배양 중인 흰쥐 배자에서 온도 변화에 의해 유도된 열충격 내성의 교차성

Abstract

[한글]

생명체가 변화하는 환경 요인의 영향에서 살아나갈 수 있는 한 방법으로 면역계통의 중요성이 강조되어 이에 관한 많은 연구가 이루어져 왔다. 그렇지만 면역계통은 발생 초기의 배자에서 성인처럼 성숙해 있지 않으며, 면역계통 이외에도 배자 내부 및 외부 환경 변화에 대처하는 방법이 있는데, 열충격에 의해 발현되는 열충격 단백질이 좋은 예이다. 열충격 내성과 같이 발생 중인 배자가 환경 변화에 대처하는 방법은 생물학적 요인이 아닌 물리적, 화학적 요인에 대한 방어 기전으로 생각되지만, 아직 체계적인 연구가 이루어져 있지 않다.

따라서 이 연구에서는 발생 9일에 적출한 배자를 발생 11일 오전까지 배양하면서 발생 10일에 미약한 고온군 및 고온군에서 열충격 및 열충격 내성을 확인하고, 열충격 내성에서 미약한 고온군 대신 화학물질인 salicylate를 사용했을 때 이것도 열충격 내성을 일으킬 수 있는지, 즉 열충격 내성의 교차성이 있는지를 발생 중인 흰쥐에서 배자배얍법을 이용해 Hsp72의 transcript, protein 및 조직 분포를 연구하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 미약한 고온으로 처리했을 때 Hsp72 mRNA의 발현이 대조군에 비해 3배 정도 증가하였으며, 미약한 고온군으로 전처리한 고온군에서 Hsp72 mRNA의 발현이 대조군에 비해 4배 이상 증가하였다. 그러나 Hsp72 단백질의 경우 미약한 고온군과 고온군에서 발현향이 대조군에 비교하여 큰 차이가 없었다.

2. salicylate에 처리했을 때 Hsp72 mRNA의 발현이 미약한 고온군과 유사한 결과를 나타내었고, salicylate를 미약한 고온군 대신 전처리한 경우 Hsp72 mRNA의 발현이 대조군에 비해 4배 이상 증가하였다.

3. 면역조직화학법으로 Hsp72의 분포를 확인한 결과 배자의 특정 부위나 기관에 따라 유도된 Hsp72에 특별한 차이가 나타나지 않았다.

이상의 결과로 미약한 고온과 salicylate는 Hsp72의 발현을 증가시켰으며, 미약한 고온 대신 salicylate를 전처치해도 고온에 노출시킨 후에 열충격 내성을 나타냄으로써 열충격 내성은 화학적 스트레스와 물리적 스트레스 상호간에 서로 교차성이 존재함을 알게 되었다.

[영문]Immune system is known as providing a mechanism for surviving from various environmental stresses. However, immune system is immature during early embryogenesis, so other mechanisms must be operated. The best known such mechanism is thermotelerance which is mediated by heat shock protein.

In this study, rat whole embryos removed at E9.0 were cultured for 2 days. To confirm the effect of heat shock and thermotolerance, E10.0 embryos were exposed to mild or severe heat shock and priming mild heat shock followed by severe heat shock. To investigate cross reactivity among factors inducing thermotolerance, embryos were pretreated with salicylate, chemical teratogen, instead of mild heat shock before severe heat shock. Thermotolerance was measured by the amount of Hsp72 transcripts and proteins. Moreover, to examine protein localization of Hsp72 induced by physical or chemical factors, immunohistochemistry was carried out.

Results of this study are as follows:

1. when priming mild heat shock was pretreated, expression of Hsp72 increased more than 4 and 3 times compared to control in RNA and protein levels respectively.

2. When salicylate was pretreated instead of mild heat shock, expression of Hsp72 increased over 4 times compared to control. Additionally, high similarity in expression of Hsp72 was shown between the mild heat shock group and the salicylate group.

3. According to immunohistochemistry, Hsp72 expression induced by heat shock or salicylate showed no tissue specificity and little differences between them.

In conclusion, Hsp72 was induced by salicylate as well as mild heat shock and thermotolerance was induced when priming salicylate treatment was substituted for mild heat shock in the mild heat shock pretreatment group. These results altogether imply that cross reactivity exists between chemical and physical stresses to induce thermotolerance.