글루타메이트 수용체는 신경연접의 발달에서 신경연접과 정제 등에 중요한 역할을 한다. 포유류 청각뇌줄기의 가쪽위올리브 핵-안쪽마름섬유체핵 신경연접에서의 흥분성 신경전달물질의 전달은 글루타메이트와 같은 많은 흥분성 신경전달물질의 전달을 조절하므로 발생학적 연구에 매우 유용한 모델이다. 귀먹음은 흥분성 회로 또는 억제성 회로의 신경연접에서 신경전달물질들의 변화뿐 아니라 형태학적 변화도 초래하게 된다. 이런 이유로 선천적으로 태어나면서 달팽이 기관이 퇴화되는 선회생쥐는 귀먹음의 병태생리를 연구하는데 가장 좋은 동물모델이다. 그러나, 선회생쥐에서 이런 NMDA 수용체 각각의 아형들이 발달에 따라 어떻게 나타나는지에 관해서는 거의 알려진 사실이 없다. 따라서, 본 연구에서는 선천적으로 속귀에 돌연변이를 가진 선회생쥐를 이용하여 면역조직화학염색법으로 생후 7일과 16일의 쥐를 정상쥐와 비교해서 글루타메이트성의 흥분성 신호가 전달되는 청각뇌줄기의 가쪽위올리브핵(LSO)에서 N-메틸-D-아스파르 트산염(NMDA) 수용체의 아형인 NR1, NR2A, NR2B의 분포를 각각 조사하였다. 생후 7일째 선회생쥐의 NR1에 대한 면역반응성의 세기는 정상군에서 $128.67\pm8.87$로 나타났고 이형접합체에서는 $111.06\pm8.04$, 동형접합체에서는 $108.09\pm5.94$으로 나타났다. 그리고 생후 16일째 선회생쥐에서는 정상군에서 $43.83\pm10.49$, 이형접합체에서는 $40\pm13.88$, 동형접합체에서는 $55.96\pm17.35$으로 나타났다. 생후 7일째 선회생쥐의 NR2A에 대한 면역반응성의 세기는 정상군에서 $97.97\pm9.71$, 이형접합체에서 $102.87\pm9.30$, 동형접합체에서 $106.85\pm5.79$로 나타났다. 생후 16일 선회생쥐의 가쪽위올리브핵에서의 NR2A에 대한 면역반응성 세기는 정상군에서 $47.4\pm20.6$, 이형접합체에서 $43.9\pm17.5$, 동형접합체에서 $49.2\pm20.1$로 나타났다. 생후 7일의 선회생쥐의 NR2B의 면역반응성 세기는 정상군에서 $109.04\pm6.77$, 이형접합체에서 $106.43\pm10.24$, 동형접합체에서 $105.98\pm4.10$으로 나타났다. 생후 16일째 선회생쥐의 NR2B의 면역반응성의 세기는 정상군에서 $101.47\pm11.50$, 이형접합체에서 $91.47\pm14.81$, 동형접합체에서 $93.93\pm15.71$으로 나타났다. 이 결과들은 생후 7일과 16일의 선회생쥐의 가쪽위올리브핵에서 NMDA 수용체의 면역반응성의 변화를 나타낸 것으로 인간 귀먹음의 주요한 병태생리를 파악하는 데 기본적인 자료를 제시할 수 있을 것이다.

경골어류, 시클리드과(Cichlidae)에 속하는 크리벤시스(Pelvicachromis pulcher)의 난자형성과정을 광학현미경으로 관찰한 결과는 다음과 같다. 크리벤시스의 난소는 한 쌍으로 부레와 창자사이에 위치하고 있었으며 황색을 띠었다. 난소의 형태는 장타원형(장축 20 mm, 단축 5 mm)이었다. 초기난원세포는 진한 파란색으로 염색되었으며 발달함에 따라서 난원세포의 세포질은 hematoxylin으로 초기의 난원세포에 비하여 파란색으로 낮게 염색되었으며 핵 안에 여러 개의 인들이 초기시기의 난원세포와 같이 핵막 안쪽에만 배열하는 특징을 보였다 발달함에 따라서 제1난모세포(primary oocyte)는 커졌으며 초기 난원세포에 비하여 색상은 좀 흐려져 보라색에 가깝게 관찰되었고 난막은 관찰되지 않았다. 난황포(yolk vesicle)들은 핵 주변부에는 관찰되지 않았고 세포질의 가장자리에만 국한적으로 형성되기 시작하였다. 제1난모세포가 발달함에 따라서 난황포는 바깥 가장자리에서 안쪽으로 증식되어 핵 쪽으로 이동되었으며 제2난모세포는 세포질이 전체적으로 호산성이었으며 난황포가 세포질 전체에 분포하였다. 일부 난황포는 작은 난황괴를 형성하기 시작하였으나 핵 주변부에서는 난황괴 형성은 많이 이루어지지 않았다. 성숙한 난자는 난자의 크기가 상당히 커졌으며 난황포는 더욱 발달하여 난황괴(yolk mass)를 이루고 있었고 성숙난의 난황괴를 확대한 결과 난황괴속에 염색밀도가 낮은 다각형 또는 타원형의 결정구조물들이 채워져 있었다. 이상과 같이 크리벤시스의 난자형성과정은 난세포의 크기증가, 난황낭의 축적, 세포질 내 염기성 물질이 산성으로 전환 및 난막의 발달로 요약될 수 있으며 일반적인 다른 과의 담수경골어류와 큰 차이는 없는 것으로 확인되었다. 그러나 난황포의 배열방식과 난황괴의 형태는 다른 종과 구별되는 종특이성이다.

Granulocyte macrophage-colony stimulating factor (GM-CSF)는 과립구 및 대식세포뿐만 아니라 상피세포의 증식과 분화를 자극하는 당단백질이며, 최근 생산된 벼세포 유래 재조합 GMCSF(rrhGM-CSF)는 감염원으로부터 안전하고 당사슬이 매우 풍부하여 물질의 안정성 혹은 효과의 지속성을 높여 주는 것으로 알려졌다. 본 실험에서는 간 재생 능력이 우수한 흰쥐를 실험모델로 하여 간의 78%를 제거한 후, 간 재생을 유도하는 과정에서 rrhGM-CSF를 처리하고, 시간 경과에 따라 형태변화의 차이와 더불어 단백질 발현 분석법과 면역조직화학법을 이용하여 PCNA 발현에 미치는 효과에 대해서 알아보고자 하였다. rrhGMCSF는 간 재생 속도를 뚜렷이 증가시키지는 못하였으나, 대조군에 비해 실험군에서는 재생 초기에 간 세포판의 붕괴와 재구성 시기를 다소 앞당기는 것으로 관찰되었다. 증식 중인 세포에서 증가하는 것으로 알려져 있는 핵단백질인 proliferating cell nuclear antigen (PCNA)의 간 조직에서의 분포와 발현 정도를 보면 부분간절제 후 12시간과 24시간에서는 PCNA 단백질이 두 그룹에서 조금씩 발현되다가 간 절제 3일과 5일이 경과한 실험군에서 단백질이 높게 발현되었다. 간 재생이 진행될수록 간 조직 전체에서 고르게 PCNA 양성반응이 나타났으며, 대조군 보다 실험군에서 반응성이 더 뚜렷한 것으로 나타났다. 이러한 결과들로 보아 부분 간절제 후 간 재생을 유도하는 과정에서 rrhGM-CSF가 세포분열을 촉진시키는 인자들 중의 하나로 작용하여 간 재생에 효과를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.

변태중인 참개구리(Rana nigromaculata) 유생의 상피에서 세포자멸사가 초래된 세포를 확인하고 이들의 핵과 세포질에서 나타나는 퇴행과정의 미세구조 변화를 TUNEL 염색법과 투과전자현미경 관찰을 통해 분석하였다. 꼬리의 퇴화가 진행되는 Shumway 발생단계 31기부터 33기까지의 유생 상피는 다층의 입방형세포로 이루어져 있었고, TUNEL 염색으로 관찰한 결과, 상피 전역에 걸쳐 광범위한 세포자멸사가 진행되고 있음을 확인할 수 있었다. 자멸사에 의해 초래되는 상피세포의 초기 변형은 먼저 핵에서 관찰되었는데, 염색질이 응축되어 핵막 주변부로 편재되었고 핵의 분절과 세포질의 응축, 그리고 세포막의 변형이 뒤따르는 것으로 확인되었다. 이어서 세포질의 분절에 의해 자멸소체가 형성되었는데 막으로 둘러싸인 소체 내부에서는 비교적 잘 보존된 형태의 세포소기관들이 관찰되었다. 자멸사가 초래된 세포들은 상피내 대식세포(intraepithelial macrophage)로 추정되는 인접 세포들에 의해 탐식되어 잔여소체를 형성하였으며, 급속한 퇴화과정을 거쳐 층판구조를 지닌 소포의 형태로 변형된 후 세포질에서 소멸됨이 확인되었다.

섬유모세포 (fibroblast)는 결합조직을 구성하는 세포의 한 종류로서, 결합조직 전체에 분포하는 것으로 알려져 있다. 섬유모세포는 주위환경에 따라 형태가 쉽게 변하며, 대부분 결합조직내에 고정되어 분포하고 있지만 염증이 일어났을 때나 조직배양중에는 세포들이 이동하기도 한다. 또한 조직이 손상되었을 때 상처부위로 이동하여 대량의 콜라겐 층을 형성함으로써 손상된 조직을 복구시키기도 한다. 미토콘드리아는 전자전달계(electron transport system)를 통해 세포대사에 필요한 ATP를 생산하는 것을 주 기능으로 한다. 미토콘드리아의 형태적 변이와 산화적 스트레스 그리고 전자전달효소 결핍으로 인한 세포내 활성산소의 증가 등의 기능이상으로 세포의 노화가 이루어지기도 하며, apoptosis의 주요 원인이 되기도 한다. 지금까지 간흡충 (Clonorchis sinensis)에 감염된 담관 조직으로부터 분리하여 배양된 섬유모세포에서 나타나는 세포질돌기의 증가와 같은 형태적인 변화양상과 배양중의 섬유모세포에 간흡충 분비배설물질을 첨가할 경우 섬유모세포의 형태와 세포분열양상의 변화가 이루어진다는 보고가 있었다. 하지만 간흡충의 감염이 미토콘드리아 효소의 분포에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡하다. 따라서 이 연구에서는 간흡충 피낭유충을 실험쥐에 감염시킨 후 시간 경과에 따른 담관의 형태변화를 관찰하고, 간흡충에 감염된 담관과 담관으로부터 분리하여 배양한 섬유모세포의 미토콘드리아 전자전달효소 분포를 확인하여 간흡충에 감염된 담관에 존재하는 섬유모세포가 미토콘드리아 전자전달계 이상으로 인한 변이와 관련이 있는지 확인하였다. 간흡충에 감염된 담관에 분포하는 섬유모세포에서는 주변 섬유성조직에 의한 물리적 손상으로 세포질이 파괴되고, 소포체의 확장 및 미토콘드리아 내막의 손상이 관찰되었다. 미토콘드리아 전자전달 효소는 간흡충에 감염된 담관 조직과 담관 섬유모세포를 분리하여 배양하였을 경우에 정상대조군에 비해 ATPase, COXII, porin의 분포가 감소하였다. 간흡충에 감염된 담관은 충체의 자극으로 인해 결합조직의 섬유화가 이루어지고, 이러한 담관에 존재하는 섬유모세포는 섬유조직에 의한 물리적 상해로 세포가 파괴되었다. 감염된 담관으로 부터 분리된 섬유모세포는 간흡충 감염에 의한 화학적 손상으로 미토콘드리아 전자전달효소가 감소되었다. 그 결과, 섬유모세포는 미토콘드리아의 전자전달계 기능이상으로 인한 세포사멸이 유도될 것으로 추측된다. 따라서 간흡충의 감염은 물리적 자극에 의한 담관의 섬유화, 화학적 자극에 의한 섬유모세포 대사과정의 변이를 유발하며, 미토콘드리아의 경우 ATP 생성을 위한 섬유모세포의 전자전달효소의 분포를 감소시켜 정상 조직에 존재하는 섬유모세포와 같은 기능을 수행하지 못하고 담관의 섬유화가 유지되는 것으로 생각된다.

특정 성분 방출에 중요한 기능을 수행하는 것으로 추정되는 좀목형(Vitex negundo) 엽육 표피조직의 분비모 유형에 대한 구조적 발달양상을 전자현미경적으로 연구하였다. 엽육 표피에 발달하는 두 유형의 분비모는 peltate형(peltate glandular type, PT)과 capitate형(capitate glandular type, CT)으로 크기 및 밀도, 분비강 형성 등의 구조적 특성이 생장단계에 따라 상이하게 나타났다. 어린잎 상피에는 이미 분화된 PT형 분비모가 밀생하여 생장 초기에서부터 뚜렷한 형태구조적 차이를 나타내었다. 이 시기의 하피는 비분비성 단순모에 피복되어 전혀 외부로 노출되지 않는다. 엽신의 발달로 표피조직이 신장되면 PT 및 CT 분비모들은 성숙한 상피 및 하피조직에서 비교적 낮은 밀도로 발달하는 특성을 보이며 분화하였다. PT형 분비모는 6~8개의 분비세포(ca. 35~40 ${\mu}m$)와 하나의 병세포(ca. 5 ${\mu}m$)로 구성되어 있으나, CT형 분비모는 4개의 분비세포(ca. 10~15 ${\mu}m$)와 1~2개의 병세포(ca. 10 ${\mu}m$)로 이루어져 있다. 분비세포 내에는 분비강이 형성되나 크기, 구조 및 형성과정은 유형에 따라 매우 다르게 진행되었다. 분화초기 PT형 분비세포 외부 세포벽으로부터 분리된 층이 빠르게 팽창하면서 분비강이 형성되고, 분비강 내에는 수많은 분비소낭들이 분비물질을 축적하며 저장되었다. 이들 구획은 팽창된 분비강을 가득 채우며 생성되는 물질을 축적한 후 누출형 분비를 통해 방향성분 및 물질을 외부로 방출하였다. 반면, CT형 분비세포 내에는 분비소낭 생성 없이 비교적 작은 분비강만 형성되었다. 이와 같이 좀목형의 특정성분 방출 기작에서는 PT형 분비모가 CT형 분비모에 비해 더 중요한 기능을 수행하는 것으로 추정되었다.

본 연구에서는 뿌리 없이 분지된 줄기에서 기원한 포충낭으로 먹이를 빠르게 포획하는 수생형 통발 포충낭의 형태 구조적 특징을 전자현미경으로 연구하였다. 이들의 흡입식 포충낭에서는 입구 부위 및 덧문에 발달하는 구조들이 능동적 먹이 포획에 있어 다른 어느 구조보다도 중요한 기능을 수행할 수 있도록 분화되어 있다. 포충낭 입구에는 분지된 안테나 및 부속지들이 위치하고, 덧문 중앙 부위에는 4개의 감각모가 발달하여 먹이의 접촉자극을 감지하였다. 자극신호는 입구의 무병, 유병의 다양한 capitate형 분비모들이 소수성 점액물질을 분비하게 하여 이들을 피복하며 덧문을 닫아 먹이를 포획하였다. 덧문 안쪽의 threshold는 입구부분, pavement epithelium 층, 내부 구역으로 구분되며, 입구와 내부구역의 중간에 있는 pavement epithelium 층에는 소수성 큐티클이 피복된 밸름층이 형성되었다. 먹이가 포충낭의 내강으로 들어오면 내벽에 발달하는 2분지선과 4분지선들이 효소 등의 물질을 분비하여 이들을 소화 및 흡수하는 중요한 기능을 하였다. 이와 같이 통발의 흡입식 포충낭에서는 안테나, 감각모, 덧문, capitate형 분비모, 내벽의 분지선 등이 체계적이고 효율적인 방법으로 그 구조와 기능이 분화되어 식충의 기작을 수행하였다. 이후 포충낭의 분화발생을 생장단계별로 추적 연구하여 본 연구의 결과에 접목시키면 더 유용한 통발속 포충낭 구조 자료가 될 것이다.

본 연구에서는 의생물 시료에 대해 정량적 전자토모그래피의 기본 전제 조건인 Beer's law를 실험적으로 검증하였다. 시료는 의생물 시료와 비슷한 흡수계수를 갖는 카본 지지막과 latex sphere의 시료를 선택하였으며, 연속적으로 기울어진 TEM 이미지를 획득하였다. 우선, 전자토모그래피를 수행하여 카본 지지막과 latex sphere의 기본 상태를 파악하였다. Beer's law의 검증을 위해 각각의 물질에 대해 경사각 기울기에 따라 입사빔의 강도와 투과빔의 강도의 변화를 측정하여 회귀분석을 수행하였으며, 그 결과 RMS값 0.976의 범위에서 선형적인 관계를 확인할 수 있었다. 또한 Beer's law를 이용하여 카본 지지막과 latex sphere에 대한 각각의 상대적인 흡수계수를 구했으며, 그 값은 대략 1.71(5)/${\mu}m$과 2.67(6)/${\mu}m$으로 경사각 기울기에 대하여 일정하게 유지됨을 알 수 있었다. 따라서, 정밀한 실험조건에서 입사빔의 정보를 유추할 수 있다면 의생물 시료에 대해 엄밀한 Beer's law가 성립하는 정량적인 전자토모그래피가 수행될 수 있을 것으로 기대된다.