Cell Biological Study on Factors Affecting Brain Formation at Early Chick Embryo (1) The Effect of Serotonin

초기 계배의 뇌형성에 미치는 몇가지 요인에 관한 세포 생물학적 연구 (1) Serotonin의 영향

The effect of tryptophan or serotonin on the early stage of chick brain development has been morphologically investigated using an electron microscope. The electron micrographs of neural plate cells of 1-day chick embryo treated with tryptophan or serotonin showed irregularity, evagination and disruption of nuclear membrane and nuclear chromatin condenstation, nucleolar margination and segregation. Hypertrophy of stalks, vesicles and vaculoes were seen and dilated and disrupted rough endoplasmic reticulum and underdeveloped neurotubules were also observed. In mesenchyme cells of tryptophan or serotonin administered 18 hr embryo, irregular nuclear membrane, swollen mitochondria, dilated rough endoplasmic reticulum and very large yolk granules were observed. Furthermore, DNA, RNA and protein contents of the embryos treated with typtophan or serotonin were considerably lower than those of control group. The amount of tubulin of the experimental groups was also greatly lower than that of control, suggesting that the impairment of microtubule formation occurred. Tryptophan or serotonin administration might depress the biosynthesis, of nucleic acid and protein including some enzymes tested. It seems that the serotonin formed from exogeneous tryptophan might inhibit the degradation of yolk granule by feedback regulation mechanism so as to impair microtububle and microvilli formation followed by a malformation of chick embryos.

Tryptophan 또는 serotonin을 계란에 투여하고 배양하였을 때의 초기 계배의 뇌형성에 미치는 영향을 관찰한 결과, 뇌의 신경세포는 핵막의 불규칙하고 핵응축현상이 심하며 염색질이 핵막에 응집되고 인도 분해되었으며 핵막이 팽출되어 생긴 수포가 형성되었다. 그리고 조면소포체와 골지체는 심하게 확장되어 있었고, 미토콘드리아는 팽윤화된 것이 많았으며 신경세관의 발달이 매우 미비하였다. 즉 이와 같은 현상은 특히 초기 1-2일간 배양 계배에서 극심하였다. Tryptophan 또는 serotonin을 투여한 후 18시간 배양한 배반엽의 간충 세포는 대조군에 비하여 세포질이 미숙하였고, 세포내 소기관이 크게 손상되어 있었으며 난황과립의 분해가 대조군에 비하여 지연되고 있음을 알 수 있었으며, 24-72시간 배양한 배반엽의 암대의 미세융모는 대조군에 비하여 현저하게 길이가 짧고 발달이 미비하였다. 또한 Tryptophan 또는 serotonin을 투여한 계배의 경우 배반엽의 크기, 투명대 및 배의 크기가 대조군에 비하여 작았으며, serotonin 처리군의 경우가 더욱 작았다. 또한 단백질 및 핵산 함량이 대조군에 비하여 훨씬 낮았고 tubulin 합성량도 크게 저하되었음이 확인되었다. 위와 같은 실험결과는 과량의 tryptophan 또는 serotonin이 난황과립 분해를 지연시켜 결과적으로 단백질 합성을 억제함으로서 tubulin합성이 저하되고, 이로 인하여 미세소관의 형성과 미세융모의 발달과 기능이 부진하여 형태형성에 이상을 초래하는 것으로 사료된다.