitary (H-P) neuroendocrine reproductive system These results suggest that the increased body fat and the altered leptin input might disturb the H-P reproductive hormonal activities in male rats, and the changed activities seem to be responsible for the changes of tissue weights in accessory sex organs.