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생약재제가 Dioxin의 연속투여 후 생식독성의 완화에 미치는 영향 관한 연구 (Effects of a Herb Drug Extracts on Mitigation of Reproductive Toxicity after a Continuous Dose of Dioxin in Mice)

  • 김상근;김민수
    • 한국가축번식학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.241-248
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    • 2000
  • 본 연구는 생약제재가 dioxin의 연속투여시 생식독성 완화에 미치는 영향을 구명하고저 30 $\mu\textrm{g}$/kg의 dioxin을 5일간 연속투여 후 생약제재를 3주간격일로 경구투여 했을 때 정자수, 정자활력, 정소중량 및 정소조직에 미치는 영향을 조사하였다. 1. Dioxin 10~20 $\mu\textrm{g}$/kg을 5일간 연속투여한 군의 정자수는 90.7$\pm$3.6~l18.5$\pm$3.6$\times$$10^{6}$$m\ell$, 30~40 $\mu\textrm{g}$/kg투여군의 정자수는 67.3$\pm$4.1~88.2$\pm$3.3$\times$$10^{6}$$m\ell$로서 대조군의 119.3$\pm$3.4~120.2$\pm$4.7$\times$$10^{6}$$m\ell$에 비해 현저히 감소된 정자수를 나타냈다(p<0.05). 2. dioxin 10~20 $\mu\textrm{g}$/kg 투여군의 정자활력은 77.0$\pm$4.7~89.5$\pm$3.6%, 30~40$\mu\textrm{g}$/kg 투여군은 66.5$\pm$3.3~79.9$\pm$3.8%로서 대조군의 93.6$\pm$3.8~94.9$\pm$3.4%에 비해 현저히 감소된 정자활력을 나타냈다(p<0.05). 3. Dioxin 30 $\mu\textrm{g}$/kg을 5일간 연속투여 후 녹차, 홍삼, 구기자, 오메 추출물을 격일로 3주간 투여했을 때 정자수는 각각 77.4$\pm$3.2~90.9$\pm$3.4$\times$$10^{6}$$m\ell$, 78.0$\pm$3.3~105.0$\pm$4.2$\times$$10^{6}$$m\ell$, 76.2$\pm$2.8 ~84.4$\pm$3.5$\times$$10^{6}$$m\ell$, 75.4$\pm$3.3~80.2$\pm$3.3$\times$$10^{6}$$m\ell$이었다. 4. Dioxin 30 $\mu\textrm{g}$/kg을 5일간 연속투여 후 녹차, 홍삼, 구기자, 오메 추출물을 격일로 3주간 투여했을 때 정자활력은 대조군의 119.3$\pm$3.4~120.2$\pm$4.7$\times$$10^{6}$$m\ell$와 93.0$\pm$3.5~96.1$\pm$3.5%에 비해 홍삼추출물 투여군에서는 회복이 현저하였고(p<0.05), 녹차는 다음이었으며, 구기자, 오메는 회복이 미미하였다. 5. Dioxin 30 $\mu\textrm{g}$/kg을 5일간 연속투여 후 녹차, 홍삼, 구기자, 오메 추출물을 각각 격일로 3주간 투석했을 때 정소중량은 대조군의 0.15$\pm$0.01~0.16$\pm$0.01g에 비해 낮은 치를 나타냈으며 홍삼추출물 투여군에서는 회복효과가 현저하였다. 6. Dioxin 30 $\mu\textrm{g}$/kg을 5일간 연속투여 후 녹차, 홍삼, 구기자, 오메를 각각 3주간 격일로 경구 투여했을 때 간, 비장 및 정소조직은 대조군에 비해 심한 손상이 관찰되었으며, 정소는 홍삼 투여군에서 많은 회복이 관찰되었다.

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일부 농촌지역 주민에서 혈청 CA19-9 및 CA125 농도에 영향을 미치는 인자에 관한 연구 (Factors Related to Serum Level of Carbohydrate Antigen 19-9 and Cancer Antigen 125 in Healthy Rural Populations in Korea)

  • 이수근;유근영;박수경;강대희;김진규;정준기;이명철
    • 대한핵의학회지
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    • 제32권1호
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    • pp.71-80
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    • 1998
  • 우리 나라의 일부 지역 주민에서 혈청 CA19-9과 CA125 농도의 분포를 관찰함으로써 경계치 설정 이전에 미리 예비적 자료를 확보하고, 두 종양표지자의 측정치에 영향을 미치는 인자들, 특히 음주와 흡연 습관에 대한 통계적 유의성을 평가하기 위해 단시적 조사연구를 시도하였다. 1995년에 일부 농촌지역 성인 171명(남자 76명, 여자 95명)을 대상으로 하여 설문조사와 혈청 검사를 통해 개개인의 음주, 흡연습관 및 생식요인에 관한 정보 및 혈청 CA19-9 및 CA125 농도를 분석한 결과는 다음과 같다. 1) 혈청 CA19-9 농도의 평균 및 표준편차는 남녀 각각 $10.4{\pm}11.1{\mu}/ml$, $10.1{\pm}10.0{\mu}/ml$로 남녀간의 차이가 없었으나, 혈청 CA125 농도의 평균 및 표준편차는 각각 $2.5{\pm}12.2{\mu}/ml$, $11.2{\pm}7.4{\mu}/ml$로 여자에서 높았다. 한편 현재 임상적으로 적용되고 있는 양성판정치를 근거로 하여 판정한 혈청 CA19-9 및 CA125 양성률은 각각 2.9%, 1.8%이었으며, 각각 남녀간에 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 2) 혈청 CA19-9 농도는 일일 흡연량(r=0.23, p=0.054) 및 총 흡연량(r=0.28, p=0.017)과 양의 상관관계를 보였으며, 성별로는 여자에서만 유의한 상관관계를 나타내었다(일일흡연량 r=0.59, p=.0.026 ; 총흡연량 r=0.74, p=0.003). 3) 혈청 CA125 농도는 흡연시작연령(r=0.51, p=0.000) 과는 양의 상관관계를, 총흡연기간(r=-0.23, p=0.051) 및 총흡연량(r=-0.23, p=0.057)과는 음의 상관관계를 보였는데, 성별로는 남자에서만 흡연시작연령(r=0.28, p=0.031)과 유의한 상관관계를 나타내었다. 4) 혈청 CA125 농도는 여자에서 연령(r=-0.20, p=0.058), 생리중단 연령(r=-0.28, p=0.030), 총수유기간(r=-0.29, p=0.014)과 음의 상관관계를 보였다. 5) 혈청 CA19-9 및 CA125 농도는 비만, 학력, 그리고 음주와 유의한 상관관계가 없었으며, 여자에서는 혈청 CA19-9 및 CA125 농도간에 양의 상관관계를 보였다(r=0.20, p=0.047). 6) 연령 및 비만의 교란효과를 통제하기 위한 중회귀분석 결과, 혈청 CA19-9 농도와 유의한 회귀관계를 보이는 변수는 없었다. 이에 비해 혈청 CA125 농도는 전체대상례에선 흡연시작연령이 빠르거나(p=0.000), 총 흡연기간이 길거나(p=0.001), 총흡연량이 많거나(p=0.020), 생리중단연령이 늦거나(p=0.035), 수유를 오래 할수록(p=0.050) 감소하는 것으로 나타났으나, 성별로 분석하였을 때 여자에서 흡연인자들의 유의한 회귀관계가 모두 소실되었다. 결론적으로, 혈청 CA19-9 농도는 흡연, 음주, 월경-출산관련 변수들에 의해 영향을 받는 않는 것으로 보여 실제 임상에 적용할 때 이들 변수를 고려하지 않고도 이용될 수 있는 비교적 안정된 종양표지자로 생각된다. 이에 비해 혈청 CA125 농도는 흡연량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였으나 연령과 비만지수에 따라 흡연량이 교란영향을 받고 있는 지표임을 알 수 있었다. 한편, 여성에서는 폐경연령과 총수유기간이 유의한 관계를 보여 향후 정상치역 결정시 생리, 수유 등의 변수를 고려해야 할 것으로 사료된다.

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멸종위기 난과 식물 석곡의 복원 (Restoration of endangered orchid species, Dendrobium moniliforme (L.) Sw. (Orchidaceae) in Korea)

  • 김영기;강경원;김기중
    • 식물분류학회지
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    • 제46권2호
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    • pp.256-266
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    • 2016
  • 한국의 멸종위기 난과 식물인 석곡 13,000 촉을 증식하여 2013년 6월에 완도군 보길도 일대의 자연 서식지에 복원하였다. 연구팀은 복원 후 2년간 생장과정을 모니터링 하였다. 모본의 확보, 교배, 종자형성, 파종, 계대배양, 순화배양 등의 과정을 거쳐 복원할 13,000 촉을 육성하였다. 복원 전에 5개 엽록체 마커와 핵 ITS 지역을 이용하여 복원할 개체들의 유전적 다양성을 검증한 결과 국내의 자연집단 사이에서 관찰되는 수준의 유전적 다양성이 입증되었다. 현지복원은 연구팀과 지역주민들과의 공조체계를 구축하여 협동으로 수행하였다. 복원 이후 1년, 2년의 시점에 생존율, 영양번식률, 생장률 등을 조사하여 자료화 하였다. 복원 후 훼손은 없었으며, 97% 이상의 생존율을 보였다. 복원 후 영양번식이 활발하여, 복원 시점보다 촉수가 227%로 증가하였다. 그러나 복원당시에 비하여 개체의 평균 길이는 짧아졌다. 완전한 양지나 음지에 비해서 반음지 지역에서 석곡 개체들은 가장 잘 번식하고 생장하였다. 또한 부착한 기주 식물에 따라서 영양번식률 및 생장률에 차이를 보였다. 그늘쪽 바위틈과 참가시나무의 수피에 부착한 개체들이 가장 활발하게 증식하였고, 동백나무 수피에 부착하는 개체들이 세 번째 높은 증식률을 보였다. 일부 복원 개체들은 야생에서 꽃을 피우고, 수분되어 종자가 결실되는 것을 확인하였다. 전반적으로 복원한 개체의 촉수가 크게 증가하여 성공적인 복원으로 평가된다. 인위적인 훼손방지를 위하여 국립공원 및 지역주민들과 공조체제를 구축하였고, CCTV를 설치하여 감시활동을 하고 있다.

배양액에 첨가하는 에너지원이 생쥐 배 발생 능력에 미치는 영향 (Effects of Energy Substrates in Culture Media on Developmental Capacity of Mouse Embryos)

  • 박기상;이현정;박성백;김지철;이택후;전상식
    • Reproductive and Developmental Biology
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    • 제31권1호
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    • pp.35-41
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    • 2007
  • 본 연구는 인간 난관액 또는 자궁액 내에 존재하는 에너지원이 생쥐 2-세포기 배의 체외 발달에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시하였다. ICR 암 생쥐에 5 IU hCG 주사 후 $46{\sim}50$ 시간에 2-세포기 배를 회수하였다. 회수된 배는 3가지 배양 조건 [대조군: 0 mM Group A: glucose(G) 0.5 mM + pyruvate(P) 0.32 mM + lactate(L) 10.5 mM, Group B: G 3.15 mM + P 0.1 mM + L 5.83 mM]에서 72시간 배양하였다. 배양 24 시간에 상실배 출현율은 group A (72.3%)와 group B (56.6%)가 대조군(34.9%)보다 유의하게 높았다.(p<0.05). 그러나 48시간에 배반포기 배 출현율은 대조군(51.8%)이 group A (39.8%)와 group B (25.9%)보다 유의하게 (p<0.05) 높았다. 72시간에 투명대 부착 ($ZiB,\;41.0{\sim}51.8%$), 투명대 탈출 ($ZeB,\;18.1{\sim}32.5%$) 및 총 배반포기 배 출현율 ($68.7{\sim}73.5%$)은 실험군 간에 통계적인 차이가 없었다. 배반포기 배의 평균 세포수와 ICM 세포수는 group A (70.8, 13.4)와 group B (64.4, 11.8)가 대조군 (53.1, 5.7)보다 유의하게(p<0.05) 많았고, 통계적인 유의차는 없었으나 group A가 group B보다 많은 경향이었다. 총 세포수에 대한 ICM 비율은 group A(22.9%)와 group B(23.7%)가 대조군(14.2%)보다 유의하게(p<0.05) 높았다. 영양배엽(TE) 세포수($34.1{\sim}45.1$)는 실험군 간에 통계적인 차이가 없었다. ICM에 대한 TE 비율(ICM:TE ratio)은 대조군(1:6.0)이 group A(1:3.4)나 group B(1:3.4)보다 유의하게(p<0.05) 높았다. 생쥐 2-세포기 배를 배양하여 72시간까지의 배 발달율을 살펴보면 배양액에 에너지원을 첨가하는 것이 효과적이었으며, 자궁액 농도보다는 난관액 농도로 에너지원을 조절했을 때 배 발생 능력이 높은 경향을 보였다.

벼 시골가시허리노린재, 우리가시허리노린재의 온도별 발육 및 산란반응 (Effects of Temperature on The Development and Reproduction of Cletus punctiger Dallas and Cletus schmidti Kiritshenko (Heteroptera : Coreidae) on Rice)

  • 백채훈;최만영;서홍렬;김재덕
    • 한국응용곤충학회지
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    • 제46권1호
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    • pp.51-56
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    • 2007
  • 휴경지 인근 벼에 발생하여 반점미를 유발하는 등 미질에 영향을 주는 시골가시허리노린재와 우리가시허리노린재의 생물학적 특성을 구명하였다. 시골가시허리노린재와 우리가시허리노린재 알의 부화율은 20, 25 및 $30^{\circ}C$에서 각각 80.6/88.0, 91.7/96.3 및 96.4/96.2%이며, 평균발육기간은 각각 16.4/18.4, 9.4/10.2 및 6.4/7.3일이었다. 약충의 발육기간은 $30^{\circ}C$에서 1령, 2령, 3령, 4령 및 5령이 각각 평균 2.1/2.0, 3.5/4.0, 3.3/5.6, 3.2/4.8 및 5.8/6.9일이었으며, 시골가시허리노린재가 우리가시허리노린재에 비하여 약충의 발육기간이 짧았다 시골가시허리노린재의 산란전기간은 $25^{\circ}C$에서 8.1일, 성충수명은 암컷이 120.0일, 수컷이 117.3일로 약 4개월 정도였고, 암컷이 수컷에 비하여 수명이 약간 길었다. 성충 한 마리의 총 산란수는 245.5개였고, 일일 산란수는 평균 2.2개였다. 시골가시허리노린재는 산란기간 중 여러 번 교미하며, 교미한 후 90일이 경과한 뒤 산란된 알의 부화율은 수컷과 같이 넣어둔 경우에는 92.1%였으나, 30일 동안 수컷을 넣어주지 않은 경우에는 9.6%로 낮게 나타났다. 또한 두 종의 형태적 특징을 현미경하에서 관찰하여 기술하였다.

Gonadotropin Releasing Hormone-Agonist가 임신된 흰쥐 황체세포의 세포자연사에 미치는 영향 (Effect of Gonadotropin Releasing Hormone-Agonist on Apoptosis of Luteal Cells in Pregnant Rat)

  • 양현원;김종석;박철홍;윤용달
    • 한국발생생물학회지:발생과생식
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    • 제6권2호
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    • pp.131-139
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    • 2002
  • 최근 난포에서 GnRH와 그 수용체의 발현이 확인되면서 GnRH가 국소적으로 난소의 기능을 조절하고,특 히 과립세포의 세포자연사(apoptosis)를 유도하는 것으로 보고되고 있다. 그러나 황체에서 GnRH와 그 수용체의 발현과 기능에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구는 임신한 흰쥐의 황체세포에서 GnRH와 그 수용체가 발현되는지를 확인하고, 또한 GnRH가 황체세포의 세포자연사를 직접적으로 유발시킬 수 있는지를 알아보고자 시행하였다. 임신된 흰쥐로부터 황체세포를 획득하여 배양한 후 면역조직화학적 염색과 Western blot 방법으로 GnRH와 그 수용체의 발현을 확인한 결과 배양된 황체세포에서 GnRH와 그 수용체가 강하게 발현되는 것을 관찰할 수 있었다. GnRH가 배양된 황체세포의 세포자연사에 미치는 영향을 조사하기 위하여, $10^{-6}$ GnRH-agonist(GnRH-Ag)를 처리한 후 3, 8, 12시간에 TUNEL 방법과 DNA 분절화 검증 방법으로 세포자연사를 조사하였다. TUNEL 결과 세포자연사를 보이는 황체세포는 처리 후 12 시간에 GnRH-Ag 처리군에서 유의하게 증가하였다(p<0.05). 또한 DNA 분절화를 조사한 결과에서도 TUNEL 결과와 유사하게 GnRH-Ag처리 후 12 시간에 DNA 분절화가 유의하게 증가하였다(p<0.05). 이러한 세포자연사의 증가가 cytochrome c 방출과 연관이 있는지를 알아보고자 미토콘드리아로부터 방출된 cytochrome c를 Western blot 방법으로 정량한 결과, GnRH-Ag 처리 후 12 시간에 cytochrome c가 미토콘드리아로부터 세포질쪽으로 방출된 것을 확인할 수 있었다. 결론적으로 임신된 흰쥐의 황체세포에서 GnRH와 그 수용체 단백질이 발현되며 GnRH-Ag가 GnRH 수용체에 결합함으로써 cytochrome c가 미토콘드리아로부터 방출되고, 이로 인해 황체세포가 세포자연사하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 국소적으로 분비되는 GnRH가 미토콘드리아로부터 cytochrome c의 방출을 유발시켜 황체세포의 세포자연사를 유도할 수 있다는 것을 제시하고 있다.

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양식산 농어, Lateolabrax japonicus 암컷의 난소발달과 혈중 스테로이드 호르몬 양상 및 난모세포 성숙 및 배란유도 (Relationship between Ovarian Development and Plasma Levels of Steroid Hormones, and Induction of Oocyte Maturation and Ovulation in the Cultured Female Korean Sea Bass, Lateolabrax japonicus)

  • 이원교;양석우;곽은주
    • 한국발생생물학회지:발생과생식
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    • 제4권2호
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    • pp.187-193
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    • 2000
  • 양식산 농어, Lateolabrax japonius 암컷의 난소와 혈액을 1997년부터 1999년까지 매년 10월부터 2월까지 2회 반복 채취하였다. Gonadosomatic index는 11월부터 증가하기 시작하여 12월(12.8$\pm$1.5)과 1월(14.8$\pm$3.5)에 최고 수준을 나타낸 후 2월(2.6$\pm$1.5)에는 급격히 감소하였다(P<0.05). 난소내 난모세포는 12월과 1월에 3차 난황구기까지 발달하고 성장이 완료되지만, 성숙 및 배란이 되지 않고 2월에는 퇴화되었다. 혈중 estradiol-l7$\beta$의 농도는 11월부터 증가하기 시작하여 12월 (1,152.3$\pm$107.2 pg/ml)과 1월(1,315.4$\pm$99.5 pg/ml)에 최고 수준을 나타낸 후 2월에는 급격히 감소하였다(P<0.05). 17 $\alpha$,20-dihydroxy-4-pregnen-3-one는 실험기간 동안 낮은 농도(86.6$\pm$6.5~93.8$\pm$2.8 pg/ml)를 유지하며 유의한 변화는 없었다(P<0.05). 성장이 완료된 난모세포를 갖고 있는 양식산 농어에 HCG를 주사(1,000 IU/kg과 2,000 IU/kg)하면 모든 개체에서 성숙 및 배란이 유도되었다. HCG 농도에 따른 수정율과 부화율은 차이가 없었으나, 부상란 수는 1,000 lU/kg에서 325,000$\pm$26,000개, 2,000 IU/kg에서 195,000$\pm$35,000개로 차이가 있었다. 이상의 결과를 종합하면, 양식산 농어 암컷은 양식환경 하에서도 난황형성 및 난모세포의 성장은 정상적으로 진행되지만, gonadotropin의 surge가 일어나지 않아 최종성숙과 배란이 되지 않는 것으로 추정되었다. 농어에서 난모세포의 인위적 성숙 및 배란 유도에 의한 난 생산은 HCG 1000 IU/kg가 효과적이었다.

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돼지 폐쇄난포내 과립세포의 자연세포사 시 캐스파제-3의 활성화 (Caspase-3 Activation is Associated with Granulosa Cell Apoptosis during Follicular Atresia in Porcine Ovary)

  • 김종민;정진용;김지영;오승훈;송강원;도병록;김상수;정진;이창주;윤용달
    • 한국발생생물학회지:발생과생식
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    • 제10권1호
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    • pp.1-7
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    • 2006
  • 포유류 난포의 폐쇄 과정은 매우 정교한 내분비적 조절작용에 의해 일어나며, 이 과정중에 발생하는 난포 내 과립세포의 퇴화는 핵응축 현상을 동반하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 핵응축 현상과 관련하여 돼지 난소 내 폐쇄난포의 과립세포가 퇴화 시 동반되는 세포 사멸이 아포토시스의 과정에 의해서 일어나는지의 여부와 아포토시스 관련 주요 단백질 분해 효소인 캐스파제-3과 연관된 세포 사멸 기전과 관련이 있는지에 대해서 조사하고자 하였다. 돼지 난소로부터 정상 및 폐쇄난포를 분리하고 이들을 대상으로 조직학적으로 아포토시스 발생 여부를 확인하였고 난포로부터 각각 얻어진 과립세포를 대상으로 하여 아포토시스 과정으로 사멸하는 세포의 형태 및 캐스파제-3의 활성을 관찰 및 측정하였다. 폐쇄 중 돼지 난포 내 과립세포에서 핵의 분절이 흔히 관찰되었고, 유세포 측정기를 이용하여 세포 사멸율을 측정해 본 결과 사멸하는 세포의 수가 폐쇄난포의 과립세포에서 정상난포보다 매우 유의하게 높은 것으로 나타났다. 난포 조직 내 아포토시스 세포는 과립세포에 국한되어 관찰되었으며 협막세포에서는 아포토시스가 관찰되지 않았다. 최종적으로 캐스파제-3의 활성을 정상 및 폐쇄 난포에서 분리한 세포에서 측정해 본 결과 폐쇄난포의 과립세포에서 정상난포보다 유의하게 높은 활성을 보였다. 이와 같은 결과를 종합해 볼 때, 돼지 난포의 폐쇄 중 과립세포의 퇴화는 아포토시스 과정에 의해 일어나며, 캐스파제-3의 활성에 의존적인 것으로 사료된다.

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산란계에 대한 점등 광원 및 파장 차이에 따른 산란 특성에 관한 연구 (A Study of Different Sources and Wavelengths of Light on Laying Egg Characteristics in Laying Hens)

  • 김민지;최희철;서옥석;채현석;나재천;방한태;김동욱;강환구;박성복
    • 한국가금학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.383-388
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    • 2010
  • 닭의 눈은 빛의 색깔을 구별할 수 있고, 빛의 다른 파장은 닭의 번식 능력에 영향을 미칠 수 있다. 이에 본 연구는 산란계에서 발광소자(LED)를 이용한 단색광이 산란계에 미치는 영향을 확인하고자 수행되었다. 닭들은 발광소자(LED)를 이용하여 제작된 백색, 청색, 황색, 청색, 적색 전구와 대조구로써 백열전구의 점등 광원에 노출되었다. 모든 점등 광원은 빛의 세기를 20 lux로 고정하였다. 시험 결과, 산란 개시 일령과 산란 50% 도달 시기는 적색 점등 시에 다른 처리군과 비교하여 빨리 일어남이 확인되었으며, 난소 중량 또한 16주령에서 20주령까지 적색 점등 시에 다른 처리군에 비해 유의적으로 무거웠다. 또한, 59주령 기준 적색 LED 점등 광원에서 사육된 산란계의 헨하우스 산란수가 다른 처리군과 비교하여 가장 높음이 확인되었다. 황색 LED 점등 시 26주에서 45주령의 산란계에서 생산된 계란 무게는 다른 처리 점등 조건에 비해 유의적으로 높았다. 적색 LED 점등 시 20주의 산란계에서 생산된 계란의 난각 강도는 다른 처리 점등 조건에 비해 높았다. 비슷하게 적색 LED 점등 시 20주의 산란계에서 생산된 20주의 산란계에서 생산된 계란의 난각 두께는 다른 처리 점등 조건에 비해 높았다. 이와 같은 결과들은 적색 LED 점등 환경에서 사육된 산란계들은 산란 능력이 향상되고, LED를 이용한 다양한 파장의 점등은 계란 품질에 영향을 미칠 수 있다는 것으로 사료된다.

Hsp90 Inhibitor Induces Cell Cycle Arrest and Apoptosis of Early Embryos and Primary Cells in Pigs

  • Son, Myeong-Ju;Park, Jin-Mo;Min, Sung-Hun;Hong, Joo-Hee;Park, Hum-Dai;Koo, Deog-Bon
    • Reproductive and Developmental Biology
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    • 제35권1호
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    • pp.33-45
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    • 2011
  • Heat shock protein 90 (Hsp90) is ATPase-directed molecular chaperon and affects survival of cancer cell. Inhibitory effect of Hsp90 by inducing cell cycle arrest and apoptosis in the cancer cell was reported. However, its role during oocyte maturation and early embryo development is very insufficient. In this study, we traced the effects of Hsp90 inhibitor, 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG), on meiotic maturation and early embryonic development in pigs. We also investigated several indicators of developmental potential, including structural integrity, gene expression (Hsp90-, cell cycle-, and apoptosis-related genes), and apoptosis, which are affected by 17-AAG. Then, we examined the roles of Hsp90 inhibitor on viability of primary cells in pigs. Porcine oocytes were cultured in the NCSU-23 medium with or without 17-AAG for 44 h. The proportion of GV arrested oocytes was significantly different between the 17-AAG treated and untreated group (78.2 vs 34.8%, p<0.05). After completion of meiotic maturation, the proportion of MII oocytes was lower in the 17-AAG treated group than in the control group (27.9 vs 71.0%, p<0.05). After IVF, the percentage of penetrated oocytes was significantly lower in the 17-AAG treated group (25.2%), resulting in lower normal pronucleus formation (2PN of 14.6%). Therefore, the inhibition of meiotic progression by Hsp90 inhibitor played a critical role in fertilization status. Porcine embryo were cultured in the PZM-3 medium with or without 17-AAG for 6 days. In result, significant differences in developmental potential were detected between the embryos that were cultured with or without 17-AAG. Terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL) showed that the number of containing fragmented DNA at the blastocyst stage increased in the 17-AAG treated group compared with control (7.5 vs 4.4, respectively). Blastocysts that developed in the 17-AAG treated group had low structural integrity and high apoptotic nuclei than those of the untreated control, resulting in decrease the embryonic qualities of preimplantation porcine blastocysts. The mRNA expressions of cell cycle-related genes were down-regulated in the 17-AAG treated group compared with control. Also, the expression of the pro-apoptotic gene Bax increased in 17-AAG treated group, whereas expression of the anti-apoptotic gene Bel-XL decreased. However, the expression of ER stress-related genes did not changed by 17-AAG. Cultured pESF cells were treated with or without 17-AAG and used for MIT assay. The results showed that viability of pESF cells were decreased by treatment of 17-AAG ($2{\mu}M$) for 24 hr. These results indicated that 17-AAG decreased cell proliferation and increased cell death. Expression patterns Hsp90 complex genes (Hsp70 and p23), cell cycle-related genes (cdc2 and cdc25c) and apoptosis-related genes (Bax and Bcl-XL) were significantly changed by using RT-PCR analysis. The spliced form of pXbp-1 product (pXbp-1s) was detected in the tunicamycin (TM) treated cells, but it is not detected in 17-AAG treated cells. In conclusion, Hsp90 appears to play a direct role in porcine early embryo developmental competence including structural integrity of blastocysts. Also, these results indicate that Hsp90 is closely associated with cell cycle- and apoptosis-related genes expression in developing porcine embryos.