본 연구는 Symphoricarpos albus(S. albus) 추출물과 발효 추출물을 대상으로 zebrafish 배아를 이용하여 천연 화장품 소재로서의 유효성 평가 및 꼬리지느러미 재생력을 비교 평가하였다. 이를 위한 S. albus 추출물의 항산화 활성은 10-200μg/mL 농도에서 DPPH radical scavenging, FRAP activity, ABTS+ radical scavenging을 진행하였으며, 모두 농도 의존적인 radical 소거 활성을 보이고, S. albus 잎 추출물에 서 가장 높을 항산화 활성을 나타냈다. Zebrafish는 현재 각광받고 있는 실험 대체 동물로서 수많은 화장품 연구에 활용되고 있으며, 본 연구는 zebrafish 배아를 채취하여 응고율, 부화율, 심장 독성을 평가하였다. 그 결과 발효 추출물의 경우 100μg/mL 이상의 농도에서는 독성을 나타내는 것을 확인하였다. 재생 효능 을 평가하기 위해 zebrafish 꼬리지느러미를 절단하였고, 3일 동안 상처 회복력을 관찰하였다. 그 결과 72 시간 부터 S. albus 잎 추출물 200μg/mL에서 대조군 대비 17%의 재생 효과를 나타내었다. 이러한 결과 는 S. albus가 피부 개선용 항산화 및 재생을 위한 천연소재로서 활용 가능한 것으로 사료된다.

커피 부산물을 이용하여 대체실험동물 모델인 제브라피쉬 배아 독성 및 미백 효능에 대한 실험 을 진행하였다. 커피 부산물 추출물을 처리한 배아 독성 실험의 결과 24, 48, 72hpf에서 125ppm 농도에서 는 각각 3, 3, 5%로 응고율을 나타냈다. 배아의 부화율은 최고 농도인 125ppm에서 73%를 나타냈다. 제브 라피쉬 치어의 심장 박동수 실험에서 72hpf 후 심박수가 125ppm 농도에서 153회/60s’로 확인되었다. 음 성대조군은 148회/60s’으로 대조군의 비해 심박수의 변화가 크지 않았으며, 낮은 독성을 나타냈다. 또한 미백효능을 평가한 결과 커피 부산물 추출물의 농도가 증가할수록 멜라닌 형성이 저해되는 것으로 나타났 다. 본 연구 결과를 통해 천연 유래 부산물 소재가 화장품 원료로 활용할 수 있다는 가능성을 제안하며, 천 연 부산물의 부가가치를 높이는 연구 예시로서 화장품 산업에 활용되기를 기대한다.

국내에 서식하는 개구리들의 배아를 이용하여 살균제인 tebucoanzole의 독성을 파악하기 위해 FETAX (Frog Embryo Teratogenesis Assay-Xenopus) 기법에 따라 두꺼비 (Bufo gargarizans), 청개구리 (Hyla japonica), 참개구리 (Pelophylax nigromaculatus)의 배아를 배양하면서 tebuconazole 의 효과를 probit 분석법으로 조사하였다. 그 결과, tebuconazole의 농도에 의존하여 유생의 체장 길이는 감소하고 치사율과 기형률은 증가하였으며 tebuconazole의 teratogenic concentration (EC50)은 각각 34.4, 10.6, 14.9 mg kg-1 을 나타내었고 embryo lethal concentrations (LC50)은 75.4, 38.2, 39.6 mg kg-1을 나타내었다. Teratogenic index (TI= LC50/EC50)는 각각 2.19, 3.58, 2.65을 나타내어 두꺼비, 청개구리, 참개구리 배아 발달에 최기형성 물질로 작용함을 알 수 있었다. 이상의 결과들로 보아 tebuconazole은 낮은 농도에서 개구리 배아의 발달에 민감하게 반응하였으며 치사율, 기형률, 성장률, 기형양상 등을 기존의 연구들과 비 교하였을 때 유사한 결과를 나타내어 국내 서식하는 개구리류 배아발달에 영향을 미칠 수 있는 것으로 여겨지며, 종에 따라 치사율 및 기형률, 기형양상 등의 차이를 나타내는 원인 등을 명확히 파악하기 위해서 종 특이적 특성 등을 규 명하는 연구가 더 필요할 것으로 여겨진다.

본 연구에서는 살균제, 항진균제 등의 의약품을 포함하여 다양한 목적으로 사용되며, 신방오도 료로서의 가능성이 확인된 바 있는 Zinc undecylenate (ZU)를 이용해 연안환경 내 1차 소비자를 대표할 수 있는 성게 2종(H. pulcherrimus, M. nudus)에 대한 독성평가를 실시하였다. 실험결과 ZU에 대한 H. pulcherrimus와 M. nudus의 수정률 EC50은, 각각 11.27 mgl-1과 1.48 mgl-1로 나 타났다. 또한, 정상배아 발생률의 EC50은 각각 0.94 mgl-1와 3.78 mgl-1로 나타났으며, NOEC는 0.20 mgl-1, 0.78 mgl-1를 나타내었다. 본 연구에서 도출된 성게 2종과 문헌조사를 통한 연안양 식생물 2종의 급성독성결과를 이용하여 Predicted No Effect Concentration (PNEC)를 계산하였 다. PNEC 값은 0.0094 mgl-1로 나타났으며, 위와 같은 결과는 해양환경 오염물질에 대한 환경 보호전략 수립을 위한 기초자료로 활용될 것이다.

본 연구에서는 신방오도료 Diuron과 Irgarol이 해양 무척추동물인 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)에게 미치는 독성영향을 10 min-수정률과 64 h-정상 유생발생률의 EC50, NOEC, LOEC 값을 통하여 확인하였으며, 해당 오염 물질이 H. pulcherrimus의 초기발생단계에 미치는 지연효과를 확인하고자 하였다. 실험결과, Diuron과 Irgarol은 시험농도 (40 mg L-1)에서 H. pulcherrimus의 수정률에 영향을 미치지 않았으며, 정상 유생발생률에 대한 EC50값은 각각 7.12 mg L-1, 2.31 mg L-1로 나타났다. 또한, 수정란이 pluteus 유생으로 발달하는 과정에서 반수영향농도의 Diuron과 Irgarol의 노출 경과시간이 18 h에 도달하면, early gastrular stage로의 발달이 지연되기 시작하여, 24 h에서부터 유의미한 발달지연이 확인되었다. 이후 지속적인 발달지연이 관찰되어, Early gastrular-gastrular-early pluteus-pluteus로 이어지는 과정에서 발달지연이 나타났다. Diuron과 Irgarol은 잔류성이 높으며, 본 연구결과와 같이 무척추동물을 포함한 다양한 해양생물 군에 독성영향이 있는 것으로 알려져 있다. 이에, 해양 환경의 오염을 방지하고 보전하기 위하여, 관련된 규정의 마련을 통하여 환경보호 전략이 필요하다.

본 연구에서는 다환방향족탄화수소 (PAHs) 중, phenanthrene이 둥근성게 (Mesocentrotus nudus)와 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)의 수정률과 정상유생 발생률에 미치는 독성 효과를 확인하고자 하였다. H. pulcherrimus와 M. nudus의 모체에서 각각 획득한 정자와, 인공수정을 통하여 획득된 수정란을 phenanthrene에 노출시킨 후, 수정률과 정상배아 발생률을 측정하였다. 시험결과, H. pulcherrimus 와 M. nudus의 수정률과 정상배아 발생률은, 농도 의존적으로 감소하였으며, H. pulcherrimus와 M. nudus의 수정률에 대한 EC50값은 17.48 mg L-1과 16.21 mg L-1이었고, 정상배 아 발생률의 EC50값은 각각 2.99 mg L-1과 0.36 mg L-1인 것 으로 나타났다. 연구결과, H. pulcherrimus는 M. nudus보다 phenanthrene 노출에 대하여 더 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며, 정상배아 발생률은 수정률에 비하여 더 민감한 종말점인 것으로 나타났다. 따라서, phenanthrene은 두 종의 성게 정자의 수정과 초기발달 단계를 포함한, 연안에 서식하는 다양한 생물종에 영향을 미치는 것으로 보여진다. 그중, 두 종의 성게는 다른 연안 서식 생물 종들에 비하여, Phenanthrene의 bio-monitoring을 위한 민감한 생물종일 수 있다고 사료된다. 또한, 본 연구를 통하여 도출된 결과와 독성값 (NOEC, LOEC 및 EC50)은 Phenanthrene 을 포함한 PAHs의 환경 기준농도 설정을 위한 유용한 기 초 자료로 활용될 수 있다.

Toxic assessment of antifouling agents (diuron and irgarol) was conducted using the fertilization and the normal embryogenesis rates of the sea urchin, Mesocentrotus nudus. Bioassessment began with male and female reproductive cell induction. White or cream-colored male gametes (sperm) and yellow or orange-colored female gametes (eggs) were acquired and fully washed, separately. Then, the fertilization and normal embryogenesis rates were measured after 10 min and 48 h of exposure to the toxicants, respectively. The fertilization and embryo development rates were greater than 90% in the control, validating the suitability of both endpoints. The normal embryogenesis rates were significantly decreased with increasing concentrations of diuron and irgarol, but no changes in the fertilization rates were observed in concentrations ranging from 0 to 40 mg L-1. The EC50 values of diuron and irgarol for the normal embryogenesis rates were 20.07 mg L-1 and 22.45 mg L-1, respectively. The no observed effect concentrations (NOEC) were <1.25 mg L-1 and the lowest observed effect concentrations (LOEC) were 1.25 mg L-1 and 2.5 mg L-1, respectively. From these results, concentrations of diuron and irgarol over 1.25 mg L-1 and 2.5 mg L-1, respectively, can be considered to have toxic effects on invertebrates, including M. nudus. The ecotoxicological bioassay in this study using the noted fertilization and normal embryogenesis rates of M. nudus can be used as baseline data for the continued establishment of environmental quality standards for the effects of antifouling agents (especially diuron and irgarol) in a marine environment.

농약류 3종의 독성평가를 위해 FETAX(Frog Embryo Teratogenesis Assay-Xenopus) 기법에 따라 국내에 서식 중인 두꺼비(Bufo gargarizans)의 배아를 배양하면서 Benomyl(살균제), Carbofuran(살충제), Thiobencarb(제초제)의 영향을 probit 분석법으로 조사하였다. 그 결과, Benomyl, Carbofuran, Thiobencarb의 농도에 의존하여 유생의 체장 길이는 감소하고 치사율과 기형율은 증가하였다. Benomyl, Carbofuran, Thiobencarb의 teratogenic concentration(EC50)은 각각 1.03, 8.74, 4.98㎎/ℓ 을 나타내어 Benomyl이 기형 유발에 가장 민감하게 반응하였으며, embryo lethal concentrations(LC50)은 7.26, 560.72, 16.87㎎/ℓ 을 나타내어 Benomyl이 가장 낮은 농도에서 배아가 치사되는 것으로 나타났다. Teratogenic index (TI=LC50/EC50)는 Benomyl 7.05, Carbofuran 64.16, Thiobencarb 3.39를 나타내어 TI값이 모두 기형유발물질로 판단되는 기준인 1.5이상으로 시험에 사용된 농약류 3종은 최기형성 물질로 판단된다. Carbofuran이 가장 강력한 최기형성물질로 작용함을 알 수 있었으며, 농약류가 두꺼비 및 양서류의 배아 발달에 미치는 영향과 그 작용기작을 규명하기 위해서는 보다 구체적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 둥근성게 (Mesocentrotus nudus)의 배아를 이용하여 전 세계적으로 많이 이용되고 있는 살생물제 (Biocides) 에 대한 독성 평가를 수행하였다. 실험에 사용한 살생물제는 총 3종, Sea-nine 211, Diuron, Irgarol 1051이었다. 그 중, 둥근성게 (M. nudus)의 수정과 발생률에 미치는 영향은 모두 EC50을 기준으로 보았을 때, Sea-nine의 독성이 가장 강한 것으로 나타났고, Irgarol, Diuron의 순으로 나타 났다. 이러한 살생물제, 특히 Sea-nine은 해양무척추동물의 초기 발생과정과 유생의 성장과정에 치명적인 영향이 있는 것으로 알려져 있으므로 이 물질들에 대한 관리가 필요할 것으로 판단된다.

콩 가공 부산물인 콩 배아 이소플라본의 생체내 활성을 증가시키기 위하여 LA, LB, LP 등 3가지 유산균을 단독 또는 혼합하여 비배당체화 전환 효율을 증가시키고자 균주의 종류와 접종량, 발효시간에 따른 이소플라본 함량을 분석하였다. 그 결과 균주를 이용한 모든 발효에서 균주를 사용하지 않은 대조군에 비하여 높은 이소플라본 비배당체 전환을 보였고, 발효시간에 따른 비배당체 전환율은 24시간에서 급격히 증가하였고 이후에는 큰 변화는 보이지 않았다. 비배당체화 발효의 최적 균주는 LP균, 접종량은 5%, 발효시간은 24시간 이었다. 대조군의 이소플라본 배당체의 구성은 글리시틴>다이드진>제니스틴 순으로 가장 높은 함량을 나타내었고, 유산균을 접종하여 발효시켰을 때 배당체들은 감소하였고, 비배당체 함량이 증가하였으며, 다이드제인>글리시테인>제니스테인 순으로 45% 이상의 비배당체 전환율을 나타내었다. 특히, 대조군과 비교하여 유산균으로 발효시켰을 때 다이드진의 함량이 가장 크게 감소하였고, 다이드제인 함량이 가장 크게 증가하였다. 소야사포닌의 경우 발효에 의하여 Ab가 급격하게 감소하였고 Ba와 Bb가 증가하였다. 발효액은 pH 3에서 pH 6으로 증가함에 따라 이소플라본 비배당체 함량이 증가하였으며 특히, 다이드제인 함량이 많이 증가하였고, 소야사포닌 함량은 Ab 함량이 급격하게 감소하였고, Ba와 Bb 함량도 소량감소하는 등 발효액의 pH가 발효에 의한 이소플라본과 소야사포닌 함량 변화에 많은 영향을 미치는 중요한 요인중의 하나임을 알 수 있었고, LP균을 이용한 발효로 가공부산물인 콩 배아의 생리활성 증가 및 기능성소재화를 꾀할 수 있을 것 으로 생각된다.

국내에 서식중인 청개구리의 배아를 활용하여 농약류 3종의 독성평가를 위해 FETAX(Frog Embryo Teratogenesis Assay-Xenopus) 기법에 따라 청개구리(Hyla japonica)의 배아를 배양하면서 Benomyl(살균제), Carbofuran(살충제), Thiobencarb(제초제)의 효과를 probit 분석법으로 조사하였다. 그 결과, Benomyl, Carbofuran, Thiobencarb의 농도에 의존하여 유생의 체장 길이는 감소하고 치사율과 기형율은 증가하였다. Benomyl, Carbofuran, Thiobencarb의 teratogenic concentration(EC50)은 각각 1.00, 0.58, 4.75mg/L을 나타내어 Carbofuran이 기형유발에 가장 민감하게 반응하였으며, embryo lethal concentrations(LC50)은 7.04, 28.71, 16.12mg/L을 나타내어 Benomyl이 가장 낮은 농도에 서 배아를 치사하는 것으로 나타났다. Teratogenic index(TI=LC50/EC50)는 Benomyl 7.04, Carbofuran 49.50, Thiobencarb 3.39를 나타내어 TI값이 모두 기형유발물질로 판단하는 기준인 1.5 이상을 나타내어 시험에 사용된 농약류 3종은 최기형성 물질로 판단되며 Carbofuran이 가장 강력한 최기형성물질로 작용함을 알 수 있었다.

This study was carried out using Celluclast 1.5L to increase the content of 2,6-DMBQ and water extractable arabinoxylan in wheat germ extract. Extraction temperatures were 30oC, 45oC and 60oC. The extraction times were 0, 6, 12, 18, 24 and 30 h. The pH of the extract decreased rapidly from 18 h at 30oC in both water- and enzyme-treated extracts. 2,6-DMBQ of water- and enzyme-treated extracts increased with the extraction time. At 30-hour extraction time, enzyme-treated extract increased 27.60% at 30oC extraction temperature than water extraction. Extraction temperatures of 45oC and 60oC were increased by 65.03% and 151.05%, respectively. The highest content of waterextractable arabinoxylan was 15.23±0.08 mg/g when the enzyme was treated at an extraction temperature of 60oC for 30 h. At 30=hour extraction time, enzyme-treated extract increased 7.92% at 30oC extraction temperature compared to water extraction. Extraction temperatures of 45oC and 60oC were increased by 31.20% and 54.38%, respectively.

An investigation of the effects of Pb for domestic anuran embryos were evaluated with the Frog Embryo Teratogenesis Assay; Xenopus (FETAX). Depending on the species, the difference between the embryo size and the embryonic development time was determined. As a result, mortality and malformation rates were increased, malformation patterns were changed and larval body length were decreased in a dose dependent manner of the Pb. The half maximal lethal concentration (LC50) of the Bufo gargarizans, Hyla japonica, Rana nigromaculata and Bombina orientalis were 0.58, 0.49, 0.52, 0.54 mg L-1, respectively. The half maximal effective concentration (EC50) of the Bufo gargarizans, Hyla japonica, Rana nigromaculata and Bombina orientalis were 0.35, 0.74, 0.30, 0.29 mg L-1, respectively. The teratogenic index (TI) were 1.66 in the Bufo gargarizans, 1.81 in the Hyla japonica, 1.73 in the Rana nigromaculata and 1.86 in the Bombina orientalis, respectively. Therefore, the Pb seems likely to have a teratogenic effect in all four species’ embryonic development. The Bombina orientalis was the most sensitive to the Pb. This means that the difference between the different species, even if they have all been exposed to the same concentration of pollutants depending on the species. The result above show that the Pb acts as a teratogenic agent in the development of the four domestic frog species.

The objective of this study was to determine the effect of fructose that was supplemented to a chemically defined in Vitro maturation (IVM) medium on oocyte maturation and embryonic development after parthenogenesis in pigs. The base medium for in Vitro maturation (IVM) was porcine zygote medium (PZM) that was supplemented with 0.05% (w/v) polyvinyl alcohol (PVA) or 10% (v/v) porcine follicular fluid (pFF). In the first experiment, when immature pig oocytes were matured in a chemically defined medium that was supplemented with 5.5 mM glucose or with 1.5, 3.0 and 5.5 mM fructose, 3.0 mM fructose resulted in a higher nuclear maturation (91.5%) than 1.5 and 5.5 mM fructose (81.9 and 81.9%, respectively) but showed a similar result with 5.5 mM glucose (94.2%). However, there was no significant differences among groups in the embryo cleavage (89.4-92.4%), blastocyst formation (37.5-41.1%), and mean cell number of blastocyst (30.8-34.2 cells). Fructose at the concentration of 3.0 mM (1.08 pixels/oocyte) resulted in a higher intra-oocyte glutathione (GSH) content than 1.5 and 5.5 mM fructose (1.00 and 0.87 pixels/oocytes, respectively) while the cumulus cell expansion was not influenced. In the second experiment, effect of individual and combined supplementation of a chemically defined maturation medium with 5.5 mM glucose or 3.0 mM fructose was examined. No significant effect was found in the nuclear maturation (86.3-92.6%). Embryo cleavage was significantly increased by the combined supplementation with glucose and fructose (95.2%) compared to that with 3.0 mM fructose only (85.7%) while blastocyst formation (37.3-42.8%) and embryonic cell number (33.3-34.1 cells) were not altered. Effect of supplementation of pFF-containing medium with glucose and fructose + glucose was examined in the third experiment. No significant effect by the supplementation with glucose and fructose or glucose alone was observed in the nuclear maturation of oocytes (90.7-94.1%) and blastocyst formation (51.0-56.5%). Our results demonstrate that 3.0 mM fructose was comparable to 5.5 mM glucose in supporting in Vitro oocyte maturation and embryonic development after parthenogenesis and could be used as an alternative energy source to glucose for in Vitro maturation of pig oocytes.

In most mammals, metaphase II (MII) oocytes having high maturation promoting factor (MPF) activity have been considered as good oocytes and then used for assisted reproductive technologies including somatic cell nuclear transfer (SCNT). Caffeine increases MPF activity in mammalian oocytes by inhibiting p34cdc2 phosphorylation. The objective of this study was to investigate the effects of caffeine treatment during in Vitro maturation (IVM) on oocyte maturation and embryonic development after SCNT in pigs. To this end, morphologically good (MGCOCs) and poor oocytes (MPCOCs) based on the thickness of cumulus cell layer were untreated or treated with 2.5 mM caffeine during 22-42, 34-42, or 38-42 h of IVM according to the experimental design. Caffeine treatment for 20 h during 22-42 h of IVM significantly inhibited nuclear maturation compared to no treatment. Blastocyst formation of SCNT embryos was not influenced by the caffeine treatment during 38-42 h of IVM in MGCOCs (41.1-42.1%) but was significantly improved in MPCOCs compared to no treatment (43.4 vs. 30.1%, P<0.05). No significant effects of caffeine treatment was observed in embryo cleavage (78.7-88.0%) and mean cell number in blastocyst (38.7-43.5 cells). The MPF activity of MII oocytes in terms of p34cdc2 kinase activity was not influenced by the caffeine treatment in MGCOCs (160.4 vs. 194.3 pg/ml) but significantly increased in MPCOCs (133.9 vs. 204.8 pg/ml). Our results demonstrate that caffeine treatment during 38-42 h of IVM improves developmental competence of SCNT embryos derived from MPCOCs by influencing cytoplasmic maturation including increased MPF activity in IVM oocytes in pigs.

The oocyte undergoes various events during In vitro maturation (IVM) and subsequence development. One of the events is production of reactive oxygen species (ROS) that is a normal process of cell metabolism. But imbalances between ROS production and antioxidant systems induce oxidative stress that negatively affect to mammalian reproductive process. In vitro environments, In vitro matured oocytes have many problems, such as excessive production of ROS and imperfect cytoplasmic maturation. Therefore, In vitro matured oocytes still have lower maturation rates and developmental competence than in vivo matured oocytes. In order to improve the IVM and In vitro culture (IVC) system, antioxidants, vitamins were added to the IVM, IVC medium. Antioxidant supplementation was effective in controlling the production of ROS and it continues to be explored as a potential strategy to overcome mammalian reproductive disorders. Based on these studies, we expect that the use of antioxidants in porcine oocytes could improved maturation and development rates.