Purpose To clarify (phospho-) glycogen synthase kinase-3 (GSK3) isoform variants in the germline and soma of human testes and spermatozoa. Materials and Methods GSK3 isoform variants in normospermatogenic and Sertoli cell-only (SCO) testicular biopsies and spermatozoa were examined. In normospermatogenic testes, GSK3α and GSK3β variants 1 and 2 different in low complexity region (LCR) were expressed and their levels were decreased in SCO testes. GSK3β variant 3 was only expressed in SCO testes. GSK3β as well as GSK3α, the dominant isoforms in testes were decreased in SCO testes. In normospermatogenic testes, GSK3β were found in spermatogonia and markedly decreased in meiotic germ cells in which GSK3α was dominant. p-GSK3α/β were marginal in spermatogonia and early spermatocytes. In SCO testes, GSK3α/β immunoreactivity in seminiferous epithelia was weaker than those of normospermatogenic testes whereas p-GSK3α/β(Ser) immunoreactivity was visibly increased in Sertoli cells. GSK3α was dominant in ejaculated spermatozoa in which GSK3α and p-GSK3α(Ser) were found in the head, midpiece, and tail. In acrosome-reacted spermatozoa, GSK3α was found in the equatorial region of head, midpiece, and tail, and p-GSK3α(Ser) was only found in midpiece. During sperm capacitation, p-GSK3α(Ser) was significantly increased together with phosphotyrosine proteins and motility. In human male germ cells, GSK3 isoforms different in LCRs switch from GSK3β to GSK3α during meiotic entry, suggesting the isoform-specific roles of GSK3α and GSK3β in meiosis and stemness or proliferation of spermatogonia, respectively. In dormant Sertoli cells of SCO testes kinase activity of GSK3 might be downregulated via inhibitory phosphorylation. In spermatozoa, inhibitory phosphorylation of GSK3α might be coupled with activation of motility during capacitation.
건국대학교 축산대학 부설 양어장에서 사육중인 50마리의 무지개 송어 수컷에서 채취된 정액을 각각 1989년 12월부터 1990년 12월까지 $-20^{\circ}C$와 $-40^{\circ}C$에서 1년 1989년 12월부터 2월까지 2개월동안 $-196^{\circ}C$인 액체질소탱크내에서 그리고 1990년 12월부터 2월까지 $-20^{\circ}C,\;-40^{\circ}C,\;-70^{\circ}C$에서 2개월 동안 동결보존후, $-13^{\circ}C$ 냉수에 해동시켜 20분간 원심분리기에서 정자를 분리시킨 다음 Tyrode 용액으로 50배 정도 희석시킨 후의 정자의 생존율 및 운동성과 신선한 난자와 인공수정시킨 후의 수정률 및 부화율을 조사한 결과는 다음과 같다. 동결보존전과 해동후의 정자의 생존율을 비교해 볼 때 전반적으로 생존전과 큰 차이 없이 생존율이 높게 나타났다. 3가지의 항동해제로 동결보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨 후의 수정률은 모두 $99\%$ 이상으로서 이러한 수치는 $99\%$ 이상을 나타내는 대조구와 차이가 없었고, $-20^{\circ}C,\;-40^{\circ}C,\;-70^{\circ}C$\;-196^{\circ}C와 같이 서로 다른 온도에서도 수정률은 대조구와 큰 차이 없이 나타났다. 1M의 DMSO의 항동해제로 $-196^{\circ}C$에서 2개월 동안 동결보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 수정률 및 부화율은 BSA가 포함된 희석액이 각자 $96\%$ 및 $8\%$ 이고, 포함되지 않은 희석액은 각각 $98\%,\;10\%\;$로서 BSA가 포함되지 않은 경우에서 부화율이 약간 높게 나타났다. 1M DMSO의 항동해제로 2개월동안 동종보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으펄 인공수정 시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-196^{\circ}C$에서 $10\%,\;-40^{\circ}C$에서 $34\%,\;-70^{\circ}C$에서 $35\%$로 나타났다. 1M의 methanol의 항동해제 동결보존시친 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $22\%,\;-70^{\circ}C$에서 $28\%$로 나타났다. 1M glycerol의 항동해제로 동결보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $22\%,\;-70^{\circ}C$에서 $33\%$로 나타났다. 1.5M DMSO의 항동제로 2개월동안 동결보존 시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $27\%,\;-40^{\circ}C$에서 $36\%,\;-70^{\circ}C$에서 $35\%$로 나타났다. 1.5M glycerol의 항동해제로 2개월동안 동결보존시킨 후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $34\%,\;-40^{\circ}C$에서 $31\%,\;-70^{\circ}C$에서 $31\%$로 나타났다. 1.5M methane의 항동해제로 2개월동안 동결보존시킨후 해동된 정자가 포함된 희석액으로 인공수정시킨지 24일 이후의 부화율은 각각 $-20^{\circ}C$에서 $28\%-40^{\circ}C$에서 $29\%-70^{\circ}C$에서 $28\%$로 나타났다. 신선한 정자의 중편부는 2본의 중앙섬유소, 9본의 외측조대섬유, 미토콘드리아초로 구성되어 있다. 동결보존시 정자는 편모의 구부러짐, 정자경부의 핵막의 이탈, 핵내용물이 유출되는 손상을 입었다.
간흡충의 항원성 부위를 규명하기 위하여 간흡충 충체로부터 분리한 체액을 실험 토끼에 주사하여 면역시킨 IgG와 간흡충에 감염된 실험 토끼의 IgG를 간흡충 조직 항원에 반응시키고 면역황금 표식법을 이용하여 전자현미경으로 관찰한 바 그 결과는 다음과 같다. 간흡충의 조직세포 사이의 구성물인 세포간질과 맹관의 내용물, 그리고 맹관 막 구조물은 충체에 감염된 IgG와 체액 항원에 면역된 IgG 모두에서 항원-항체 반응이 관찰되었지만 체액 항원으로 면역된 IgG에서 다소 강한 반응이 나타났다. 표피의 기저층과 난황선의 난황 물질은 충체에 감염된 IgG에서는 반응이 나타나지 않았으나 체액 항원에 면역된 IgG에서는 강한 반응이 나타나 이들을 구 성하는 물질은 체액 반응 IgG에 대한 특이 항원으로 생각되었다. 배설관의 내용물과 막 구조물은 충체에 감염된 IgG에 대한 반응이 특이하였으나 체액 항원에 면역된 IgG에 대한 반응은 매우 미 약 하여 항원성에 차이점이 있는 것으로 생각되었다. 수정낭의 정자세포 간질은 충체 감염 IgG에 반응 하고 정자세포의 두부는 체액 항원으로 면역된 IgG에 반응하여 매우 상이한 항원성이 나타났다. 이상의 결과로 보아 충체의 세포간질과 맹관 구성물은 충체 감염시와 체액 항원에 면역된 IgG에 대하여 반응의 정도 차이는 있으나 항원성으로 관찰되는 것은 동일하였다. 그러나 수정낭의 세포간질과 배설낭의 구성물질은 충체에 감염된 IgG에 대한 특이 항원이며 수정낭 내의 정자들의 두부와 난황을 구성하는 물질은 체액 면역 IgG에 대한 특이 항원인 것으로 생각된다.
메기 정자는 그 길이가 약 62.5 \mu m이며 구형의 핵, 짧은 중편 및 꼬리를 ㄱ진 일반적인 메기류 정자의 미세구조적 특징을 나타내었다. 정자는 대부분의 경골어류의 정자에서와 같이 첨체를 가지고 있지 않았으며 염색질은 완전치 농축되어 있었다. 핵와(nuclear fossa)는 약 0.6 \mu m 함입되어 있었고 그 속에 기부 중심립과 말단 중심립의 일부가 포함되어 있었다. 두 중심립은 140 \circ C의 각도로 배열되어 있었으며 말단 중심립에서 9개의 부수체가 언형질막을 향하여 배열되어 있었다. 미토콘드리아는 중편 세포질에서 2층 또는 3층으로 배열되어 있었으며 핵의 후반부와 꼬리의 기부를 둘러싸고 있었다. 꼬리는 축사만으로 구성되어 있었으며 lateral fins는 관찰되지 않았다. 메기 정자의 가장 큰 구조적 특징은 중편 세포질에 구성되어 있는 관구조(tubular structure)이었다. 대부분의 경골어류의 정자는 중편 세포질에 미토콘드리아만을 포함하고 있으나, 메기 정자에서는 중편 세포질의 전반부에 미토콘드리아가 포함되어 있고, 후반부에는 소관이 모여 망상구조를 형성하는 관구조가 잘 발달되어 있었다. 이와 같은 관구조는 현재까지 Characiformes의 정자 이외의 다른 경골어류에서는 보고된 바 없으며 이러한 구조는Characiformes과 메기류의 계통학적 관계를 연구하는데 매우 중요한 형질로 여겨진다. ^u The spermatozoa of Silurus asotus are appoximately 62.5 \mu m in length and relatively simple cells composed of spherical head, a short midpiece and a tail as in most Siluriformes. The ultrastructure of the spermatozoa of S. asotus is characterized by the following features. The nucleus measuring about 1.5 \mu m in length is depressed with a deep nuclear fossa of about 0.6 \mu m in length, two fifth of the nuclear diameter. The fossa contains the proximal centriole and the half of the distal centriole. Two centrioles form an angle of approximately 140 \circ to each other. the nine satellite rays radiate from the outer surface of the distal centriole. the mitochondrea surround the basal nucleus and the axoneme, and are arranged in two or three layers in the postnuclear cytoplasm. The lateral fins are lost in the sperm tail. The most significant feature is manifested in the midpiece. The midpece comprises two parts, the mitochondria and the tubular structure unlike other teleost fishes containing only the mitochondria. The tubular structure was reported only in the spermatozoa of Citharinus belonging to the characiformes of teleost fishes. Thus it is considered to be a good characteristics for the study of phylogenetic link between Siluriformes and Characiformes.
사육 조건하에서 동자개 Pseudobagrus fulvidraco의 발육에 따른 형태 변화 및 상대성장에 대해 검토하여 발육단계를 구분한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 수정난은 난경 2.04${\pm}$0.07 mm (n = 100)의 비교적 큰 구형의 분리되는 침성부착난으로서 수조의 바닥 및 기질에 강하게 부착한다. 2. 부화자어는 전장 약 4.92${\pm}$0.33 mm로, 부화 후 1일에 입이 열리고, 부화 2일후에는 항문이 열리고, 부화 후 3일에 섭이를 시작하여 후기자어기에, 부화 후 30일경에 전장 약 32 mm에 유어기에 이른다. 3. 전장에 대한 각 부위의 상대성장에 굴곡점은 전장 7~8 mm, 17~32 mm, 32 mm 전후에 집중적으로 나타났다. 4. 외부형태의 변화 및 상대성장의 굴곡점이 나타나는 어체 크기 등을 종합적으로 고려하여 자어기에서 유어기까지의 발육단계를 구분하면, 자어기는 전장 17 mm 이하, 치어기는 17~32 mm, 유어기는 32 mm 이상으로 사료된다. 상대성장의 측정결과 전기자어기에는 머리부분에 관련된 형질, 후기자어기 이후에는 운동능력에 관련된 형질의 우성장이 뚜렷하였다.
동자개 정자는 구형의 두부와 짧은 중편 및 긴 편모를 가지고 있으며 비교적 그 구조가 단순하고 그 길이는 $76{\mu}m$이다. 대부분의 경골어류에서와 같이 첨체를 가지고 있지 않으며, $1.67{\mu}m$의 직경을 가진 핵에는 $1.0{\mu}m$ 정도로 깊이 함입된 핵와가 있고 그 속에 기부 및 말단 중심립이 들어있었다. 두 중심립은 서로 약 $160^{\circ}$의 각도로 배열되어 있으며, 말단부 중심립의 삼중미세소관과 핵 기부에 있는 축사의 이중미세소관 각각으로부터 부수체가 핵막을 항해 접선방향으로 배열되어 있었다. 약 20개 정도의 미토콘드리아가 중편 세포질에 2층 또는 3층으로 배열되어 있으며 축사와는 세포질관에 의해 분리되어 그 주위를 둘러싸고 있었다. 축사의 이중미세소관의 A소관에는 디네인 외완이 관찰되지 않았다. 한 쌍의 lateral fins는 중심미세소관의 축에 평행하게 측면으로 돌출되어 있는데 이것은 동자개 정자 꼬리의 특징으로서 다른 메기류에서는 보고되지 않았다.
1982년 9월부터 1983년 8월까지 일본국 정강현 빈명군 빈명호입구 연안에서 채집된 그물코쥐치, Rudarius ercodes를 대상으로 생식생태를 파악하기 위하여 연간 생식소숙도지수(GSI)와 간숙도지수(HSI)의 변화를 조사하였고 이들 생식소발달과정을 광학 및 전자현미경적 방법에 의해 조사하였다. GSI는 일장이 길어지며 수온이 상승하는 3월부터 상승하기 시작하여 6월에서 8월까지 년중 최대값을 나타내고, 9월부터 하강하여 11월부터 이듬해 2월까지 변화없이 연중 최저값을 나타냈다. GSI의 연간변화는 수컷의 경우 뚜렷하지 못하고 암컷의 경우는 GSI와 역상관 관계를 가지고 변하고 있다. 즉 생식소가 발달하는 하계에는 HSI값이 떨어지고, 생식소가 퇴화되는 동계에는 HSI값이 최대로 높아진다. 난소는 많은 난소소낭으로 구성된 1쌍의 낭상형 구조를 이루고 있고, 이들 난소소낭 상피에서 난원세포가 분열증식되고 있다. 초기 난모세포는 세포질이 호염기성이고 핵막을 따라 여러 개의 분산인을 가진다. 완숙 난모세포는 $300{mu}$ 내외로 핵이 동물극으로 이동되면서 핵막이 소실되고, 원형질구성이 극히 한정되며, 대부분의 세포질은 난황과 유구에 의해 충만된다. 배란후 난소소낭에 잔존하는 여포성장중인 난모세포들은 퇴화흡수되나, 아직 여포가 형성되지 못한 초기 주변인기 난모세포들은 퇴화되지 않고 이듬해 난소활성과 함께 성장되어 간다. 난모세포가 성숙되고 난황 축적이 활발해지면서 mitochondria와 과립성소포체가 급격히 증가하는데 이들은 난모세포의 성숙과 난황 축적에 기능적으로 관계가 있는 것 같다. 성숙난모세포의 미세융모의 홈에 뻗은 여포돌기 선단에 난황전구물질로 생각되는 $5{\sim}6$ 층의 원반상고전자밀도 구조물이 나타나고 있다. 정소는 좌우 1 쌍의 엽상구조를 가지며 후방에서 합일되어 저정낭을 이룬다. 정소의 피질층은 정자형성이 일어나는 정소소낭으로 구성되어 있고 수질층은 이들 소낭과 연결된 여러 갈래의 수정관이 분포한다. 성장중인 정소의 간질에는 소관상 cristae가 발달된 대형 mitochondria와 다수의 소포체를 가진 steroid 계 hormone 생성분필세포가 존재한다. 정자의 두부는 핵중앙에 깊이 함입된 중심강이 있어 U 자형을 이루고 첨체는 극히 빈약하다. 중편의 mitochondria는 커다란 구형의 부핵을 형성하고 있으며, 미부의 axoneme을 이루는 미세소관은 9+9+2형을 나타낸다. 생식연주기는 3월부터 7월에 걸친 성장기 5월부터 9월까지의 성숙기, 5월중순부터 10월 초순까지의 산란기, 그리고 10월부터 이듬해 2월까지의 휴식기 등 연속적인 주기로 구분할 수 있었고 산란성기는 6월부터 8월까지였다.
한국 서해안에서 채집한 돌가자미 Kareius bicoloatus의 정자형성과정 중 생식세포, Cyst 상피세포 및 간질세포들의 미세구조를 전자현미경 관찰에 의해 조사하였다. 제1차 정모세포에서 연접사복합체(synaptonemal complex)들이 성숙분열 중 전기의 쌍사기에 출현하였다. 특히, 감수분열을 위한 테스토스테론 호르몬을 분비하는 세포로 알려진 간질세포(Leydig cell)들은 제1차 정모세포 및 정세포 가까이에서 뚜렷하게 출현하였다. 포상핵을 가지는 이들 간질세포들은 소엽 간 간질조직 내의 섬유모세포들에 의해 둘러싸여 출현하였다. 특히, 이들 세포들은 타원형 또는 구상의 미토콘드리아들을 가지는데, 미토콘드리아들은 관상 크리스테(cristae)를 갖는 것이 특징이다. 또한, 활면소포체와 여러 개의 공포들도 세포질 내에서 출현하였다. 성장 발달 중인 정소 내에서 정소소엽 간 간질조직에서 나타나는 잘 발달된 간질세포들(스테로이드호르몬분비세포)은 포상의 핵과 관상 크리스테를 갖는 미토콘드리아를 가지며, 활면소체를 갖는 형태적 특징을 보였다. 정자형성과정 중, 제1차, 제2차 정모세포들은 cyst 상피세포 (Sertoli cell)들에 인접하거나 부착하여 나타났다. cyst 상피세포들의 핵은 길게 신장된 타원형 또는 삼각형의 핵을 가지며 세포질 내에 여러 개의 미토콘드리아가 출현하였다. 성장 발달 중인 정소 내에서 제2차 정모세포들과 정세포 가까이에 위치한 cyst 상피세포의 세포질 내에는 지방적, 미토콘드리아 로제트(mitochondeial rosettes)들과 글리코겐 입자들이 나타났다. 특히, 후기 성장 중인 정소 내에서 cyst 상피세포의 세포질 내에는 미토콘드리아, 소포체, 작은 지방적 및 다량의 글리코겐입자들이 출현하였다. 정세포 발달(정자변태) 후기에 기부중심립이 핵막에 부착하며, 원위중심립은 편모의 기저체를 형성하고, 편모축사를 형성하였다. 정자 첨체는 다른 경골어류에서와 같이 첨체를 형성하지 않았다. 정자 두부의 길이는 대략 $3{\mu}m$ 정도이며, 미부길이는 약 $30{\mu}m$ 정도이다. 정자 미부편모의 축사(axoneme)는 주변에 9쌍의 주변이중미세관 (nine outer doublet microtubule)이 있고 중앙에 두 개의 중앙미세관(two centrial singlet microtubules)으로 구성되어 9+2구조를 나타내었다. 본 종의 정자는 체외수정 종들이 갖는 두 개의 axonemal lateral fin을 가진다. 본 연구에서 여러 단계의 생식세포들 가까이에서 출현하는 cyst 상피세포(Sertoli cell)들은 영양공급, 식세포작용, 스테로이드형성의 3가지 기능을 나타내었다. 특히, 정소 발달단계 중 퇴화 회복기에 출현하는 cyst 상피세포들의 핵은 배정 후에는 모양이 불규칙하게 나타나며, 식세포작용을 나타내는 여러 특징들이 cyst 상피세포의 세포질 내에서 나타나고 있어, cyst 상피세포들은 배정 후 방출되지 않은 생식세포들의 퇴화 흡수에 관여하는 것으로 추정된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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