분변내 스테로이드 호르몬의 측정을 통한 멸종 위기 침팬지의 번식형태와 임상적용 The Reproductive Patterns and Clinical Application of Endangered Common Chimpanzees by Monitoring the Steroid Hormone Measurements in Fecal Samples원문보기
멸종 위기에 처한 침팬지에서 연중번식주기와 무월경, 번식주기, 임신진단을 포함한 번식형태를 관찰하기 위하여 형광항체 분석법을 사용하여 에스트라디올, 프로게스테론, 테스토스테론 호르몬 대사산물과 인간융모성 성선자극호르몬을 측정하였다. 본 연구결과, 침팬지의 번식능력은 연령이 번식에 중요한 영향을 주는 인자가 아니며, 개체별 번식능력의 차이, 산과질환의 유무, 배우자와 합사한 조건에서 나타나는 성적행동의 차이 같은 여러 가지 요인이 복합적으로 작용한다는 것을 알 수가 있었다. 본 연구는 침팬지의 종보전과 인간과 연관된 폐경과 산과질환을 연구하는데도 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
멸종 위기에 처한 침팬지에서 연중번식주기와 무월경, 번식주기, 임신진단을 포함한 번식형태를 관찰하기 위하여 형광항체 분석법을 사용하여 에스트라디올, 프로게스테론, 테스토스테론 호르몬 대사산물과 인간융모성 성선자극호르몬을 측정하였다. 본 연구결과, 침팬지의 번식능력은 연령이 번식에 중요한 영향을 주는 인자가 아니며, 개체별 번식능력의 차이, 산과질환의 유무, 배우자와 합사한 조건에서 나타나는 성적행동의 차이 같은 여러 가지 요인이 복합적으로 작용한다는 것을 알 수가 있었다. 본 연구는 침팬지의 종보전과 인간과 연관된 폐경과 산과질환을 연구하는데도 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
To monitor the reproductive patterns of endangered common chimpanzee including annual reproductive cycle, amenorrhea, breeding season, and pregnancy diagnosis, Time-Resolved Fluorescence Immuno Assay (TR-FIA) was used to trace MRH (estradiol, progesterone, testosterone) and human chorionic gonadotro...
To monitor the reproductive patterns of endangered common chimpanzee including annual reproductive cycle, amenorrhea, breeding season, and pregnancy diagnosis, Time-Resolved Fluorescence Immuno Assay (TR-FIA) was used to trace MRH (estradiol, progesterone, testosterone) and human chorionic gonadotropin (HCG). In result of this research, age was not the important factor in determining the reproduction capability in common chimpanzee; it was rather greatly influenced by the combination of various factors such as individual's fertilizing ability, presence of obstetrical diseases, the pattern of mating behavior, and the mental communication under the introduction of a mating partner. This research will play an important role in operating conservation project for common chimpanzees and can be extended also for shedding new light on understanding human menopause and obstetrical diseases.
To monitor the reproductive patterns of endangered common chimpanzee including annual reproductive cycle, amenorrhea, breeding season, and pregnancy diagnosis, Time-Resolved Fluorescence Immuno Assay (TR-FIA) was used to trace MRH (estradiol, progesterone, testosterone) and human chorionic gonadotropin (HCG). In result of this research, age was not the important factor in determining the reproduction capability in common chimpanzee; it was rather greatly influenced by the combination of various factors such as individual's fertilizing ability, presence of obstetrical diseases, the pattern of mating behavior, and the mental communication under the introduction of a mating partner. This research will play an important role in operating conservation project for common chimpanzees and can be extended also for shedding new light on understanding human menopause and obstetrical diseases.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 환경부의 멸종 위기에 처한 야생동물의 종보전을 위한 서식지 외 보전기관으로 지정된 서울동물원 야생동물종 보전사업의 번식생리연구로 수행되었다. 서울동물원의 유인 원류 복원프로젝트를 통한 수의사 및 사육사의 도움과 한양대학교의 번식생리연구 기술지원에 의하여 이루어진 것입니다.
본 연구를 통하여 연령과 질병에 따른 번식주기에 대한 영향과 포유기간 중 발생하는 긴무월경, 외형적인 발정주기 및 번식행동에 대한 연관성에 대한 연구를 실시하여 침팬지의 번식에 대한 과학적인 자료와 임상적용을 제시하고자 하였다(Graham et al., 2005).
이와 함께 분만 후 분비되는 프로락틴에 의하여 성주기가 억제되는 것으로 알려진 무월경(Graham et al., 2005)과 임신시 성호르몬 변화에 대하여 과학적인 자료를 제시하고자 본 연구를 실시하였다.
제안 방법
, 1979). A를 모체로 하여 태어난 C는 연구 당시 9세였으며, A와 B를 연구하는 기간 동안 같이 분변 샘플을 확보하여 분석하였다. C는 사육사의 생태관찰을 통하여 월경혈이 관찰되었으며, 육안적인 월경주기는 28～30일 사이었다.
2006년부터 실시된 생태행동관찰에서도 월경혈 등 생리주기가 육안적으로 관찰되지 않는 개체이었다. A와 같은 기간 동안에 분변내 성호르몬 대사산물 분석을 실시하였다(Fig. 2). 그러나 사육실 공사로 인하여 샘플을 수거하지 못한 2월에 대하여서는 자료를 제시하지 못하였다.
2. 분변 수거 및 호르몬 분석
분변 샘플은 2006년 9월부터 2007년 8월까지 주 2회, 2010년 2월부터 2010년 3월까지 주 5회 수집하여 48시간 동안 냉동 건조시켰다(Model FDU-2100, EYLEA Co, Japan). 건조된 분변은 분말화하여 플라스틱 병(Model Plastic tube, Phoenix Co.
이동시 얻어진 혈액에서 인간융모성성선자극호르몬(β-HCG)과 프로게스테론 분석을 실시하였다.
2006년부터 9월부터 2007년까지 8월까지 1년 동안 서울동물원에서 사육되고 있는 암컷 침팬지 3수(A, B, C)에 대한 분변을 수거하여 성호르몬 대사산물연구를 실시하였다. 이를 기초로 하여 2010년에 임신개체 C와 비임신개체 D를 사용하여 임신에 따른 성호르몬 변화 연구를 실시하였다. 한국침팬지혈통대장과 북미침팬지혈통대장에 의하여 A와 B는 37와 41세로 평균수명에 도달한 노령 암컷 그룹으로, C와 D는 9세와 11세로 젊은 암컷 그룹으로 분류하였다(Ross, 2003; KRCS, 2010).
연구개체의 X-ray 촬영은 본 연구결과의 신뢰도를 부여하였다. 자궁에서 발육하고 있는 새끼의 골화 정도와 자궁내 태아의 크기는 연구대상 개체의 임신 여부와 임신월령을 제시하였다. 성성숙에 도달한 C와 함께 월경혈 등 발정행동이 관찰된 D는 사육침팬지의 유전적 다양성을 위하여 신규 반입된 수컷과의 합사되었다.
호르몬 추출액이 포함된 Ether만을 분리하여 질소분주 후 1～2방울이 남은 상태에서 Tris 1 ㎖로 치환하였다. 치환된 호르몬 대사산물 원액은 신뢰성 있는 분석을 위하여, 적정 희석배율을 위한 기준농도 실험을 실시하였다(Atsalis, 2004). 프로게스테론 샘플은 5～10배로 희석하였고, 에스트라디올과 테스토스테론은 발정기와 임신기에 따라 1～2배 희석을 사용하여 형광항체분석을 실시하였다.
치환된 호르몬 대사산물 원액은 신뢰성 있는 분석을 위하여, 적정 희석배율을 위한 기준농도 실험을 실시하였다(Atsalis, 2004). 프로게스테론 샘플은 5～10배로 희석하였고, 에스트라디올과 테스토스테론은 발정기와 임신기에 따라 1～2배 희석을 사용하여 형광항체분석을 실시하였다.
침팬지의 월경주기는 에스트라디올과 프로게스테론의 분비량에 의하여 계산되었다. 프로게스테론이 최저점에서 상승하는 시점과 프로게스테론 최고농도를 보이는 시점을 기준으로 하여 월경주기를 측정하였다(Atsalis and Margulis, 2006).
, 1996). 혈액과 소변은 분변내 호르몬대사산물 비교를 위하여 보조자료로 제시하였다.
분변가루 2 g과 Ether 10 ㎖, PBS 2 ㎖를 혼합하여 10분 동안 shaking한 후, －80℃의 초저온 냉동고에서 24시간 동안 두었다. 호르몬 추출액이 포함된 Ether만을 분리하여 질소분주 후 1～2방울이 남은 상태에서 Tris 1 ㎖로 치환하였다. 치환된 호르몬 대사산물 원액은 신뢰성 있는 분석을 위하여, 적정 희석배율을 위한 기준농도 실험을 실시하였다(Atsalis, 2004).
대상 데이터
2006년부터 9월부터 2007년까지 8월까지 1년 동안 서울동물원에서 사육되고 있는 암컷 침팬지 3수(A, B, C)에 대한 분변을 수거하여 성호르몬 대사산물연구를 실시하였다. 이를 기초로 하여 2010년에 임신개체 C와 비임신개체 D를 사용하여 임신에 따른 성호르몬 변화 연구를 실시하였다.
샘플은 매일 수거된 것이 아니기 때문에 자료는 이들의 평균 수치로 계산되었다. 개체별로 수거된 기간과 간격 모두 다르고, 종에 따라 확보된 개체수가 자료를 일반화하기에는 부족하여 연구 자료는 개체별 통계자료로 제시하였다.
본 연구에 사용된 침팬지는 혈통 및 사육관리를 위하여 암수 분리 사육을 실시하였다. 그러나 침팬지 무리의 사회성 강화와 무리훈련을 위하여 2010년 5월부터는 사육관리하고 있는 암수 침팬지 전두수를 무리사육하고 있다.
연구개체 A는 서울동물원에 반입 2년 후부터 번식을 시작하여 서울동물원에서의 첫 번식연령은 17세를 기록하였다. 그러나 보고된 침팬지의 성성숙연령(10.
연구그룹은 기후와 날씨조건에 따라 야외 방사장과 접근할 수 있는 보온조치가 된 실내 방사장에서 사육되었다. 연구기간 중 개체 C를 제외하고 암컷과 수컷들은 낮 시간 동안에는 같이 있고, 밤에는 각자의 내실로 분리되어 사육하였다.
데이터처리
모든 분석 자료는 평균±표준편차로 표기하였다.
모든 분석 자료는 평균±표준편차로 표기하였다. 샘플은 매일 수거된 것이 아니기 때문에 자료는 이들의 평균 수치로 계산되었다. 개체별로 수거된 기간과 간격 모두 다르고, 종에 따라 확보된 개체수가 자료를 일반화하기에는 부족하여 연구 자료는 개체별 통계자료로 제시하였다.
이론/모형
서울동물원 번식생리연구팀은 멸종 위기에 처한 로랜드고릴라, 오랑우탄과 함께 침팬지의 유전적 다양성 확보와 개체 증식 연구를 위하여 2006년부터 유인원류 종보전연구를 시작하였다. 연구의 일환으로 분변내 스테로이드호르몬대사산물을 사용한 생식주기연구를 진행하였다(Schwarzenberger et al., 1996). 혈액과 소변은 분변내 호르몬대사산물 비교를 위하여 보조자료로 제시하였다.
성능/효과
장기간의 무월경 기간은 분만 후 새끼를 포유하게 되면 포유기간 동안 발정이 억제되기 때문이라고 보고되고 있다(Mcneilly, 1975). 본 연구결과, 포유에 실패한 연구개체 A는 75일 만에 에스트라디올의 상승을 보이며 재발정을 보였다. 이것은 포유에 성공하여 발정이 관찰되지 않은 오랑우탄의 에스트라디올 분비억제와 대조적이다(Jung, 2010).
1). 에스트라디올 최고농도 상승 5일 후 프로게스테론 최고농도 상승이 관찰되었으며, 505.54 ng/g을 기록하였다. 2007년 3월에 에스트라디올 상승이 다시 관찰되었다.
후속연구
혈청 프로게스테론 농도는 임신하지 않은 개체에 비하여 임신한 침팬지에서 30배 상승하였다. 그러나 다른 측정단위를 사용하는 혈청 프로게스테론 농도와 기존의 연구된 분변 프로게스테론 농도와의 비교를 위하여 이에 대한 상관계수 연구가 필요하다.
그러나 임신시 배란기 및 황체유지기 수준으로 유지되던 에스트라디올과 프로게스테론이 임신 마지막월령에 5～6배 이상 상승하였다가 분만 전 하강하는 것을 규명하기 위하여 연구기간 및 임신개체의 확대를 통하여 추가적인 연구가 필요하다. 향후 지속적인 호르몬 분석연구를 통하여 번식장애를 가진 개체의 치료와 인공수정 및 자연교미를 통한 번식유도를 실시하고, 발정주기 및 임신진단의 정확성 향상과 빠른 진단을 위한 분석기술을 연구할 것이다.
이것은 포유에 성공하여 발정이 관찰되지 않은 오랑우탄의 에스트라디올 분비억제와 대조적이다(Jung, 2010). 그러나 재발정 전까지 저점을 유지한 에스트라디올과 달리 변동이 관찰된 프로게스테론의 변화에 대하여서는 재발정을 지시하는데 있어 프로게스테론이 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
그러나 침팬지 무리의 사회성 강화와 무리훈련을 위하여 2010년 5월부터는 사육관리하고 있는 암수 침팬지 전두수를 무리사육하고 있다. 이를 통하여 침팬지 월경주기 동기화 등 암수분리사육과 그룹사육시 침팬지의 생식능력 변화에 대한 연구와 오랑우탄의 연구사례에서 보고된 바와 같이 번식에 영향을 주는 정신적 교감에 대한 연구를 실시할 예정이다(Wallis, 1985; Anderson et al., 2006).
젊은 암컷 2수(C, D)에 대한 연구는 암컷의 성성숙 여부와 함께 임신진단에 본 연구가 효과적으로 사용될 수 있음을 제시하고 있다(Table 1, Fig. 4).
그러나 임신시 배란기 및 황체유지기 수준으로 유지되던 에스트라디올과 프로게스테론이 임신 마지막월령에 5～6배 이상 상승하였다가 분만 전 하강하는 것을 규명하기 위하여 연구기간 및 임신개체의 확대를 통하여 추가적인 연구가 필요하다. 향후 지속적인 호르몬 분석연구를 통하여 번식장애를 가진 개체의 치료와 인공수정 및 자연교미를 통한 번식유도를 실시하고, 발정주기 및 임신진단의 정확성 향상과 빠른 진단을 위한 분석기술을 연구할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
침팬지의 개체수는 왜 줄어들었는가?
침팬지는 영장목 성성이과에 속하는 동물로 서식지 파괴와 밀렵을 통한 개체수 감소로 인하여 국제협약에 의거하여 CITES 부속서 I(멸종위기 1급)로 지정되어 보호받고 있다(CITES, 2009; IUCN, 2009). 이 종은 국제협약에 따라 유인원류의 반출입이 금지되고 있어, 유전적 다양성 확보를 위하여 자국 내 보유하고 있는 침팬지의 번식이 중요한 과제로 떠오르고 있다.
침팬지란 어떤 동물인가?
침팬지는 영장목 성성이과에 속하는 동물로 서식지 파괴와 밀렵을 통한 개체수 감소로 인하여 국제협약에 의거하여 CITES 부속서 I(멸종위기 1급)로 지정되어 보호받고 있다(CITES, 2009; IUCN, 2009). 이 종은 국제협약에 따라 유인원류의 반출입이 금지되고 있어, 유전적 다양성 확보를 위하여 자국 내 보유하고 있는 침팬지의 번식이 중요한 과제로 떠오르고 있다.
멸종위기 1급으로 지정된 침팬지는 국제협약에 의거하여 어떤 조치를 받고 있는가?
침팬지는 영장목 성성이과에 속하는 동물로 서식지 파괴와 밀렵을 통한 개체수 감소로 인하여 국제협약에 의거하여 CITES 부속서 I(멸종위기 1급)로 지정되어 보호받고 있다(CITES, 2009; IUCN, 2009). 이 종은 국제협약에 따라 유인원류의 반출입이 금지되고 있어, 유전적 다양성 확보를 위하여 자국 내 보유하고 있는 침팬지의 번식이 중요한 과제로 떠오르고 있다.
참고문헌 (21)
Atsalis S, Margulis SW, Bellem A, Wielenowski N (2004) Sexual behavior and hormonal estrus cycles in captive aged Lowland gorilla (Gorilla gorilla). Am J Primatol 62:123-132.
Deschner T, Heistermann M, Hodges K, Boesch C (2004) Female sexual swelling size, timing off ovulation and male behavior in wild west African chimpanzee. Horm Behav 46:204-215.
Deschner T, Boesch C (2006) Can the patterns of sexual swelling cycles in female Tai chimpanzee be explained by the cost-of-sexual attraction hypothesis? Int J Primatol 28(2):389-406.
Graham CE, Struthers EJ, Hobson WC, Macdonald T, Faiman C, Buckman MT, Collins D (2005) Postpartum infertility in common chimpanzees. Am J Primatol 24(3):245-255.
Harcourt AH, Fossey D, Stewart KJ, Watts DP (1980) Reproduction in wild gorillas and some comparisons with chimpanzees. J Reprod Fertil Suppl 28:59-70.
Hermes R, Hildebranndt TB, Walzer C, Goritz F, Patton ML Silinski S, Anderson MJ, Reid CE, Wibblet G, Tomasova K, Schwarzenberger F (2006) The effect of long non reproductive periods on the genital health in captive female white rhinoceroses (Ceratotherium simum simum, C. s. cottoni). Theriogenology 65:1492-1515.
Jung SY (2010) The annual reproductive cycle of endangered primates by monitoring the steroid hormone measurements in fecal samples. A graduation thesis. Doctor of Science, Hanyang University, pp1-86.
Maruo T, Matsuo H, Shimomura Y, Kurachi O, Zhijian G, Nkago S, Tamada T, Chen W, Wang J (2003) Effects of progesterone on growth factor expression in human uterine leiomyoma. Steroids 68:817-824.
Meder A (2004) The genus Gorilla and gorillas in the wild. A contribution to EEP gorilla husbandry guideline. pp1-12.
Polatti F, Viazzo F, Colleoni R, Nappi RE (2000) Uterine myoma in postmenopause : a comparison between two therapeutic schedules of HRT. Maturitas 37:27-32.
Ross S (2003) North American regional studbook of the chimpanzee (Pan troglodytes). Lincoln Park Zoo:1-7.
Schwarzenberger F, Mostl E, Palme P, Bamberg E (1996) Faecal steroid analysis for non-invasive monitoring of reproductive status in farm, wild and zoo animals. Ani Reprod Sci 42:515-526.
Schwarzenberger F (2007) The many uses of non-invasive faecal steroid monitoring in zoo and wildlife species. Inter Zoo Yearbook 41:52-74.
Wagener JS (2006) "Loss of estrus" and concealed ovulation in human evolution : a reevaluation. Illinois Wesleyan University. pp1-34.
Wallis J (1985) Synchrony of estrus swelling in captive group-living chimpanzee (Pan troglodytes). Int J Primatol 6(3):335-350.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.