산모의 고열이 Hsp70 KO 생쥐 하악골 치아의 초기발생에 미치는 영향에 관한 면역조직화학적연구

Abstract

발생 중인 실험동물 및 사람에서 고열은 선천성기형을 유발하는 요인의 하나로 인정되고 있다. 세포가 고열에 노출되면 방어기전으로 열충격단백질을 합성, 분비한다. Hsp70은 열충격단백질의 한 종류로서 정상발생과정뿐만 아니라 고열과 같은 스트레스에 의한 세포자멸사를 억제하는 기능을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서 Hsp70이 결손된 실험동물이 고열에 노출되면 배아 혹은 태아에서 성장지연 및 선천성기형이 유발된다. 한편, 치아의 발생과정에는 FGF가 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이 중 FGF-8은 장배발생과정부터 작용하여 안면부의 초기발생에 중요한 역할을 하며, 치아 초기발생에서 상피-간엽 상호작용을 매개한다. FGF-4는 발생중인 치아의 사기질결절(enamel knot)에서 발현하여 치아상피와 간엽의 증식을 자극하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 임신한 Hsp70 KO 생쥐를 고열에 노출한 후 면역조직화학법으로 치아 발생과정에 중요한 역할을 수행하는 FGF-4 와 FGF-8의 발현양상과 치아발생 간의 상호관계를 연구하고자 하였다. 실험군은 고열에 노출된 Hsp70 KO 생쥐 태아를, 대조군으로 고열에 노출되지 않은 Hsp70 WT 생쥐 태아를 사용하였다. 실험군은 임신 제 8.5일에 43℃ 수조에서 5분간 열충격을 주었고, 대조군에는 아무런 조작도 가하지 않았다. 임신 제 13.5, 15.5 및 17.5일에 모체를 희생하여 자궁내의 태아를 적출한 후 머리를 절취하였다. 머리에서 아래턱을 절취하여 통상적인 방법에 따라 파라핀에 포매한 후 조직표본을 제작하여 FGF-4 및 FGF-8 면역조직화학염색을 시행하고 광학현미경으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. FGF-8 발현은 발생 13.5일 대조군에서는 치아판(dental lamina) 내부와 치아싹 첨부의 세포에서 양성반응을 보였고, 실험군에서는 극히 일부의 세포만 양성반응을 나타내었다. 발생 15.5일 및 17.5일 대조군에서는 치아속질(dental pulp)에 인접한 사기질모세포(ameloblast) 기저막에서 양성반응을 나타내었으나, 발생 15.5일 실험군에서는 대부분의 치아상피에서 양성반응을 보였고, 발생 17.5일 실험군에서는 치아목고리 주변의 바깥 및 속치아상피에서 강한 양성반응을 나타내는 등 발생이 진행되어도 지속적으로 발현하고 있었다. FGF-4 발현은 발생 13.5일 대조군에서는 치아상피의 첨부에서 양성반응을 보였고, 발생 13.5일 실험군에서는 반응이 관찰되지 않았다. 발생 15.5일 대조군에서는 치아상피의 기저막과 치아목고리에 위치한 치아상피세포에서 양성반응을 나타내었으며, 실험군에서는 치아싹은 초기 모자시기 단계였고, 치아판 입구와 치아목고리에 위치한 치아상피에서 양성반응을 보였다. 발생 17.5일 대조군에서는 이차사기질결절로 분화할 부위에서 양성반응을 보였고, 발생 17.5일 실험군에서는 구강상피에 인접한 치아판에서 강한 양성반응을 보였으나 나머지 부위에서는 미약하거나 음성반응을 나타내었다. 이상의 결과를 종합하면 임신 중 고열은 치아발생이 진행되어도 FGF-8을 지속적으로 발현시키고, 또한 FGF-4의 발현을 저해하여 치아의 발생과정을 억제하는 것으로 생각된다.; To investigate the effects of maternal hyperthermia on the early odontogenesis, pregnant Hsp70 knock-out and wild type mice at gestational day (ED) 8.5 were immersed in 43℃ water bath until their body core temperature reached at 43℃. Thereafter, pregnant mice were given more 5 minutes hyperthermic exposure. Heat-untreated Hsp70 WT mice fetuses were used as the control group. Fetuses were collected at embryonic day (ED) 13.5, 15.5 and 17.5. Developing tooth in the mandible was processed for histological and immunohistochemical studies. Tissue sections were immunostained for FGF-8 and FGF-4 and observed with light microscope. The obtained results were as follows: 1. FGF-8 immunolocalization in control group at ED 13.5 was observed in cells inside dental lamina and apically located dental epithelium, however, a few cells were revealed positively in heat shocked (HS) group. At ED 15.5 and 17.5 of control group, basal lamina adjacent to dental pulp showed positive reaction. In contrast, most of dental epithelium revealed positive reaction at ED 15.5, and inner and outer dental epithelial cells were continuously positive at ED 17.5 of HS group. 2. FGF-4 immunolocalization was found in apical dental epithelium at ED 13.3 in control group, however, no reaction was observed in HS group. At ED 15.5 basal lamina and dental epithelium near cervical loop were revealed positive reaction in control group. On the contrary, early cap-staged tooth showed cells near mouth of dental bud and cervical loop positive reaction ot FGF-4 in HS group. At ED 17.5 cells near future secondary enamel knot were positively reacted in control group, however, most of dental epithelium except cells in the mouth of dental lamina were negatively reacted to FGF-4 in HS group. The results of this study suggest that maternal hyperthermia induced inhibition of normal odontogenesis through sustained expression of FGF-8 and down-regulation of FGF-4.