해양생태독성평가를 위한 표준시험방법 개발을 위하여 해양생태계의 대표 소비자인 어류를 이용한 시험방법을 정립하였다. 표준시험생물은 송사리(Oryzias latipes)와 넙치(Paralichthys olivaceus)를 선정하였으며, endpoint는 7일 자어 사망률(7 day-$LC_{50}$)로 설정하였다. 표준시험방법은 미환경보호국(USEPA, 1994)의 어류독성시험법을 참고하였으나, 시험생물은 생태적 대표성 및 종의 유용성 등을 고려하여 재설정하였다. 송사리는 실험실 사육이 가능하고 광염성이며, 넙치는 국내 연안 생태계의 대표 어류이자 상업용 종묘 생산 시설을 통하여 연중 시험생물 확보가 가능한 점을 고려하여 선정하였다. 염분 내성 및 표준물질독성실험결과, 송사리는 $0{\sim}35\;psu$ 구간에서 전개체가 생존하였으며, 넙치는 염분이 20 psu 이상에서만 실험이 가능하였다. 독성시험기간은 7일이며, 시험구내의 용존산소가 4mg/L 이상을 유지하는 한 시험용액의 교환없이 수행하는 비교환정수방식을 택하였다. 시험생물의 연령은 부화 후 초기 사망률과 시험시 취급이 용이한 크기로 선정하였으며, 송사리의 경우 부화 후 7일(전장 약 5 mm), 넙치의 경우 25일(전장 약 10 mm)로 선정하였다. 시험적합도 기준은 대조구에서의 생존율이 80% 이상으로 설정하였으며, 표준독성물질에 의한 민감도를 어류 독성 시험시 동일한 방법을 이용한 결과를 제시하도록 하였다.
Background: Although an understanding of the proliferation and differentiation of fish female germline stem cells (GSCs) is very important, an appropriate threedimensional (3D) research model to study them is not well established. As a part of the development of stable 3D culture system for fish female GSCs, we conducted this study to establish a 3D aggregate culture system of ovarian cells in marine medaka, Oryzias dancena. Methods: Ovarian cells were separated by Percoll density gradient centrifugation and two different cell populations were cultured in suspension to form ovarian cell aggregates to find suitable cell populations for its formation. Ovarian cell aggregates formed from different cell populations were evaluated by histology and gene expression analyses. To evaluate the media supplements, ovarian cell aggregate culture was performed under different media conditions, and the morphology, viability, size, gene expression, histology, and E2 secretion of ovarian cell aggregates were analyzed. Results: Ovarian cell aggregates were able to be formed well under specific culture conditions that used ultra-low attachment 96 well plate, complete mESM2, and the cell populations from top to 50% layers after separation of ovarian cells. Moreover, they were able to maintain minimal ovarian function such as germ cell maintenance and E2 synthesis for a short period. Conclusions: We established basic conditions for the culture of O. dancena ovarian cell aggregates. Additional efforts will be required to further optimize the culture conditions so that the ovarian cell aggregates can retain the improved ovarian functions for a longer period of time.
본 연구는 3배체 해산송사리, Oryzias dancena를 생산하기 위해서 다양한 조건에서 실험을 실시하였다. 저온처리($0^{\circ}C$)에서 30, 45, 60분간 처리하여 3배체를 유도 생산하였다. 여러 유도조건 결과, 45분간 처리하였을 때 가장 높은 3배체 생산율이 나타났다. 3배체 판별은 Chromosome 관찰, flow cytometer 분석 및 적혈구 측정을 통해서 판별하였다. 3배체 해산송사리의 적혈구 표면적과 부피는 2배체 해산송사리보다 크게 나타났고, 3배체 Chromosome number는 72개, 2배체는 48개가 관찰되었다. Flow cytometer 분석에서도 3배체가 2.40 pg/cell 그리고 2배체가 1.61 pg/cell 측정되어 DNA contents도 3배체가 2배체보다 1.5배 정도 크게 관찰되었다. 본 연구 결과는 불임 형질전환 어류를 위한 실험동물로의 3배체 해산송사리의 유용성 및 가치성을 제공한다.
Woo, Seon-Ock;Son, Sung-Hee;Park, Hong-Seog;Vulpe, Chris D.;Ryu, Jae-Chun;Yum, Seung-Shic
Molecular & Cellular Toxicology
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제4권4호
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pp.293-299
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2008
To screen the differentially expressed genes in cadmuim-exposed marine medaka fish (Oryzias javanicus), a candidate marine test fish for ecological toxicity, the differential display polymerase chain reaction (DD-PCR) was carried out, since the genome-wide gene expression data are not available in this fish species yet. A total of 35 clones were isolated from cadmium-exposed fish and their nucleotide sequences were analyzed. The differentially expressed gene candidates were categorized to response to stimulus (3); ion binding (3); DNA binding (1); protein binding (6); carbohydrate binding (1); metabolic process (4); biological regulation (3); cellular process (2); protein synthesis (2); catalytic activity (2); sense of sight (1); immune (1); neurohormone (1); signaling activity (1); electron carrier activity (1) and others (3). For real-time quantitative RT-PCR, we selected catalase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, heat shock protein 70, and metallothionein and confirmed that cadmium exposure enhanced induction of these four genes.
In this study, alterations in whole proteome expression patterns in the head of Japanese medaka (Oryzias latipes) was investigated following acute or chronic exposure to benzo(a)pyrene (BaP) (25 ${\mu}g$ L$^{-1}$) for 48 hrs and 15 days, respectively. The results showed that 9 and 6 protein spots were statistically different, relative to controls, in response to acute and chronic BaP exposure, respectively. In the acute exposure group, 5 spots were up regulated and 4 spots were downregulated, while in the chronic exposure group, 4 spots were upregulated and 2 spots were downregulated. Three of these spots were common to both the acute and chronic BaP exposure groups and were identified using LC-MS/MS followed by database searching. These 3 spots were found to be associated with structural proteins belonging to the actin and keratin families. These data suggest that acute and chronic exposures to BaP may affect tissue morphology in the head of Japanese medaka.
Oryzias dancena를 해양생태계 위해성 평가를 위한 해양 생물모델로 연구하기 위한 기초적인 연구로 초기 성분화와 생식소 발달 과정을 조직학적으로 조사하였다. 원시생식세포가 처음 관찰된 시기는 수정 후 5일째이고, 수정 후 9일째에 장과 앞신장관 사이의 생식소 형성 부근으로 이동한 것이 관찰되었다. 부화 후 12일째의 생식소는 암 수로 분화가 이루어졌다. 부화 후 28일째 난소에서는 주변인기의 난모세포가 관찰되었으며, 28일째의 정소에서는 정소 소관의 수와 정원세포의 증가를 확인할 수 있었다. 산란은 부화 후 9주째에 이루어졌으며, 이 시기의 난소에서는 난황과립이 난 전체에 형성되는 성숙난과 배란 직후 성숙난이 빠져나간 흔적이 관찰되었다. 수컷 생식소에서 역시 많은 수의 정세포가 관찰되었으며 사정 직후 정자가 빠져나간 부분이 관찰되었다. 이상의 결과 본 종은 초기 성분화 과정에 자성 단계를 거치지 않고 정소와 난소로 분화하는 분화형 자웅이체에 속한다.
Oryzias dancena의 난발생 과정과 자치어의 형태발달에 관하여 관찰하였다. 수온 $25{\pm}1^{\circ}C$에서 수정란은 수정 후 1시간이 경과하면 배반이 형성되었다가 30분의 간격으로 4세포기까지 난할이 이루어졌다. 이후로 발생의 속도가 느려져 수정 후, 7시간 45분이 경과된 후 포배기에 이르렀다. 수정 후 5시간 30분 후에 상실기에 도달하였으며, 포배기는 수정 후 7시간 45분 후에 이루어졌다. 수정 후 11시간 30분이 경과된 후 낭배기에 이르렀고, 수정 후 1일 6시간 후, 신경배를 형성하였다. 심장 박동이 시작되는 시기는 수정 후 2일 4시간째에 이루어졌으며, 수정 후 6일 12시간째 장기에 혈관이 형성되었다. 수정 후 11일째에 부화하였고, 부화 직후 자어는 전장이 $4.40{\pm}0.24mm$였으며, 부화 3일 후에 난황이 완전히 흡수되어 후기 자어기로 이행하였다. 부화 후 21일째에 각 지느러미 기조가 완전하게 형성되어 치어기로 이행하였으며, 이 때 전장은 $8.67{\pm}0.87mm$였다. 최초 산란이 이루어지는 시기는 부화 후 9주째로 전장은 $22.58{\pm}2.73mm$였다.
Inductions of hybrids and reciprocal hybrids between Oryzias dancena and O. javanicus (ODJ and OJD) were conducted and backcross hybrids between female O. dancena and male ODJ were also produced for biological and cytogenetic analysis. Embryonic development of ODJ and OJD were compared with those of their parents. Developmental time was fastest in O. dancena and ODJ, followed by O. javanicus and OJD. Oryzias dancena hatched 11 days (d) after fertilization, ODJ at 13 d, O. javanicus at 14 d and OJD at 15 d. The abnormality of external morphology rate in ODJ was 10.6%; however, OJD showed a high degree of abnormality, over 90%. The proportion of males was 90.0% and 31.3% for ODJ and OJD, respectively. Cytogenetic analysis was conducted to obtain basic information for genetic identification of O. dancena, O. javanicus and their hybrids. The karyotypes of all experimental groups showed 2n=48 chromosomes and the fundamental number (FN) was 48. The first pair carried secondary constrictions near the centromeric regions. Erythrocyte area and volume were $9.8\;{\pm}\;0.5\;{\mu}m^2$ and $18.2\;{\pm}\;1.0\;{\mu}m^3$, respectively, for O. dancena, $8.3\;{\pm}\;0.5\;{\mu}m^2$ and $15.8\;{\pm}\;1.5\;{\mu}m^3$ in O. javanicus, and $18.3\;{\pm}\;0.5\;{\mu}m^2$ and $15.7\;{\pm}\;1.3\;{\mu}m^3$ in ODJ. Erythrocyte area and volume in ODJ were similar to those of O. javanicus. In backcross hybrids between female O. dancena and male ODJ, all embryos failed to develop and died in the late gastrula stage.
Expressed sequence tags (ESTs) and differentially expressed cDNAs from the self-fertilizing fish, Kryptolebias marmoratus were mined to develop alternative biomarkers for endocrine-disrupting chemicals (EDCs). 1,577 K. marmoratus cDNA clones were randomly sequenced from the 5'-end. These clones corresponded to 1,518 and 1,519 genes in medaka dbEST and zebrafish dbEST, respectively. Of the matched genes, 197 and 115 genes obtained Unigene IDs in medaka dbEST and zebrafish dbEST, respectively. Many of the annotated genes are potential biomarkers for environmental stresses. In a differential display reverse transcriptase-polymerase chain reaction (DD RT-PCR) study, 56 differential expressed genes were obtained from fish liver exposed to bisphenol A. Of these, 16 genes were identified after BLAST search to GenBank, and the annotated genes were mainly involved in catalytic activity and binding. The expression patterns of these 16 genes were validated by real-time RT-PCR of liver tissue from fish exposed to bisphenol A. Our findings suggest that expression of these 16 genes is modulated by endocrine disrupting chemicals, and therefore that they are potential biomarkers for environmental stress including EDCs exposure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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