TEMPOROSPATIAL PATTERNS OF PROGRAMMED CELL DEATH DURING EARLY DEVELOPMENT OF THE MOUSE EMBRYOS

생쥐 배자발생초기의 세포자기사 발현 양상에 관한 연구

The pattern of programmed cell death(PCD) has been examined during the early developmental period of development in mouse embryos, from embryonic day 4.5(E4.5) to E11.5 Embryos from Balb/c breedings were harvested at various embryonic stages between E4.5 and El1.5. Cell death was analysed by in situ terminal deoxynucleotidyl transferase mediated dUTP nick end labeling(TUNEL) staining in tissue sections and whole embryos. At the blastocyst stage(E4.5), a very few apoptotic cells were found in the inner cell mass of the blastocyst. In the early egg cylinder stage(35.0-5.5), a few apoptotic cells were detected in the embryonic ectoderm, the embryonic endoerm and the proamniotic cavity. In the advanced egg cylinder stage(E5.5-6.5), TUNEL-posifive cells were observed in the extra-embryonic ectoderm and extra-embryonic endoderm as well as in the embryonic ectoderm, embryonic visceral endoderm and proamniotic cavity. In the streak stage(E6.75-7.75), many TUNEL-positive cells were found in the ectoplacental cone. In contrast, only very few apoptotic cells were found in the chorion and extra-embryonic endoderm in extra-embryonic regions. In intra-embryonic region, a few apoptotic cells were randomly found in the embryonic ectoderm, mesoderm and visceral endoderm. At the early somitogenesis stage(E8.0-8.5), most apoptotic cells were observed in the most cranial portion of neural fold (neural ectoderm and adjacent ectoderm). At the mid somitogenesis stage(39.0-9.5), the otic placode first showed TUNEL-positive at this stage. Small number of TUNEL-positive cells were also first seen around optic placode and branchial arches. Three streams of TUNEL-positive cells were clearly seen in the cranial region at 59.5-9.75. At E10.5, apoptotic cells were localized in the developing eye, the junctional portion of medial nasal, lateral nasal and maxillary processes, the lateral portion of branchial arches, the junction of bilateral mandibular processes, and apical ectodermal ridges of limb buds. At E11.5, apoptotic cells were noticeably decreased in most area, except the developing limbs and several somites in the tail region. In this study, the global temporospatial pattern of PCD throughout early development of mouse embryos was discussed. It may provide the basis for further studies on its role in the morphogenesis of the embryo.

세포자기사(programmed cell death)는 배자발생과정에서 중요한 역할을 하는 정상적인 생리적현상으로 알려져왔다. 생쥐 배자에서 세포자기사에 관한 많은 연구가 있었지만 초기 형태발생기동안의 전반적이고 구체적인 세포자기사 양상에 관한 보고는 없었다. 이에 본 연구에서는 발생 4.5일$\sim$11.5일째의 Balb/c생쥐배자에서 생쥐발생초기의 세포자기사가 일어나는 양상을 알아보았다. 세포자기사가 일어나는 양상은 배자 조직절편과 온전한 배자에 in situ terminal deoxynucleotidyl transferase mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) 반응을 시켜 알아보았다. 주머니포배시기 (발생 4.5일째)에는 세포자기사 과정에 있는 세포가 극히 드물게 속세포명이에서 관찰되었다. Egg cylinder시기 초기(발생 $5.0\sim5.5$일째)에는 소수의 세포자기사 세포가 배자외배엽과 배자내배엽, 원시양막공간에서 나타났다. Egg cylinder시기 후반부(발생 $5.5\sim6.5$일)에는 세포자기사 세포가 배자외배엽, 배자내배엽, 원시양막공간 뿐만 아니라 바깥배자외배엽과 바깥배자내배엽 에서도 관찰되었다. Streak 시기 (발생 $6.75\sim7.75$일)에는 많은 세포자기사 세포가 ectoplacental cone부위에서 관찰된 반면에, 배자바깥 부위에서는 융모막과 바깥배자내배엽에서 매우 적은 수의 세포자기사 세포가 관찰되었고, 배자부위에서는 소수의 세포자기사 세포가 무작위적으로 배자외배엽과 중배엽, 그리고 배자내배엽 부위에서 관찰되었다. 체절형성기 초기 (발생 $8.0\sim8.5$일)에는 많은 수의 세포자기사 세포가 신경주름(neural fold)의 가장 앞쪽(머리쪽)에 주로 분포하는 것이 관찰되었다. 체절형성기 중기(발생 $9.0\sim9.5$일)에 귀기원판(otic placode)부위에서 처음으로 세포자기사 세포가 관찰되었고, 적은 수의 세포자기사 세포들이 또한 눈기원판(optic placode)과 아가미궁에서도 관찰되기 시작하였다. 발생 $9.5\sim9.75$일째에 크게 세가지 흐름의 세포자기사 세포들이 머리쪽 부위에서 관찰되었다. 발생 10.5일째에는 세포자기사 세포들이 발생중인 눈 부위와 안쪽코돌기와 바깥쪽코돌기 그리고 상악돌기가 만나는 부위, 아가미궁의 가쪽부위, 양쪽 하악돌기가 만나는 중앙부위, 그리고 팔다리싹의 꼭대기외배엽능선에 국한되어 관찰되었다. 발생 11.5일째에는 세포자기사 세포가 발생중인 팔다리부위와 꼬리부위를 제외한 나머지 부위에서는 현저히 감소되어 나타났다. 본 연구에서는 생쥐 발생초기 동안에 나타나는 세포자기사 세포가 발생시기에 따라 어느 부위에 발현되는 가는 알아보았는데, 이러한 연구 결과는 배자의 형태발생을 연구하는데 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.