바이오장기 연구를 위한 이동식 아이솔레이터 내 복제 미니 돼지의 생리 활성 평가 Physiological Evaluation of Cloned Mini-pigs in a Transportable Isolator for the Study of Xenotransplantation원문보기
The present study investigated the physiological evaluation of cloned mini-pigs in a transportable isolator. Transportable isolator was designed and manufactured by our research team for transporting gnotobiotic pig. Until now, no previous reports are available regarding the physiological activities...
The present study investigated the physiological evaluation of cloned mini-pigs in a transportable isolator. Transportable isolator was designed and manufactured by our research team for transporting gnotobiotic pig. Until now, no previous reports are available regarding the physiological activities and harmful effects when pigs were transported in this isolator. Five cloned mini-pigs of 1~2 year (s) old female with a body weight between 80~90 kg were used. The effects of transportable isolator on stress-related hormone, adrenocorticotrophic hormone (ACTH) and cortisol levels, and heart rate were evaluated. In addition, it was also examined the effects of transportable isolator on blood chemistry factors (alanine aminotransferase: ALT, aspartate aminotransferase: AST, blood urea nitrogen: BUN, glucose, and creatinine). Blood was sampled just before the beginning of transport (T0), at the end of transport (30min after the transport; T1), and 30 min after the end of transport (T2). At the same time, heart rate was also evaluated. As a result, heart rate had no significant (p>0.05) differences at the various-time points of study (T0, T1, T2). However, heart rate was slightly higher than normal range in T1 and T2. The ACTH level was higher than normal range. Whereas, the cortisol level was lower than normal range. There were no statistical significant differences both ACTH and cortisol level between different time groups. Also, there were no significant differences in blood chemistry factors. Therefore, our present study shows that transportable isolator has no harmful effect on stress and physiological condition in cloned mini-pigs.
The present study investigated the physiological evaluation of cloned mini-pigs in a transportable isolator. Transportable isolator was designed and manufactured by our research team for transporting gnotobiotic pig. Until now, no previous reports are available regarding the physiological activities and harmful effects when pigs were transported in this isolator. Five cloned mini-pigs of 1~2 year (s) old female with a body weight between 80~90 kg were used. The effects of transportable isolator on stress-related hormone, adrenocorticotrophic hormone (ACTH) and cortisol levels, and heart rate were evaluated. In addition, it was also examined the effects of transportable isolator on blood chemistry factors (alanine aminotransferase: ALT, aspartate aminotransferase: AST, blood urea nitrogen: BUN, glucose, and creatinine). Blood was sampled just before the beginning of transport (T0), at the end of transport (30min after the transport; T1), and 30 min after the end of transport (T2). At the same time, heart rate was also evaluated. As a result, heart rate had no significant (p>0.05) differences at the various-time points of study (T0, T1, T2). However, heart rate was slightly higher than normal range in T1 and T2. The ACTH level was higher than normal range. Whereas, the cortisol level was lower than normal range. There were no statistical significant differences both ACTH and cortisol level between different time groups. Also, there were no significant differences in blood chemistry factors. Therefore, our present study shows that transportable isolator has no harmful effect on stress and physiological condition in cloned mini-pigs.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
그러나, 무균을 유지하기 위한 압력 조절 및 밀폐된 공간에서의 사양 환경이 동물에 미칠 수 있는 생리 활성 및 생체유해성 분석에 관한 보고는 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 본 연구진에서 자체 개발한 이동식 무균 아이솔레이터 내 복제 미니 돼지의 생리 활성을 평가하기 위하여, 아이솔레이터 무균조건 하 이동 시간에 따른 복제 미니돼지의 심박수, 스트레스호르몬 및 혈액 화학치를 분석하고자 한다.
본 실험에 사용된 이동식 아이솔레이터는 바이오장기 연구를 위한 무균 돼지 연구에 사용될 목적으로 제작된 것이다. 따라서 일반 돼지를 이용하지 않고 복제 돼지를 이용해 얻은 실험 결과는 그 의미가 더 크다고 할 수 있겠다.
제안 방법
채혈은 총 3번 실시하였다. 아이솔레이터에 공시동물을 태우기 전(T0), 탑승 30분 뒤 아이솔레이터에서 내린 직후(T1), 아이솔레이터에서 내린 후 30분 뒤(T2) 각각 채혈하였다. 아이솔레이터의 환기 모터는 작동시킨 채로 실험을 진행하였다.
아이솔레이터에 공시동물을 태우기 전(T0), 탑승 30분 뒤 아이솔레이터에서 내린 직후(T1), 아이솔레이터에서 내린 후 30분 뒤(T2) 각각 채혈하였다. 아이솔레이터의 환기 모터는 작동시킨 채로 실험을 진행하였다.
채혈과 동일한 시간에 심박수 측정을 실시하였다(HESKA Vet/Ox plus 4800, HESKA Corp., Rocky Mountain Ave. Loveland, Colorado, USA).
동일 건물 내 실험을 위해 공시동물을 이동시키는 시간이 평균적으로 30분 정도가 소요되기 때문에 30분간 이동식 아이솔레이터에 태운 후 이동과 최대한 비슷한 환경에 노출시켰다. 채혈은 총 3번 실시하였다. 아이솔레이터에 공시동물을 태우기 전(T0), 탑승 30분 뒤 아이솔레이터에서 내린 직후(T1), 아이솔레이터에서 내린 후 30분 뒤(T2) 각각 채혈하였다.
측정한 bas이 ACTH 농도이다. 하지만 본 연구에서는 실험장소로 돼지를 옮기고 30분 정도의 안정 시간만을 취한 뒤 보정을 한 채 채혈을 실시하였다. Perez-Torres 등(2011)은 보정이 돼지의 스트레스를 유발하는 주요한 원인이라고 보고하였다.
혈액 화학 분석은 이동식 아이솔레이터에 의해 받는 스트레스 관련 호르몬을 평가하기 위해 ACTH(adrenocorticotrophic hormone)와 cortisol 농도를 측정하였고, 체내 대사에 미치는영향을 평가하기 위해 혈 액화학치 인 ALT(alanine aminotransferase), AST(aspartate aminotransferase), BUN(blood urea nitrogen), glucose, creatinine 농도를 즉정하였다.
총 5마리의 복제 미니 돼지로 실험을 진행하였다. 모두 암컷이며, 연령은 1 ~2세, 체중은 80~90 kg으로 경기도 축산위생연구소 실험돈사에서 사육되었다(Fig. 1A).
하지만, 결과에서는 cortisol 농도가 정상 범위보다 오히려 낮게 나왔다. 본 연구에서는 정상 범위를 인용한 논문과 달리 복제 미니 돼지를 이용하여 실험을 수행하였다. 따라서 이러한 결과가 단순히 미니 돼지 사용에 의한 차이인지, 아니면 복제 돼지 사용에 의한 차이인지는 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
아이솔레이터의 크기는 1000(가로)>4000(높이) mm 이며, 내부체적은 0.6 nF이다.
총 5마리의 복제 미니 돼지로 실험을 진행하였다. 모두 암컷이며, 연령은 1 ~2세, 체중은 80~90 kg으로 경기도 축산위생연구소 실험돈사에서 사육되었다(Fig.
데이터처리
본 실험 결과의 통계학적 분석은 SPSS 17.0(SPSS Inc, Chicago, IL, USA)의 ANOVA를 이용하여 통계학적 유의성 0.05)을 검정하였다. 결과는 mean士 SEM으로 나타내었다.
이론/모형
Cortisol과 ACTH는 chemiluminesent법 (immulite 1000, Siemens AG, Munich, Germany)으로 농도를 즉정하였다. 혈액 화학 치는 spectrophotometer법(Hitachi 7020, Hitachi, Ltd.
혈액 화학 치는 spectrophotometer법(Hitachi 7020, Hitachi, Ltd., Japan)을 이용하여 농도를 측정하였다.
성능/효과
다만, ALT는 T2 에서 다소 증가하는 양상을, AST는 T2에서다소 감소하는 양상을 보였다. Glucose는 다른 화학치들에 비해변화폭이 다소 컸는데, T0에 비해 Tl, T2에서 다소 증가하는 양상을 관찰할 수 있었다. 그리고 본 연구에서 측정한 모든 혈액화학치가 일반 돼지와 복제 돼지의 혈액화학치중 복제 돼지의 정상 범위와 더 유사한 것을 확인할 수 있었다(Table 2).
Glucose는 다른 화학치들에 비해변화폭이 다소 컸는데, T0에 비해 Tl, T2에서 다소 증가하는 양상을 관찰할 수 있었다. 그리고 본 연구에서 측정한 모든 혈액화학치가 일반 돼지와 복제 돼지의 혈액화학치중 복제 돼지의 정상 범위와 더 유사한 것을 확인할 수 있었다(Table 2).
정상 범위를 벗어나는 항목도 관찰되지 않으며, 모든 측정 시점에서 유의적 차이 없이 거의 일정한 양상을 띄는 것을 확인할 수 있다. 다만 glucose만 유의적인 차이가 보일 정도는 아니지만 다른 화학치들의 변화 정도에 비해 Tl, T2에서 좀 더 큰 폭으로 증가한 것을 확인할 수 있다. 이는 아마도 절식 시간이 길어짐에 따라, 간이나 신장에서의 glycogenolysis 가 일어나 혈당량이 다소 증가한 것이라 생각된다.
혈액화학치에서도 수송 전후의 유의적인 차이가 관찰되지 않았다. 따라서, 단순히 돼지를 낯선 장소로 이동시키고 보정함에 의한 스트레스가 주요한 유해요소일 뿐, 이동식 무균돼지 아이솔레이터에 의한 생체 유해성은 없는 것으로 나타났다. 단, 복제 미니 돼지에서 ACTH와 cortisol 농도에 대한 추가 연구가 필요한 것으로 사료된다.
그리고, 아이솔레이터에서 밖으로 나오지 않으려고 하는 돼지도 있었다. 보정은 가장 마지막 측정 시기인 T2에서 가장 힘이 들었는데, 돼지들이 아이솔레이터보다는 보정과 채혈에 좀 더 민감한 반응을 보였다.
본 실험을 통해 복제 미니 돼지를 이용한 이동식 아이솔레이터 내에서의 생체 유해성 평가 결과, 심박수, 스트레스 호르몬, 그리고 혈액화학치에서 모두 수송 전후 점진적인 변화만 관찰될 뿐 통계적인 유의적 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구는 이동식 무균 돼지 아이솔레이터가 돼지에게 미치는 생 체 유해 성 을 조사한 바, 심 박수와 ACTH 농도는 안정 상태에서의 정상 범위보다 상승하였을 뿐 수송 전후의 유의적인 차이가 없었다. Cortis*은 정상 범위보다 오히려 낮은 농도를 나타내었으며, 수송 전후의 통계적 유의적인 차이가 없었다.
Perremans 등(1998)의 보고에서는 돼지를 수송시와 비슷한 환경에 두고 진동을 주면 심박수가 유의적으로 증가한다고 하였다. 이를 통해 볼 때, 본 연구에서처럼 돼지를 이동식 아이솔레이터에 태운 후 단순히 평지에서 운송만 하는 것으로는 심박수에 큰 영향을 주지 못하지만, 진동이 느껴질 정도의 운송 시에는 심박수에 영향을 미칠 것이라 생각된다.
이번 실험에서 확인한 5가지의 혈액화학치(ASL, ASL, BUN,fucose 및 creatinine)에서도 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 다만, ALT는 T2 에서 다소 증가하는 양상을, AST는 T2에서다소 감소하는 양상을 보였다.
정상 범위를 벗어나는 항목도 관찰되지 않으며, 모든 측정 시점에서 유의적 차이 없이 거의 일정한 양상을 띄는 것을 확인할 수 있다. 다만 glucose만 유의적인 차이가 보일 정도는 아니지만 다른 화학치들의 변화 정도에 비해 Tl, T2에서 좀 더 큰 폭으로 증가한 것을 확인할 수 있다.
낮았다. 정상 범위와 비교해 볼 때, 모든 시점에서 정상 범위 보-다 매우 높은 농도를 보였다. 반면에 cortisol 농도는 T1 에서만 다소 증가한 듯한 양상을 보였다.
후속연구
본 연구에서는 정상 범위를 인용한 논문과 달리 복제 미니 돼지를 이용하여 실험을 수행하였다. 따라서 이러한 결과가 단순히 미니 돼지 사용에 의한 차이인지, 아니면 복제 돼지 사용에 의한 차이인지는 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다. 복제소의 경우에는 일반 소와 복제소에서 각종 혈액검사치 및 생리적 요인들의 유의적 차이가 관찰되지 않는다는 보고가 있으며(Lanza 등, 2001), 복제 돼지에서도 혈청화학치에서 정상 돼지와 유의적인 차이가없다는 보고가 있다(Hyun, 2003).
본 실험에 사용된 이동식 아이솔레이터의 문제점은 공시동물인 돼지는 앞이 막힌 곳으로는 가지 않으려는 습성이 있기 때문에 이동식 아이솔레이터 입구의 맞은편 벽면이 stainless steal로 되어 있어 아이솔레이터에 올라타지 않으려고 하는 것이었다. 추후에 이러한 이동식 아이솔레이터의 개선되어야 할 점은 벽면을 아크릴과 같이 앞이 훤히 보이는 재질로 제작하는 것이 돼지를 이동식 아이솔레이터에 입실시키는데 좀 더 용이하리라 생각된다. 참고사항으로 돼지들은 이동식 아이솔레이터에 타고 있는 동안 소리를 내거나 발버둥 치지 않았고, 앉아있거나 심지어 잠을 자는 경우도 있었다.
참고문헌 (22)
Aigner B, Renner S, Kessler B, Klymiuk N, Kurome M, Wunsch A and Wolf E. 2010. Transgenic pigs as models for translational biomedical research. J. Mol. Med. 88:653-664.
Beal CB, Espinosa H, Stites DP and Watson MJ. 1967. A surgical wound isolator. Lancet. 1:97-101.
Betts TE, Firmin R and Guerreiro D. 1985. The use of a flexible film isolator to maintain specified concentrations of oxygen. Lab. Anim. 19:109-110.
Boot R and Walvoort HC. 1984. Vertical transmission of Bacillus piliformis infection (Tyzzer's disease) in a guinea pig: case report. Lab. Anim. 18:195-199.
Cooper DM and Timms JR. 1972. The rearing and maintenance of breeding chickens in isolators: 2. Plastic tent isolators. Avian Pathol. 1:59-64.
Hyun SH. 2003. Production and characterization of cloned pigs by somatic cell nuclear transfer. Graduate School Seoul National University, Seoul, pp. 155.
Jankord R, Ganjam VK, Turk JR, Hamilton MT and Laughlin MH. 2008. Exercise training alters effect of high-fat feeding on the ACTH stress response in pigs. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 33: 461-469.
Lanza RP, Cibelli JB, Faber D, Sweeney RW, Henderson B, Nevala W, West MD and Wettstein PJ. 2001. Cloned cattle can be healthy and normal. Science 294:1893-1894.
Matsunari H and Nagashima H. 2009. Application of genetically modified and cloned pigs in translational research. J. Reprod. Dev. 55:225-230.
Meyer DJ, Coles EH and Rich LJ. 1992. Veterinary Laboratory medicine; Interpretation and diagnosis. W. B. Saunders, Philadelphia, pp. 328-331.
Perez-Torres S, Flores-Perez FI, Orihuela A, Aguirre V, Bernal G, Nieto A, Vazquez R and Solano JJ. 2011. Influence of tongue inspection during cysticercosis diagnosis on some behavioral and physiological stress measures in pigs (Sus scrofa domestica). Trop. Anim. Health Prod. Epub ahead of print.
Perremans S, Randall J, Rombouts G, Decuypere E and Geers R. 2001. Effect of whole-body vibration in the vertical axis on cortisol and adrenocorticotropic hormone levels in piglets. J. Anim. Sci. 79: 975-981.
Perremans S, Randall J, Allegaert L, Stiles M, Rombouts G and Geers R. 1998. Influence of vertical vibration on heart rate of pigs. J. Anim. Sci. 76: 416-420.
Trexler PC and Orcutt RP. 1999. Development of gnotobiotics and contamination control in laboratory animal science. 50 Years of Laboratory Animal Science. AALAS, Memphis, pp. 121-128.
Vodicka P, Smetana K Jr, Dvorankova B, Emerick T, Xu YZ, Ourednik J, Ourednik V and Motlik J. 2005. The miniature pig as an animal model in biomedical research. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1049:161-171.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.