경골어류 잉어과(Cyprinidae), 황어아과(Leuciscinae)에 속하는 버들치(Rhynchocypris oxycephalus)의 정자형성과정과 정자의 형태를 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 버들치의 정소는 부레와 창자사이에 위치하고 있었고 장축 약 2.3 cm, 단축 약 6 mm 정도로 팽창된 긴방추형이었고 흰색을 띠고 있었다. 정자형성과정은 정소낭(testicular cyst)에서 이루어졌으며, 각 정소낭 내에서 다양한 분화시기의 생식세포가 분포하고 있었다. 정원세포는 전자밀도가 매우 낮고 미토콘드리아의 발달이 현저하였다. 제1정모세포는 원형으로 정원세포보다 크기가 작았고 제2정모세포는 제1정모세포보다 더 작아졌고 핵의 전자 밀도는 더 높았다. 정세포의 초기발달시기에는 세포의 크기가 정모세포보다 작아졌고 두부의 전자밀도가 높아졌으며 편모가 형성되기 시작하였고 미토콘드리아는 핵 주변에 분포하였다. 정자 완성과정 말기에는 핵의 염색질 응축이 뚜렷하였으며 핵은 세포질 한쪽에 치우쳐 있었고, 미토콘드리아는 편모 주변에 집중되었다. 완전히 성숙한 정자의 경우 두부형태는 구형이었고 두부에서 첨체는 관찰되지 않았으며 편모의 미세소관 배열은 9+2구조를 이루고 있었다. 또한 편모 양쪽으로 lateral fin은 관찰되지 않았다.
내분비계 장애물질은 생체내에서 호르몬 등의 내분비계에 영향을 주기 때문에 미량으로도 생식기능에 이상을 가져 올 수 있고, 급ㆍ만성 독성과는 달리 차세대에 그 영향이 발현될 수 있다. 대부분의 내분비계 장애물질은 에스트로겐 유사물질로 알려져 있으며, 내분비계 장애물질의 하나인 bisphenol A (BPA)도 이러한 성질을 가진 물질이다. 본 연구는 BPA가 생쥐의 정자형성과정에 어떤 영향을 미치는가를 분석하고자, 농도별 (저농도, 20 mg/kg, 고농도 200 mg/kg) 구강투여를 실시하였다. 정자수와 테스토스테론 농도 및 산자수가 대조군에 비해 처리군에서 점진적으로 감소하는 경향을 보였으며, 산자수에서 유의적인 차이(P<0.01)를 나타내었다. 특히 국부적이긴 하지만 세정관 내강에서의 정자세포 소실 양상은 정자수의 감소 원인으로 사료된다. 성성숙 이후 정소에서의 발현이 소실되는 것으로 알려진 TGF-$\beta$계에서는 TGF-$\beta$1이 고농도의 BPA투여시 발현되었지만, 그 외의 리간드와 수용체의 발현은 관찰되지 못했다. 결론적으로 고농도의 BPA노출은 웅성생식계에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 정자형성에 장애를 일으켜 불임을 유발할 수도 있을 것으로 보여진다.
Objective: Hemicastration is a unilateral orchiectomy to remove an injured testis, which can induce hormonal changes and compensatory hypertrophy of the remaining testis, and may influence spermatogenesis. However, the underlying molecular mechanisms are poorly understood. Here, we investigated the impact of hemicastration on remaining testicular function. Methods: Prepubertal mice (age 24 days) were hemicastrated, and their growth was monitored until they reached physical maturity (age 72 days). Subsequently, we determined testis DNA methylation patterns using reduced representation bisulfite sequencing of normal and hemicastrated mice. Moreover, we profiled the testicular gene expression patterns by RNA sequencing (RNA-seq) to examine whether methylation changes affected gene expression in hemicastrated mice. Results: Hemicastration did not significantly affect growth or testosterone (p>0.05) compared with control. The genome-wide DNA methylation pattern of remaining testis suggested that substantial genes harbored differentially methylated regions (1,139) in gene bodies, which were enriched in process of protein binding and cell adhesion. Moreover, RNA-seq results indicated that 46 differentially expressed genes (DEGs) involved in meiotic cell cycle, synaptonemal complex assembly and spermatogenesis were upregulated in the hemicastration group, while 197 DEGs were downregulated, which were related to arachidonic acid metabolism. Integrative analysis revealed that proteasome 26S subunit ATPase 3 interacting protein gene, which encodes a protein crucial for homologous recombination in spermatocytes, exhibited promoter hypomethylation and higher expression level in hemicastrated mice. Conclusion: Global profiling of DNA methylation and gene expression demonstrated that hemicastration-induced compensatory response maintained normal growth and testicular morphological structure in mice.
난태생어류인 성숙한 블랙몰리(black molly, Poecilia sphenops)와 세일핀몰리(sailfin molly, Poecilia latipinna)의 정소를 적출하여 정자형성과정과 정자의 미세구조를 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 정소는 부레와 창자사이에 위치하고 있었고 장축 7 mm, 단축 2 mm 정도의 크기로 흰색을 띠고 있었다. 두 종 모두 정자형성 과정은 정소낭(testicular cyst)에서 이루어졌으며, 각 정소낭 내에 동일한 분화시기의 생식세포가 분포하고 있었다. 제1정모세포는 타원형으로 관찰되었으며, 핵과 세포질의 전자밀도는 다른 생식 세포들에 비해서 매우 낮았고 미토콘드리아는 핵막주위에 분포하고 있었다. 제2감수분열 전기의 태사기에 나타나는 태기사복합체(synaptonemal complex)들이 확인되는 경우도 있었다. 두 종 모두 제2정모세포는 구형으로 정원세포보다 크기는 작았고 인은 발달되어 있지 않았으며, 핵의 전자밀도는 더 높아졌다. 특히 미토콘드리아는 세포질 전체에 분포하고 있었고 정세포가 정자로 발달하는 정자완성과정시기에 편모가 형성되는 경우가 일반적이지만 이미 제2정모 세포시기에 편모형성이 관찰되었다. 정자의 중편부위를 횡단한 결과 미토콘드리아는 2~4개 정도로 관찰되었고 편모의 미세소관 배열은 전형적인 두 종 모두 9+2 구조를 이루고 있었고 편모에 lateral fin이 발견되었다. 성숙한 정자의 두부형태는 구형인 정세포와 달리 장원추형이었으며 염색질 응축이 매우 뚜렷하였고, 두부에서 첨체는 관찰되지 않았으며 중편부의 미토콘드리아는 두 종 모두 8~10개가 종렬로 위치하고 있었다. 이상과 같이 두 종의 정자형성과정과 정자의 형태는 같으며 이런 특징은 난태생 송사리과 어류의 공통적인 특성으로 생각된다.
Background: Elevated testicular temperature disrupts spermatogenesis and causes infertility. In the present study, the protective effect of enzymatically biotransformed Panax ginseng Meyer by pectinase (GINST) against chronic intermittent heat stress-induced testicular damage in rats was investigated. Methods: Male Sprague-Dawley rats (4 wk old, 60-70 g) were divided into four groups: normal control (NC), heat-stress control (HC), heat-stress plus GINST-100 mg/kg (HG100), and heat-stress plus GINST-200 mg/kg (HG200) treatment groups. Each dose of GINST (100 mg/kg and 200 mg/kg) was mixed separately with a regular pellet diet and was administered orally for 24 wk. For inducing heat stress, rats in the NC group were maintained at $25^{\circ}C$, whereas rats in the HC, HG100, and HG200 groups were exposed to $32{\pm}1^{\circ}C$ for 2 h daily for 6 mo. At week 25, the testes and serum from each animal were analyzed for various parameters. Results: Significant (p < 0.01) changes in the sperm kinematic values and blood chemistry panels were observed in the HC group. Furthermore, spermatogenesis-related molecules, sex hormone receptors, and selected antioxidant enzyme expression levels were also altered in the HC group compared to those in the NC group. GINST (HS100 and HS200) administration significantly (p < 0.05) restored these changes when compared with the HC group. For most of the parameters tested, the HG200 group exhibited potent effects compared with those exhibited by the HG100 group. Conclusion: GINST may be categorized as an important medicinal herb and a potential therapeutic for the treatment of male subfertility or infertility caused by hyperthermia.
경골어류 잉어과 모래무지아과에 속하는 쉬리(Coreoleuciscus splendidus)의 정자형성과정과 정자의 형태를 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 쉬리의 정소는 부레와 창자 사이에 위치하고 있었고 장축 1.8 cm, 단축 3 mm 정도의 크기로 어두운 흰색을 띠고 있었다. 정자형성과정은 정소낭(testicular cyst)에서 이루어졌으며, 각 정소낭 내에서 다양한 분화시기의 생식세포가 분포하고 있었으나 번식기인 5월에는 정소의 상부는 다양한 분화시기의 생식세포와 정자가 하부에는 성숙한 정자만 관찰되었다. 정원세포는 전자밀도가 매우 낮고 미토콘드리아의 발달이 현저하였다. 제1정모세포는 원형으로 정원세포보다 크기가 작았고 제2정모세포는 제1정모세포보다 더 작아졌고 핵의 전자밀도는 더 높았다. 정세포의 초기발달시기에는 세포의 크기가 정모세포보다 작아졌고 두부의 전자밀도가 높아졌으며 편모가 형성되기 시작하였고 미토콘드리아는 핵 주변에 분포하였다. 정자완성과정 말기에는 핵의 염색질 응축이 뚜렷하였으며 핵은 세포질 한쪽에 치우쳐 있었고, 미토콘드리아는 편모 주변에 집중되었다. 완전히 성숙한 정자의 경우 두부형태는 구형이었고 두부에서 첨체는 관찰되지 않았으며 편모의 미세소관 배열은 9+2 구조를 이루고 있었다. 또한 편모 양쪽으로 lateral fin은 관찰되지 않았으며 7개의 조대원섬유가 발견되었다.
경골어류 시클리드과에 속하는 Cichlasoma managuense의 정자형성과정과 정자를 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. Cichlasoma managuense의 정소는 부레와 창자 사이에 위치하고 있었고 장축 2.3 cm, 단축 4 mm 정도의 크기로 살색을 띠고 있었다. 정자형성과정은 정소낭(testicular cyst)에서 이루어 졌으며, 각 정소낭 내에 동일한 분화시기의 생식세포가 분포하고 있었다. 정원세포는 타원형이었고 미토콘드리아의 발달이 현저하였다. 제1정모세포는 원형으로 정원세포보다 크기가 작았고 제2정모세포는 제1정모세포보다 더 작아졌고 핵의 전자밀도는 더 높았다. 정세포의 초기발달시기에는 세포의 크기가 정모세포보다 작아졌고 두부의 전자밀도가 높아졌으며 편모가 형성되기 시작하였고 미토콘드리아는 핵 주변에 분포하였다. 정자완성과정 말기에는 핵의 염색질 응축이 뚜렷하였으며 핵은 세포질 한쪽에 치우쳐 있었고, 미토콘드리아는 편모 주변에 집중되었다. 완전히 성숙한 정자의 경우 두부형태는 구형이었고 두부에서 첨체는 관찰되지 않았으며 편모의 미세소관 배열은 9+2 구조를 이루고 있었다. 또한 편모 양쪽으로 lateral fin이 관찰되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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