포배의 분화는 배아의 착상에 있어 핵심적인 단계로 배아 자체 또는 생식수관에서 유래하는 조절요인의 조절을 받는다. 이들 조절요인과 포배와의 순차적인 신호의 주고 받음은 분화의 중요한 단계로 인식되고 있다. 한편, 포배기 때 자유 칼슘을 통한 신호전달경로가 포배의 분화에 중요한 축의 하나로 제안되어 왔다. Concanavalin A(Con A)가 포배의 자유 칼슘 농도 증감을 유도한다는 것을 밝혀졌으나, 포배 내 자유 칼슘 농도를 변형시켜 부화와 그 이후의 발생을 촉진하는 것으로 알려진 heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor(HB-EGF)와는 달리 팽창 이후의 부화를 억제하였다. 따라서 본 연구에서는 착상과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 prostaglandin E2(PGE2)가 포배의 분화에 관여하는지를 Con A와 연계하여 알아보았다. Con A는 그 처리 시간에 관계없이 1시간 처리군 그리고 계속처리군에서 팽창은 촉진하고 부화는 유의하게 억제하였다. 특히 계속처리군에서 부화율이 1시간 처리군에 비하여 유의하게 감소하였다. 또한, PGE2도 포배 내 자율 칼슘 농도를 증가시켰으나 팽창과 부화를 촉진하지 않았다. 또한, 10 ㎛ PGE2 농도에서는 부화가 억제되는 경향을 보였다. 그러나 흥미롭게도 PGE2는 Con A가 처리된 포배의 부화를 촉진하였다. Con A를 전처리한 포배에 PGE2를 처리할 경우 포배 내 자유 칼슘의 농도 증감이 진행됨을 공촛점현미경을 이용하여 분석할 수 있었다. 이러한 결과는 신호물질에 의해 유도된 자유 칼슘 농도의 증감이 신호물질에 따른 각기 다른 칼슘 매개로 활성화되는 신호경로를 조절하는 것을 추정할 수 있다. 또한, 순차적 신호물질 조절에 의한 자유 칼슘의 농도 증감이 포배의 분화에 있어 중요함을 제안한다.

Differentiation of blastocyst is critical step for implantation and is under the control of regulation factors originated from embryo or reproductive tracts. The sequential communication with those factors is suspected as critical events for differentiation. It has been suggested that intracellular signaling pathways activated by calcium is essential in differentiation of blastocyst. Previously, it was known that concanavalin A (Con A) increase the levels of free calcium in blastocyst stage. However, Con A can not accelerate the hatching, although heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor (HB-EGF), a modulator of calcium level, accelerate the hatching of blastocyst. In this study, it was investigated whether Con A or prostaglandin E2 (PGE2) can modulate the differentiation of blastocyst. Con A accelerated the expansion of blastocyst in both 1 hr pulse treatment group and continuous treatment group. However, Con A significantly suppressed the hatching in both groups. The inhibition was significantly strong in continuous treatment group compared with 1 hr pulse treatment group. On the other hand, PGE2 induced the increase the free calcium level, but did not accelerate the expansion. In addition 10 ㎛ PGE2 inhibited hatching. However, PGE2 could accelerate hatching in Con A pretreated blastocyst. PGE2also caused the increase of free calcium level in Con A pretreated blastocyst. From these results, it is suggested that changes of the free calcium level induce a different calcium-mediated signaling pathways. In addition, sequential stimulation by signal molecules may triggers the cellular mechanisms for the differentiation of blastocyst.

• 전용필(성신여자대학교 자연과학대학 생물학과) | Yong Pil Cheon 교신저자