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문제 정의
- 본 실험은 모색이 발현된 성우와 모색 발현 후의 송아지, 모색 발현 전 · 후의 어린 송아지를 포함한 여러 성장단계에서 호반모색의 발현과 호르몬의 상관관계에 관한 연구를 수행하였다.
- 00%였다. 본 연구는 성장과정과 성장 후의 호르몬 변화가 모색의 발현에 영향을 미치는지, 그리고 그 연구결과를 호반모색의 발현비율을 증가시키는데 적용이 가능한지를 판별하기 위하여 수행되었다.
- 이러한 연구 결과들을 바탕으로 본 연구는 칡소의 모색 발현이 멜라닌 형성에 관련된 유전자들의 발현뿐 아니라, ACTH 그리고 성호르몬의 농도와도 연관성이 있다는 가설을 검증하기 위하여 수행되었다. 국내 고유의 품종인 한우와 재래가축으로서 아직 고유모색인 호반모로 고정되지 않아 황모, 흑모 등 다양한 모색을 발현하는 칡소에서 성장과정과 성장 후의 모색발현 양상을 조사하고, 모색과 성호르몬, ACTH, DHEA, α-MSH 호르몬들과의 상관관계를 분석하였다.
제안 방법
- Analysis of hormone (estradiol, testosterone, ACTH, DHEA and α-MSH) levels (mean ± standard error) from the calves of Korean brindle cattle with whole brindle(≧50%) coat color and part brindle (≒10%) coat color at the first coat color confirmation and six months after.
- 세정액(1×)으로 세척한 후 발색시약을 첨가하여 37℃에서 10분간 배양하고, 반응정지액을 혼합하여 발색반응을 중지시킨뒤, 10분 이내에 ELISA 판독기(BioTek, USA)를 이용하여 450 nm파장에서 흡광도를 측정하였다. Gen5(BioTek, USA) 프로그램을 이용하여 6가지 농도의 표준용액과 blank에서 측정한 흡광도에 따라 표준곡선을 도출한 후, 각 시료의 흡광도를 호르몬의 농도로 환산하였다.
- 국내 고유의 품종인 한우와 재래가축으로서 아직 고유모색인 호반모로 고정되지 않아 황모, 흑모 등 다양한 모색을 발현하는 칡소에서 성장과정과 성장 후의 모색발현 양상을 조사하고, 모색과 성호르몬, ACTH, DHEA, α-MSH 호르몬들과의 상관관계를 분석하였다.
- 또한 생후 1개월에서 2개월령의 칡소 송아지 10두에서 모색이 발현되기 전과 후의 estradiol, ACTH, DHEA, α-MSH의 농도를 측정하였다.
- 모색이 발현되기 전 생후 1개월에서 2개월령의 칡소 송아지 10두를 대상으로 모색이 발현되기 전과 발현된 후의 모색과 호르몬(estradiol, ACTH, DHEA, α-MSH)의 변화 양상을 조사하였다.
- 모색이 발현된 생후 2개월에서 6개월령의 칡소 송아지 11두에 대하여 모색을 최초로 확인한 시점과 모색 확인 6개월 이후의 모색 변화에 따른 호르몬의 농도 변화를 조사하기 위해 estradiol(암송아지 n=6)과 testosterone(수송아지 n=5), ACTH, DHEA, α-MSH의 농도를 ELISA kit를 이용하여 측정하였다.
- 모색이 발현된 생후 2개월에서 6개월령의 칡소 송아지 11두에서 estradiol(암송아지), testosterone(수송아지), ACTH, DHEA, α-MSH의 농도를 전신호반모와 부분호반모인 실험군에서 모색을 최초로 확인한 시점과 그 6개월 후의 시점에서 각각 측정하였다.
- 칡소 33두와 한우 4두를 포함하는 공시우에서 혈중 내 es- tradiol, testosterone, ACTH, DHEA, α-MSH의 수준을 조사하여 모색에 따른 호르몬의 상관 관계를 조사하였다. 모색이 발현된 성우, 2개월에서 6개월 사이에 모색이 확인된 칡소 송아지, 그리고 모색의 변화가 관찰된 1개월에서 2개월 사이의 칡소 송아지들에서 호르몬의 농도를 측정하였다. 성우에서 모색에 따른 ACTH의 농도는 황모인 칡소가 흑모인 칡소보다 높았으며, DHEA는 황모인 칡소가 한우나 전신호반모인 칡소, 흑모인 칡소에 비해 높았고, α-MSH의 농도는 호반모인 칡소가 황모인 칡소보다 높았다(p<0.
- 모색이 발현된 성우를 칡소의 모색에 따라 황모, 전신호반모, 흑모의 각 실험군과 한우 실험군으로 구분하여, 실험군에 따른 호르몬 농도를 효소결합면역흡착분석법으로 측정하였다. 모색에 따른 혈중 ACTH의 농도는 황모인 칡소에서 56.
- 모색이 발현된 성우에서는 ACTH, DHEA, α-MSH의 농도를 측정하였다.
- 세정액(1×)으로 세척한 후 발색시약을 첨가하여 37℃에서 10분간 배양하고, 반응정지액을 혼합하여 발색반응을 중지시킨뒤, 10분 이내에 ELISA 판독기(BioTek, USA)를 이용하여 450 nm파장에서 흡광도를 측정하였다.
- 또한 생후 1개월에서 2개월령의 칡소 송아지 10두에서 모색이 발현되기 전과 후의 estradiol, ACTH, DHEA, α-MSH의 농도를 측정하였다. 실험 목적에 따라 호르몬 농도 측정을 위해, 채혈 후 혈청을 분리하여 냉동 보관하였다.
- 조사하고자 하는 호르몬의 특이 단클론항체가 부착된 96- well plate에 6가지 농도의 표준용액과 공시우의 혈청을 첨가하고, biotin이 부착된 2차 항체와 streptavidin-horse radish peroxidase(HRP)를 첨가한 후 37℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 세정액(1×)으로 세척한 후 발색시약을 첨가하여 37℃에서 10분간 배양하고, 반응정지액을 혼합하여 발색반응을 중지시킨뒤, 10분 이내에 ELISA 판독기(BioTek, USA)를 이용하여 450 nm파장에서 흡광도를 측정하였다.
- 칡소 33두와 한우 4두를 포함하는 공시우에서 혈중 내 es- tradiol, testosterone, ACTH, DHEA, α-MSH의 수준을 조사하여 모색에 따른 호르몬의 상관 관계를 조사하였다.
대상 데이터
- Estradiol은 암소/암송아지를, testosterone은 수소/수송아지를, ACTH와 DHEA, α-MSH는 암 · 수소/암수송아지를 대상으로 하였다.
- 칡소는 태어났을 때 황모였다가 성장하면서 고유 모색인 호반모 외에 황모, 흑모 등 다양한 모색으로 발현된다. 본 연구에 공시된 칡소 송아지 10두 중 5두가 호반모로 발현되었는데, 그 5두 중 4두는 생후 27일에서 48일 사이에 발현이 시작되었고, 1두는 생후 85일령에 호반모 모색의 발현이 관찰되었다(Fig. 3). 칡소 송아지에서 호반모 모색의 발현이 예상보다 이른 성장단계에서 진행되었다.
- 본 연구에 사용된 공시 동물은 한우 4두와 칡소 33두를 포함하여 총 37두였는데, 성우는 한우 4두와 칡소 12두였으며, 생후 2∼6개월령의 칡소 송아지가 11두, 생후 1∼2개월령의 칡소 송아지가 10두였다.
- 본 연구에 사용된 공시 동물은 한우 4두와 칡소 33두를 포함하여 총 37두였는데, 성우는 한우 4두와 칡소 12두였으며, 생후 2∼6개월령의 칡소 송아지가 11두, 생후 1∼2개월령의 칡소 송아지가 10두였다. 실험군은 성우에서 한우 실험군과 칡소의 모색에 따라서 전신호반모, 황모, 흑모로 구분한 칡소의 각 실험군을 포함하였다. 칡소의 모색은 전신호반모는 호반 무늬가 50% 이상이었고, 부분호반모는 호반 무늬가 10% 이상에서 50% 미만인 경우로 분류하였으며, 황모는 전신의 모색이 한우와 비슷한 황색인 경우로, 흑모는 전신의 모색이 흑색인 경우로 구분하였다(박 등, 2012).
데이터처리
- 본 연구의 모색에 따른 호르몬 비교 실험 결과에 대한 통계분석을 위해 Statistical Analysis System ver. 8× software(SAS, Cary, NC, USA)의 Duncan's multiple range test를 이용하였고, 모색이 발현된 칡소의 모색에 따른 호르몬 분석과 모색발현 전 · 후에 따른 호르몬 농도의 분석은 T-test를 이용하였다.
이론/모형
- 공시우의 혈청 내 호르몬은 bovine hormone의 biotin 결합 이중항체 샌드위치형 enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA, 효소결합면역흡착분석법) kit(Crystal Day Biotech, China)를 사용하여 estradiol과 testosterone, ACTH, DHEA, α-MSH의 농도를 측정하였다.
성능/효과
- Estradiol의 농도가 모색의 발현에 영향을 미치는 기작은 많이 연구되지 않았으나, 생쥐에서는 estradiol을 주입하면 모색의 색소 침착(pigmentation)을 증가시켰다(Hirobe 등, 2010). ACTH와 testosterone의 농도는 부분호반모인 칡소 송아지에서, 모색을 확인한 6개월 후의 시점에서 최초로 확인한 시점보다 증가하여, 전신호반모인 칡소 송아지보다 높았다(Fig. 2). 그러나 이 결과에는 성우 실험군과는 달리, 황모나 흑모인 칡소, 그리고 한우가 포함되지 않아서 모색에 발현에 미치는 호르몬의 영향을 전체적으로 파악하기는 어려울 것으로 사료된다.
- 그러나 모색을 확인한 최초의 시점에서 5가지의 호르몬 중 estradiol의 농도가 부분호반모인 칡소보다 전신호반모인 칡소에서 높아 유의적인 차이가 있었고, 6개월후의 시점에는 testosterone과 ACTH의 농도가 전신호반모인 칡소보다 부분호반모인 칡소에서 높아 각각 유의적인 차이가 있었다(p<0.05) (Fig. 2).
- 또한 발현 전에는 황모였다가 호반모로 발현된 호반모 실험군에서 호반모 발현 전에는 estradiol의 농도가 높았다가 호반모가 발현된 후에는 estradiol의 농도가 낮았으며, 발현 전 · 후에 황모였던 황모 실험군보다 estradiol의 농도가 낮았다.
- 또한 본 연구에서 칡소의 모색이 검정색이거나 검정색과 갈색의 무늬가 50% 이상 되었던 전신호반모인 칡소에서 α-MSH의 농도가 황모인 칡소보다 높았다.
- 이러한 결과는 성호르몬의 농도 변화가 모색의 변화에 영향을 줄 수 있는 가능성을 내포한다. 또한 생후 1개월에서 2개월령의 칡소 송아지에서는 모색의 변화 전에 측정한 estradiol의 농도가 호반모로발현된 실험군에서 황모로 발현된 실험군보다 높았는데(Fig. 4), 이 결과는 생후 2개월령에서 6개월령의 칡소 송아지에서는 전신호반모인 칡소 송아지에서 부분호반모인 칡소 송아지보다 모색을 확인한 시점에서 estradiol의 농도가 높은 것(Fig. 2)과 유사한 경향이라고 판단된다. α-MSH의 농도는 생후 1개월에서 2개월령의 칡소 송아지들에서, 생후 2개월에서 6개월령의 칡소 송아지들에서와 비슷한 경향으로, 모색이 다른 각각의 두 실험군 간에 차이가 없었다.
- 칡소 송아지의 모색을 확인한 결과, 전체 11두 중 호반모가 50% 이상이었던 전신호반모는 9두였고, 부분호반모는 2두였는데, 부분호반모의 모색을 확인한 시기는 생후 6개월령이었으며, 호반모가 약 10% 정도였다. 모색을 최초로 확인한 시점과 그 6개월 후의 호반모의 분포를 비교했을 때, 그 분포는 비슷하였으나, 전신호반모 9두 중 1두는 호반모의 분포가 최초보다 확산되었으며, 전체의 모색은 최초보다 더 선명해졌다.
- 모색이 발현된 생후 2개월에서 6개월령의 칡소 송아지들의 호르몬분석 결과를 보면, 모색을 확인한 시점에서 estradiol의 농도가 전신호반모인 칡소에서 부분호반모보다 높은 것은 성장기의 이른 시점에 estradiol의 농도가 모색의 발현에 영향을 줄 수 있는 가능성을 보여준다. α-MSH의 농도는 성우들에서 와는 달리, 모색이 다른 두 칡소 송아지의 실험군 간에 차이가 없어서, 이 성장단계에서는 모색의 발현에 큰 영향이 미치지 않을 수도 있다.
- 본 연구에서 모색이 발현되기 전 생후 1개월에서 2개월령의 칡소 송아지에서 estradiol의 농도를 비교했을 때, 모색발현 전에는 황모였다가 호반모로 발현이 된 호반모 실험군에서 estradiol의 농도가 모색 발현 전에는 높았다가 호반모가 발현된 후에는 estradiol의 농도가 낮았다(Fig. 4). 이러한 결과는 성호르몬의 농도 변화가 모색의 변화에 영향을 줄 수 있는 가능성을 내포한다.
- 본 연구의 결과로 볼 때 한우와 칡소에서는 ACTH보다는 α-MSH 농도의 변이가 검정색/갈색 모색의 발현과 밀접한 관계가 있는 것으로 사료된다.
- 또한 모색이 검정색인 개들이 모색이 검정색이 아닌 개들보다 모발에서 cortisol의 농도가 낮았으며, 모색에 따라 cortisol 농도가 다를 수 있다고 보고하였다. 본 연구의 결과에서 황모인 칡소가 다른 실험군보다 DHEA의 농도가 더 높았는데, 이 경향은 ACTH와 비슷했으나, 다른 실험군과 모두 유의적인 차이가 있는 점이 달랐다(Fig. 1).
- 따라서 이 성장단계에서는 α-MSH의 농도가 호반모 모색의 발현에 미치는 영향이 적을 가능성도 배제할 수 없다. 예상보다 이른 성장단계인 생후 1개월에서 2개월령의 칡소 송아지에서 호반모가 발현된 현상과 관련하여(Fig. 3), 모색의 발현 초기에도 성호르몬 농도의 차이가 모색 발현에 영향을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
- 전신호반모와 부분호반모인 칡소 송아지들 중에서 모색을 최초 확인한 시점과 그 6개월 후의 호르몬(estradiol, testosterone, ACTH, DHEA, α-MSH)의 농도를 비교한 결과에서 실험군 간에 유의적 차이는 없었다.
- 전신호반모인 칡소 송아지에서 모색을 최초로 확인한 시점과 6개월 후의 시점 간에 호르몬 농도를 비교한 결과, testosterone의 농도가 6개월 후에 높았으며, 부분호반모인 칡소 송아지에서는 5가지 호르몬의 농도가 모두 6개월 후에 높았다(p<0.05).
- 모색이 발현된 생후 2개월에서 6개월령의 칡소 송아지 11두에 대하여 모색을 최초로 확인한 시점과 모색 확인 6개월 이후의 모색 변화에 따른 호르몬의 농도 변화를 조사하기 위해 estradiol(암송아지 n=6)과 testosterone(수송아지 n=5), ACTH, DHEA, α-MSH의 농도를 ELISA kit를 이용하여 측정하였다. 칡소 송아지의 모색을 확인한 결과, 전체 11두 중 호반모가 50% 이상이었던 전신호반모는 9두였고, 부분호반모는 2두였는데, 부분호반모의 모색을 확인한 시기는 생후 6개월령이었으며, 호반모가 약 10% 정도였다. 모색을 최초로 확인한 시점과 그 6개월 후의 호반모의 분포를 비교했을 때, 그 분포는 비슷하였으나, 전신호반모 9두 중 1두는 호반모의 분포가 최초보다 확산되었으며, 전체의 모색은 최초보다 더 선명해졌다.
- 지금까지의 수행된 연구들에 따르면 칡소에서 호반모색이 아닌 모색의 발현이 계속 보고되고 있다. 칡소는 고유모색인 호반모색 외에도 황모와 흑모색을 발현하며, 특히 흑모보다 황모의 발현율이 더 높았다. 박 등(2012)은 칡소의 모색 중 호반모색이 78.
- 혈중 내 DHEA의 농도는 실험군에 따라 ACTH와 비슷한 경향을 보였는데, 황모인 칡소에서 233.82 ± 78.97 ng/l로 한우(147.67 ± 100.67 ng/l)나 전신호반모인 칡소(142.08 ± 78.80 ng/l), 흑모인 칡소(117.86± 45.54 ng/l)에 비해 유의적으로 높았다(p<0.05) (Fig. 1).
- 호반모가 발현된 5두(암 3, 수 2)와 황모 5두(암 5)인 칡소송아지 간에 모색 발현 전 · 후에 따른 호르몬(estradiol, ACTH, DHEA, α-MSH)의 농도를 비교한 결과, 유의적 차이는 없었다.
- 호반모로 발현된 송아지 5두와 황모를 유지했던 송아지 5두 간에 모색 발현 전․후에 따른 호르몬(estradiol, ACTH, DHEA, α-MSH)의 양상 비교에서 유의적 차이는 보이지 않았으나, 모색 발현 전 호르몬의 농도를 비교했을 때 모색 발현 전에는 황모였지만, 호반모로 발현될 실험군과 모색이 발현하기 전과 후에 모두 황모인 실험군 간에는 estradiol의 농도가 호반모로발현된 실험군에서 높았다(p<0.05).
후속연구
- 전에 보고되었던 모색의 발현에 관련된 호르몬들인 ACTH나 α-MSH 이외에도 성우에서 DHEA의 농도의 변이가 관찰되었고, 성장과정의 성호르몬, 특히 estradiol 농도의 변화는 성장과정의 이른 시기에도 성호르몬이 모색의 발현에 관련될 수 있을 가능성을 내포하였다. 이 연구결과들과 모색 발현에 관련된 유전자들의 변이에 관한 연구를 상호보완하면 모색 발현의 기작을 더 잘 설명하고, 칡소에서 호반모의 발현 비율을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
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