고열이 생쥐 하악골내 멕켈연골의 초기발생에 미치는 영향에 관한 면역조직화학적 연구

Abstract

하악골은 멕켈연골의 형성과 갈고리돌기, 관절돌기 및 하악각연골과 같은 이차연골의 연골발생과 막내골화의 두 가지 발생과정에 의해 형성된다. 멕켈연골은 하악골의 초기 발생과정 중 주물 역할을 하며 이후 점차 퇴화한다. 한편 임신 중 고열은 기형유발물질의 일종으로 인정되고 있고, 실험동물과 사람에서 뇌탈출증과 같은 중추신경계 기형을 비롯한 여러 가지 선천성기형을 유발하는 것으로 알려져 있다. 그러나 현재까지 산모의 고열이 하악골내 멕켈연골의 발생과정에 미치는 영향에 관하여 명확하게 밝혀진 것은 없다. 멕켈연골의 발생에는 몇 가지 인자가 관여하는 것으로 알려져 있으며, 이 중 BMP4는 뼈와 연골형성의 유도체로 작용하고, Sox9과 collagen II는 연골세포와 연골기질의 표지자로서의 역할을 한다. 이에 본 연구에서는 임신한 생쥐를 고열에 노출시킨 후 멕켈연골의 전반적인 발생과정을 관찰하고, 면역조직화학법을 시행하여 발생중인 하악골내 멕켈연골의 분화과정에 중요한 역할을 하는 BMP4, Sox9 및 collagen II의 발현양상을 임신 시기별로 추적, 관찰하였다. 실험군은 고열에 노출된 생쥐 태아를, 대조군은 고열에 노출되지 않은 생쥐 태아를 사용하였다. 실험군은 임신 제 8일에 43℃ 수조에서 5분간 고온에 노출시켰다. 임신 제 13, 15 및 17일에 모체를 희생하여 자궁내의 태아를 적출한 후 머리를 절취하였다. 머리에서 아래턱을 절취하여 통상적인 방법에 따라 파라핀에 포매한 후 조직표본을 제작하여 hematoxylin 및 eosin 염색을 하였고, BMP4, Sox9 및 collagen II 면역조직화학염색을 시행하고 광학현미경으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 임신 시기에 따른 멕켈연골의 발생은 실험군이 대조군에 비하여 지연되어 있었다. BMP4는 대조군의 경우 태령 15일에 연골세포와 연골기질에서 양성반응을 보였으나, 실험군에서는 태령 15일에는 연골세포에서만 양성반응을 나타내고 연골기질은 17일에 약하게 반응하였다. Sox9은 대조군에서 태령 15일에 약하게 반응하였으나 실험군에서는 15일 및 17일에도 강한 양성반응이 지속하였다. Collagen II는 대조군에서는 태령 15일에, 실험군에서는 태령 17일에 연골기질에서 양성반응을 보였다. 이상의 결과를 종합하면 임신 중 고열은 연골세포 및 연골기질에서 BMP4, Sox9 및 collagen II의 발현을 지연시켜 멕켈연골의 정상적인 성장 및 분화를 억제하는 것으로 생각된다.; This study is aimed to investigate the effects of maternal hyperthermia on the early development of Meckel's cartilage in developing mandible. Pregnant mice at embryonic day(ED) 8 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 mice fetuses were used as the control group. Fetuses were collected at embryonic day (ED) 13, 15 and 17. Developing Meckel's cartilage was processed for histological and immunohistochemical studies. Tissue sections were immunostained for BMP4, Sox9 and collagen II. The obtained results were as follows: Overall developmental process of the control group was more delayed than the experimental group in all developmental periods. BMP4 immunoreaction in the control group at ED 15 was detected in both chondrocytes and cartilage matrix, immunopisitive reaction in chondrocytes and cartilage matrix in the experimental group, however, were observed at ED 15 and ED 17, respectively. Sox9 immunoreaction in the experimental group was continued on ED 15 and ED 17 compared to weak positive reaction at ED 15 in the control group. Collagen II immunoreaction in the experimental group was detected at ED 17 compared to at ED 15 in the control group. These results suggest that maternal hyperthermia should inhibit normal developmental process of Meckel's cartilage through delayed expressions of the BMP4, Sox9 and collagen II.