지구상의 모든 생명체들은 자신의 생존과 종의 영속성을 보장하기 위해 우호적이지 않은 환경 변화에 대응하기 위한 효과적인 전략을 발전시켜왔다. 그 결과, 생명체들은 환경요인들의 변화에도 불구하고 체내 생리적 환경의 역동적인 평형, 즉 항상성(homeostasis)을 유지해 나간다. 스트레스는 항상성을 위협하는 정서적 그리고 물리적 반응이다. 스트레스는 일시적일 뿐만 아니라 거의 영구적인 영향을 개체에 줄 수 있는데, 특히 출생전 스트레스는 유전 코드의 변경없이 성체의 기능과 구조를 바꿀 수 있는 '후생학적 프로그래밍'을 할 수 있음이 최근의 연구들에 의해 알려졌다. 본 논문에서는 출생 전 스트레스를 받은 수컷 흰쥐에서 나타나는 생식과 연관된 일련의 사건들, 예를 들어 성적 이형현상을 보이는 뇌 지역의 변화, 신경전달물질 대사의 수정, 생식내분비 상태의 변화, 그리고 마지막으로 성행동의 이상들을 소개한다. 태아의 뇌는 출생전 프로그래밍에 극히 민감한데, 특히 글루코코티코이드는 강력한 뇌-프로그래밍 능력을 갖고 있다. 모체 스트레스에 의해 유도된 글루코코티코이드 입력에 의한 태아 뇌의 지속적인 과도 활성은 신경 가소성을 증가시키는 새로운 프로그램을 제공할 것이다. 그리고 증가한 신경 가소성은 환경 도전 속에서 개체가 더 잘 적응하도록 하는 증가된 표현형의 가소성에 대한 기초가 될 것이다. 결론적으로, '혹독한' 환경을 태아기에 경험한 개체는 미래에 자신의 생존 가능성을 높이기 위해 번식능력을 일부 포기하도록 후생학적으로 (재)프로그램하는 것으로 추정된다.
지구상의 모든 생명체들은 자신의 생존과 종의 영속성을 보장하기 위해 우호적이지 않은 환경 변화에 대응하기 위한 효과적인 전략을 발전시켜왔다. 그 결과, 생명체들은 환경요인들의 변화에도 불구하고 체내 생리적 환경의 역동적인 평형, 즉 항상성(homeostasis)을 유지해 나간다. 스트레스는 항상성을 위협하는 정서적 그리고 물리적 반응이다. 스트레스는 일시적일 뿐만 아니라 거의 영구적인 영향을 개체에 줄 수 있는데, 특히 출생전 스트레스는 유전 코드의 변경없이 성체의 기능과 구조를 바꿀 수 있는 '후생학적 프로그래밍'을 할 수 있음이 최근의 연구들에 의해 알려졌다. 본 논문에서는 출생 전 스트레스를 받은 수컷 흰쥐에서 나타나는 생식과 연관된 일련의 사건들, 예를 들어 성적 이형현상을 보이는 뇌 지역의 변화, 신경전달물질 대사의 수정, 생식내분비 상태의 변화, 그리고 마지막으로 성행동의 이상들을 소개한다. 태아의 뇌는 출생전 프로그래밍에 극히 민감한데, 특히 글루코코티코이드는 강력한 뇌-프로그래밍 능력을 갖고 있다. 모체 스트레스에 의해 유도된 글루코코티코이드 입력에 의한 태아 뇌의 지속적인 과도 활성은 신경 가소성을 증가시키는 새로운 프로그램을 제공할 것이다. 그리고 증가한 신경 가소성은 환경 도전 속에서 개체가 더 잘 적응하도록 하는 증가된 표현형의 가소성에 대한 기초가 될 것이다. 결론적으로, '혹독한' 환경을 태아기에 경험한 개체는 미래에 자신의 생존 가능성을 높이기 위해 번식능력을 일부 포기하도록 후생학적으로 (재)프로그램하는 것으로 추정된다.
The efficient strategies to cope with unpredictable and/or harmful environmental changes have been developed by every organism in order to ensure its survival and continuity of it's own species. As a results, all living things on earth maintain dynamically internal stability via a process termed 'ho...
The efficient strategies to cope with unpredictable and/or harmful environmental changes have been developed by every organism in order to ensure its survival and continuity of it's own species. As a results, all living things on earth maintain dynamically internal stability via a process termed 'homeostasis' among physiological parameters despite of external environment changes. Stress is an emotional and physical response to threat homeostasis. Stress may have not only transient but rather permanent effect on the organism; recent evidence clearly show that prenatal stress could organize or imprint permanently physiological systems without any change in genetic codes, a process known as 'epigenetic programming'. In this review, a series of reproduction-associated events occurred in prenatally stressed male rats such as alteration in the structure of sexually dimorphic brain regions, modification of neurotransmitter metabolism, changes in reproductive endocrine status, and finally, disorders of sexual behavior will be introduced. The fetal brain is highly sensitive to prenatal programming and glucocorticoids in particular have powerful brain-programming properties. The chronic hyperactivation of fetal brain by maternal stress-induced glucocorticoid input will provide new program via increasing the neuroplasticities. This 'increased neuroplasticities' will be the basis for the 'increased phenotypic plasticities' rendering the organism's better adaptation to environmental challenges. In conclusion, organism who experienced 'harsh' environment in his fetal life seems to give up a certain portion of reproductive competence to make good chance of survival in his future life by epigenetic (re)programming.
The efficient strategies to cope with unpredictable and/or harmful environmental changes have been developed by every organism in order to ensure its survival and continuity of it's own species. As a results, all living things on earth maintain dynamically internal stability via a process termed 'homeostasis' among physiological parameters despite of external environment changes. Stress is an emotional and physical response to threat homeostasis. Stress may have not only transient but rather permanent effect on the organism; recent evidence clearly show that prenatal stress could organize or imprint permanently physiological systems without any change in genetic codes, a process known as 'epigenetic programming'. In this review, a series of reproduction-associated events occurred in prenatally stressed male rats such as alteration in the structure of sexually dimorphic brain regions, modification of neurotransmitter metabolism, changes in reproductive endocrine status, and finally, disorders of sexual behavior will be introduced. The fetal brain is highly sensitive to prenatal programming and glucocorticoids in particular have powerful brain-programming properties. The chronic hyperactivation of fetal brain by maternal stress-induced glucocorticoid input will provide new program via increasing the neuroplasticities. This 'increased neuroplasticities' will be the basis for the 'increased phenotypic plasticities' rendering the organism's better adaptation to environmental challenges. In conclusion, organism who experienced 'harsh' environment in his fetal life seems to give up a certain portion of reproductive competence to make good chance of survival in his future life by epigenetic (re)programming.
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문제 정의
본 논문은 출생 전 스트레스에 의한 수컷 흰쥐의 성행동과 생식 내분비 패턴에 대한 연구들을 소개하고자 하는데, 이는 출생 전의 글루코코티코이드 샤워(glucocorticoid shower)에 의해 뇌의 프로그래밍이 정상과는 다른 방식으로 일어나 후 생학적인 반응을 초래하리라는 가설을 기반으로 하는 것이다. 그런데 태아 뇌에서 aromatase에 의해 전환된 에스트로겐이 수컷형 뇌를 결정하고(McCarthy, 1994), 신생아기 수컷에 에스트로겐을 주사하면 성체기 성행동이 변화한다는 보고(Feder & Whalen, 1965)로 알 수 있듯이, 성 스테로이드 호르몬의 태아/신생아기 프로그래밍 효과에 대한 정보는 스트레스 및 부신피질호르몬에 의한 뇌 기능 조절 연구들보다도 더 방대하다.
태아의 뇌는 출생전 프로그래밍에 대단히 민감한데, 특히 부신피질로부터의 글루코코티코이드는 강력한 뇌-프로그래밍 능력을 갖고 있다. 모체 스트레스에 의해 유도된 글루코코티코이드 입력에 의한 태아 뇌의 지속적인 과도 활성은 신경 가소성을 증가시키는 새로운 프로그램을 제공한다. 이렇게 증가한 신경 가소성은 예측 불가능하거나 비우호적인 환경 변화들 속에서 개체가 더 잘 적응하도록 하는 증가된 표현형의 가소성(phenotypic plasticity)에 대한 기초가 될 것이다.
성능/효과
, 1995). 이 결과는 출생전 DEX 노출에 의해 탈남성화가 유발되어 수컷 새끼의 성체기 성행동이 영향을 받음을 시사하였다. 임신 14～19일 동안 DEX (0.
이는 부신피질호르몬과 같은 호르몬성 물질 투여가 없이도 임신전 스트레스만으로도 수컷 새끼의 교미대상 선호도를 유의하게 변화시킬 수 있음을 보인 것이다. 또한, 이 연구에서 스트레스에 노출된 수컷 생쥐가 탈남성화는 물론 여성화까지도 보였는데, 이러한 선행 연구들과의 결과 차이는 흰쥐와 생쥐라는 종간 차이 또는 스트레스의 종류, 강도, 빈도, 노출 시점과 기간 등에 따라 나타나는 반응의 차이로 추정되는데, 후자의 경우 아마도 일종의 임계수준까지는 탈남성화가 일어나고 그 수준을 넘어서면 여성화까지 진행되는 것으로 생각된다.
, 1986). 그런데, 이 연구에서 비록 어미를 통해 스트레스를 받았어도 SDN- POA 지역의 부피가 감소하지 않은 수컷은 대조군과 동일한 성적인 활성을 보였는데, 이때의 SDN-POA 부피는 낮은 성적 활성을 보이는 동물의 것보다 2배 정도 컸고, 동일한 상관관계가 혈중 테스토스테론 수준과 성적 활성 간에도 나타났다. 유사한 연구에서, 임신 마지막 주에 빛과 속박 스트레스를 매일 3회 45분간 가한 흰쥐에서 태어난 수컷 새끼의 SDN-POA의 부피는 대조군 수컷보다는 작았지만 암컷보다는 컸고, 임신 18～19일에 수컷 태아에서 관찰되는 혈중 테스토스테론 수준 증가가 지연되었다(Kerchner & Ward, 1992).
, 1999). 출생전 스트레스가 생식, 성행동 그리고 신경전달물질 대사에 미치는 영향을 조사한 연구에서, 임신 18～ 22일 동안 매일 1회 1시간씩 속박 스트레스를 가한 결과, 대조군에 비해 수컷 새끼의 체중, 생식기관의 무게 그리고 정자 관련 지표(예, 수와 부정소내 이동 시간 등)는 변화가 없었으나 부신의 무게가 감소하였고, 혈중 코르티코스테론 수준은 증가한 반면 테스토스테론 수준은 감소하였으며, 성행동지표에서 최초 마운팅까지 소요시간과 삽입소요시간이 유의하게 연장되었고, 사정 회수가 감소하였다(Geraldin et al., 2005). 이때 선조체 모노아민 수준을 측정한 결과 vanilmandelic acid(VMA)와 도파민, 세로토닌과 그 대사체인 5-HIAA의 함량이 스트레스를 받은 수컷 새끼에서 유의하게 감소하였는데, 이는 모체 스트레스에 의한 F1 수컷의 생식능력 변화에 도파민과 세로토닌 신경전달기작이 매개함을 시사한다.
, 2005). 이때 선조체 모노아민 수준을 측정한 결과 vanilmandelic acid(VMA)와 도파민, 세로토닌과 그 대사체인 5-HIAA의 함량이 스트레스를 받은 수컷 새끼에서 유의하게 감소하였는데, 이는 모체 스트레스에 의한 F1 수컷의 생식능력 변화에 도파민과 세로토닌 신경전달기작이 매개함을 시사한다.
후속연구
모체 스트레스에 의해 유도된 글루코코티코이드 입력에 의한 태아 뇌의 지속적인 과도 활성은 신경 가소성을 증가시키는 새로운 프로그램을 제공한다. 이렇게 증가한 신경 가소성은 예측 불가능하거나 비우호적인 환경 변화들 속에서 개체가 더 잘 적응하도록 하는 증가된 표현형의 가소성(phenotypic plasticity)에 대한 기초가 될 것이다. 표현형의 가소성은 환경적인 압력에 대한 조화와 대응을 극대화하기위해 특정 생물체들이 발생과 분화과정에서 미세조정(fine-tuning)한 결과로 나타나며, 궁극적으로 그 생명체가 감내할 수 있는 범위 내에서 생존을 보장하는 잠재력이 된다(Agrawal, 2001).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스트레스란 어떤 상태를 말하는가?
스트레스는 항상성이 위협받음을 지각하는 상태를 말하는데, 스트레스를 유발하는, 즉 생명체의 항상성을 교란시키는 비우호적인 환경 압력을 스트레스 요인(stressor)이라 한다. 스트레스는 개체의 건강과 수명을 조절하는 결정적인 요인이며, 나아가 삶의 질과 사회적인 적응에도 지대한 영향을 미친다.
알로스타시스는 어떤 개념인가?
이러한 항상성의 복잡한 조절기작을 설명하기 위해 알로스타시스(allostasis) 개념이 등장하였다. 알로스타시스는 예측 불가능하거나 급격한 환경 변화에 개체가 능동적으로 대처하는 근본적인 과정, 즉 ‘변화속의 안정성 유지’라는 개념이다. 앞서 언급한 바처럼 항상성은 곧 체내 생리조절 시스템의 안정성을 추구하는 것인데, 바로 알로스타시스에 의해 달성된다.
homeostasis란 무엇인가?
그 결과, 생명체들은 환경요인들의 끊임없는 변화와 압력에도 불구하고 체내 생리적 환경의 복잡하고 역동적인 평형, 즉 항상성(homeostasis)을 유지해 나간다. 항상성이란 외부 변화에도 불구하고 내적인 생리적 변수들 간의 안정성(stability) 유지를 목표로 정교하게 조절되는 과정들을 의미하며, 성공적인 적응을 위해 이러한 조절 시스템은 진화과정 동안 선택되어왔다. 내적인 평형은 서로 상호 밀접하게 연관된 생리조절 시스템인 신경계, 내분비계 그리고 면역계에 의해 유지되는데, 이들은 생명이 지속되는 동안 영속적으로 활성화되는 감시망으로 기능하며, 각각 신경전달물질, 호르몬/신경호르몬 그리고 사이토카인을 특화된 연락 수단으로 소통한다(Viltart & Vanbesien-Mailliot, 2007).
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