고온이 계태의 선천성 기형 발생에 미치는 영향

Abstract

목적: 계태의 발생과정에서 고온 환경에 의한 기형 발생과 생존에 대한 연구를 통하여, 사람의 발생 중 고온에 의한 기형 발생 과정과 그 원인의 규명에 도움이 되기 위하여 본 연구를 시도하였다. 방법: 고온에 의한 계태의 생존율의 변화를 알기 위하여 39℃로 부화시킨 정상군과 40℃, 41℃와 42℃로 인공 부화시킨 실험군을 부화 나이 1일에서 20일에 꺼내어 생검하여 관찰하였다. 각 군은 각각 20개 이상의 수정란을 사용하였다. 부화기에서 습도 55-70%로 유지하였다. 발생 초기의 관찰은 계란을 깨뜨려 실물현미경으로 관찰하고, 흉곽이 완성된 후기 관찰은 계태를 개흉하여 조사하고 실물 현미경하에서 해부하였다. 기형이 있는 것은 포르말린으로 고정하였다. 고온에 의한 계태의 사망과 선천성 기형을 일으키는 기전과 관련될 수 있는 초기 변화를 관찰하기 위하여 인공 부화기에서 39℃로 부화시킨 정상군과 40℃, 41℃와 42℃의 3개 고온 부화군에서 부화 나이 2일과 3일에 계란을 깨뜨려 실물 현미경하에 관찰하였다. 각 군은 30개의 수정란을 사용하였다. 결과: 대조군과 고온군을 비교하면, 대조군 생존율 86%이었으며 고온군에서 사망이 많았다. 40℃ 부화군에서는 20일까지 생존한 계태가 있었으며, 20일까지 전체 생존율은 42%이었다. 41℃ 부화군에서 17일까지 생존한 계태가 있었으며, 17일까지 전체 생존율은 37%이었다. 42℃ 부화군에서 4일까지 생존하였으며 4일까지 전체 생존율은 25%이었다. 고온일수록 생존율은 줄어 부화 나이 4일에서 비교하면 40℃에서 42℃로 갈수록 생존율은 60%에서 50%, 5%로 감소하였으며, 40℃와 41℃에서 생존율의 유의한 차이는 없었으나, 42℃에서는 유의하게 생존율이 감소하였다 (p<0.005). 기형은 고온일수록 많았다. 40℃ 부화군에서는 사망한 계태에서 생존한 계태보다 기형이 많았다 (p<0.05). 부화 나이 10일 이후 사망한 계태에서 10일 이전 사망한 계태에서보다 기형이 많이 발견되었다 (p<0.005). 41℃ 부화군에서는 부화 나이 5-15일의 계태에서 기형이 많이 발견되었고 생존한 계태와 사망한 계태 모두에서 기형 발생은 많았으나 생존 계태와 사망 계태에서 기형 발생률은 차이가 없었다. 이는 사망한 계태에서 자가 분해에 의하여 관찰이 힘들었기 때문으로 여겨진다. 42℃ 부화군에서는 조기에 사망한 계태가 많고 사망한 계태에서는 흔적만이 있어 구체적인 이상을 발견하기 어려웠고, 생존한 계태에서 두부에 출혈이 있었다. 부화 2일의 계태 내부의 관찰에서, 40℃ 부화군에서 이상은 41℃ 부화군 (p=0.06)과 42℃ 부화군 (p<0.0005)보다 적었고 순환계 전체에 비슷한 정도로 이상이 관찰되었다. 42℃ 부화군에서 이상은 41℃ 부화군보다 많았으나 통계적으로 유의하지 않았다. 41℃ 부화군에서 심장에서 먼 순환계에, 42℃ 부화군에서는 심장과 가까운 순환계에 이상이 많이 관찰되었다 (p<0.05). 부화 3일의 계태 외부의 관찰에서, 40℃ 부화군에서 이상은 41℃ 부화군 (p<0.0005)과 42℃ 부화군 (p<0.00005)보다 적었고 순환계 전체에 비슷한 정도로 이상이 관찰되었다. 42℃ 부화군에서 이상은 41℃ 부화군보다 통계적으로 유의하게 많았다 (p<0.001). 41℃ 부화군에서 난황 동정맥 하부에 이상이 많이 관찰되었고, 42℃ 부화군에서는 난황 동정맥 상부에 이상이 많이 관찰되었다 (p<0.05). 결론: 계태 발생 과정 중 고온의 정도가 기형의 발생에 중요한 영향을 미치며, 고온일수록 심장 자체 또는 심장에 가까운 순환계에 영향을 미치며, 이로 인하여 사망이 증가하고 이상이 심하였다. 고온으로 인한 사망과 기형 유발의 기전 규명에 대하여 분자 생물학적인 연구가 기대되며, 더 많은 연구가 필요하다.; Purpose : To investigate the effect of hyperthermia on the formation of congenital anomalies and the survival in the chick embryo. Methods : We studied the effect of hyperthermia on the survival rate by observing embryos at 1-20 days of incubation. The control group was incubated at 39℃ and the test group at 40℃, 41℃ and 42℃. Each group consisted of more than 20 embryos. The humidity in the incubators was maintained at 55-70%. Early embryonic examination was made by stereomicroscope after cracking the egg. Examination of later stages was made by opening the thoracic cavity and the heart under the stereomicroscope. Specimens with deformities were fixed with 10% formalin solution. We studied the effect of hyperthermia on the formation of abnormalities in the early stages for those groups incubated at three high temperatures. Each group consisted of 30 fertilized eggs. The eggs were cracked after 2 and 3 days’ incubation and observed under a stereomicroscope. Results: The survival rate of the hyperthermia group (25-42%) was significantly lower than that of the control group (86%) (p<0.001). The survival rate decreased as the temperature of incubation increased. On comparison on the four days of incubation, the survival rate at 40℃, 41℃, and 42℃ was 60%, 50%, and 5%, respectively. The decrease in the survival rate at 42℃ was statistically significant (p<0.005). Congenital malformations increased with temperature of incubation. In the control group, congenital malformation was noticed in 2.3%. The hyperthermia group of 40℃ and 41 ℃ had significantly higher malformation rate as 9.6% and 13.2% respectively (p<0.00001). The hyperthermia group of 42℃ showed a malformation rate of 1.0% (p>0.05) and this was due to the high mortality rate. Embryonic observations on 2 days’ incubation at 40℃ revealed abnormalities distributed evenly throughout the circulatory system with less frequency than at 41℃ (p=0.06) and 42℃ (p<0.0005). The hyperthermia group of 42℃ had a non-significantly higher rate of abnormalities than that of 41℃ (p>0.1). However, at 41℃, the abnormalities were observed distanced from the heart, and at 42℃, the abnormalities were in close proximity to the heart (p<0.05). Extraembryonic examination on 3 days’ incubation revealed a similar phenomenon. The abnormal embryos were observed less frequently at 40℃ than at 41℃ (p<0.0005) and 42℃ (p<0.00005), but the distribution of abnormalities was even throughout the whole circulatory system. The hyperthermia group of 42℃ had a significantly higher rate of abnormality than that of 41℃ (p<0.001). More abnormalities of the lower portion of the omphalomesenteric arteries and veins were seen at 41℃, and more abnormalities of the upper portion were observed at 42℃ (p<0.05). The higher the incubator temperature, the higher the rate of congenital anomaly and mortality was observed. Conclusions: Hyperthermia on chick embryos increased the rate of death and the formation of malformations significantly. The effects on the heart or on the circulatory system increased with higher incubation temperature, which in turn, increased the degree of abnormalities. The mechanism of hyperthermia which makes embryonic death and malformation has not been elucidated yet, but it is clear that hyperthermia during the embryonic period can induce serious malformation of especially cardiovascular system and can lead to death. Therefore, we have to be very careful of high fever during pregnancy especially in the early embryonic period.