초록 ▼

연구의 목적 및 내용
최근 불임 부부 중 40%가 남성에게 문제가 있으며 남성 불임환자는 빠른 속도로 증가하고 있는 추세이다. 포유동물의 고환은 체강보다 낮은 온도를 유지해야하는데 정삭정맥류나 현대 사회의 생활 습관인 사우나, 꼭 맞는 옷, 앉아있는 자세 등에 의하여 정자형성에 나쁜 영향을 주게 된다. 이와 같이 열 손상은 정자형성에 많은 영향을 주지만 그에 대한 기전이나 예방이나 보호물질에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 열에 의한 고환 손상과 그에 대한 회복 기전을 이해하고 실생활에서 식물유래 천연물질인(e

연구의 목적 및 내용
최근 불임 부부 중 40%가 남성에게 문제가 있으며 남성 불임환자는 빠른 속도로 증가하고 있는 추세이다. 포유동물의 고환은 체강보다 낮은 온도를 유지해야하는데 정삭정맥류나 현대 사회의 생활 습관인 사우나, 꼭 맞는 옷, 앉아있는 자세 등에 의하여 정자형성에 나쁜 영향을 주게 된다. 이와 같이 열 손상은 정자형성에 많은 영향을 주지만 그에 대한 기전이나 예방이나 보호물질에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 열에 의한 고환 손상과 그에 대한 회복 기전을 이해하고 실생활에서 식물유래 천연물질인(ellagic acid, beta carotene, capsaicin, curcumin)등의 보호물질을 찾았으며 heat-stress 불임 모델을 이용하여 고환에서 회복기전을 평가하고 관련인자를 분자수준에서 분석하여 천연예방물질을 탐색하였으며, 열 손상에 의한 남성 불임에 대한 예방 및 치료제 개발의 기초정보를 얻었다.

연구결과
ICR 마우스는 음낭을 포함한 복강 아래 부분을 43C 15분 동안 워터베이스에 담근 후 고환과 부고환에서의 손상 정도와 회복기전을 1, 2, 3, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56일에 관찰한 결과 열손상에 의하여 고환의 정자형성 이상과 정세관 손상 등은 열손상 후 7-14일에 가장 많이 관찰되었다. 또한 산화스트레스와 관련된 인자나, 안드로겐 합성과 관련된 인자, apoptosis 등과 관련된 인자는 열손상 21일 이후 회복됨을 고환과 부고환에서 관찰하였다. 열손상 전에 capsaicin을 한 번 투여하거나 열손상 이후 ellagic acid,curcumin, beta carotene을 투여하여 열손상에 의한 고환의 상대장기 무게 감소와 정세관내에서 germ cell 손상, 변성, 공포화, 정자형성세포의 감소와 다핵거대세포 등의 출현되었다. 또한, 정자형성 세포나 Leydig 세포에서 PHGPx, MnSOD의 비정상적인 발현과 TUNEL 양성세포의 증가가 관찰되었다. 또한, 열손상은 산화스트레스와 관련된 인자인 lipid peroxidation, SOD activity와 PHGPx, MnSOD, HIF-1α mRNAs의 발현 변화와 apoptosis와 관련된 인자인 Bcl-xL Bax, caspase 3, NF-kB와 TGF-b1 mRNAs 발현변화, 안드로겐 합성과 관련된 혈청 testosterone 농도와 3β-HSD mRNA에 영향을 준다. 그러나, 이러한 변화들은 ellagic acid, curcumin, beta carotene, capsaicin과 같은 식물유래의 생리활성 물질에 의하여 개선되는 효과가 관찰되었다. 그러므로 이러한 천연생리활성 물질이 외인성으로 인한 열손상에 의하여 고환에서의 정자생성이상과 관련된 다양한 인자들인 산화스트레스, apoptosis 등의 인자들의 활성을 변화시켜 보호하고 있을 것이라고 사료된다.

연구결과의 활용계획
▷ 남성 불임에 대하여 효과적으로 억제할 수 있는 식물유래 예방 및 치료물질 제시
▷ Life style에 의한 불임의 원인을 과학적인 근거를 제시하여 대국민 경각심 고취
▷ Heat-stress에 대한 남성불임의 영향과 손상에 대한 기전 이해
▷ 남성 불임을 위한 기능성 식품 및 신약개발을 위한 기초 정보 제공
▷ 기초 생식학, 발생학, 수의학, 생명과학, 의학 등 학문의 연계 및 생명공학기술에 의해 연관학문의 동반 발전 및 국가 기술 경쟁력 확보
▷ 남성불임에 대한 스크리닝 분석 및 활용으로 인한 바이오평가 기술개발 사업에 산업적 성공 가능성을 높임과 동시에 연구개발(R&D) 전문인력 양성

( 출처 : 한글요약문 4p )

Abstract ▼

Purpose&contents
Testes are located in the scrotum so that gonads remain outside the main body cavity and are thus 2–8°C below the core body temperature in most mammals. This lower temperature is essential to maintaining an optimal environment for spermatogenesis.
However, modern lifestyles an

Purpose&contents
Testes are located in the scrotum so that gonads remain outside the main body cavity and are thus 2–8°C below the core body temperature in most mammals. This lower temperature is essential to maintaining an optimal environment for spermatogenesis.
However, modern lifestyles and various environmental toxins can induce scrotal hyperthermia, resulting in male infertility. Indeed, testicular heating caused by taking a sauna or hot bath, close-fitting underwear, driving, and electric blankets could be detrimental to spermatogenesis. Approximately 20 percent of modern couples are infertile worldwide, about half of which have male infertility. Therefore, it is important to develop effective strategies to prevent male infertility. Therefore, testicular heating caused by environmental factors could be detrimental. However, the exact mechanism of heat stress-induced infertility and its effective preventive agent are not clear yet. In this study, we investigate the recovery and regulatory mechanism of heat stress-induced male infertility and search a natural preventive agent(ellagic acid, beta carotene, capsaicin, curcumin).

Result
Scrota coutaining testes of ICR mice (8 weeks old) were immersed into thermostatically controlled water bath at 43°C for 15 min, after which testes and epididymides were obtained on days 1, 2, 3, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49 and 56 after the HS. These results indicate that spermatogenic disorders induced by a transient scrotal hyperthermia showed a peak level on 7-14 days after HS, but a recovery process was operated after 21 days of HS by endogenous antioxidant defense, androgen synthesis and anti-apoptotic activities in the testes. ICR adult mice were intraperitoneally treated with ellagic acid, beta carotene, curcumin daily for 14 days consecutively. Capsaicin was administered subcutaneously to mice one hour before HS. HS induced significant testicular weight reduction, germ cell loss, degeneration, and severe vacuolisation of seminiferous tubules followed by loss of spermatogenic cells, and appearance of multinucleated giant cells and remarkable TUNEL-positive apoptotic cells, as well as abnormal localizations of PHGPx and MnSOD in spermatogenic and Leydig cells. HS also altered the levels of oxidative stress (lipid peroxidation, SOD activity, and PHGPx, MnSOD, and HIF-1α mRNAs, apoptosis (Bcl-xL Bax, caspase 3, NF-kB, and TGF-b1 mRNAs), and androgen biosynthesis (serological testosterone concentration and 3β-HSD mRNA) in testes.
However, these all changes were improved significantly by beta carotene, curcumin, capsaicin treatment, but slightly by EA treatment. These suggest that natural products has a protective effect against spermatogenic cell death induced by scrotal hyperthermia through its antioxidative and anti-apoptotic activities.

Expected Contribution
-Promoting public awareness of the cause of infertility by modern lifestyles and various environmental toxins
-Abnormal spermatogenesis by applied transient scrotal HS in the testes of adult
-The regulatory mechanisms involved in the effects of natural products on the spermatogenic potential reduced by heat stress
-Understanding the effect of male infertility on heat-stress and the mechanism of damage
-Providing basic information for development of functional foods and new drugs for male infertility
-Accompanying development of related disciplines and securing national technological competitiveness by linking academic disciplines such as basic reproductive science, embryology, veterinary science, life sciences, medicine, and biotechnology
-To increase the possibility of industrial success in the development of bio-evaluation technology by screening analysis and utilization of male infertility and study of the education for research and development

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 3. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 24
• 4. 연구결과의 활용계획 ... 25
• 5. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 26
• 6. 참고문헌 ... 26
• 7. 연구성과 ... 28
• 8. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 32
• 9. 기타사항 ... 32
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 33
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 42
• 끝페이지 ... 47