알코올에 노출된 부체 생식세포가 후세대에 미치는 영향 연구 = The paternal germ cell-mediated trans-generational effects of alcohol

국문 초록 (Abstract)

우리나라 남성 일인당 술 소비량 세계 3위인 것으로 알려져 있다. 알코올은 고환기능이상과 위축 등 여러 기전에 의해 발기부전 및 정자수를 감소시키고 비정상적인 정자 생성을 일으킬 수도 있다. 또한 과도한 음주에 의해 혈중 테스토스테론의 생성이 저하되고 고환세포의 사멸 등 여러 독성현상이 알려지면서 기형 출산 등의 가능성이 제시되고 있다. 또한 정자생산작용에 미치는 부정적 영향은 대를 이어 유전될 가능성이 있다는 연구결과에 따라 아버지의 건강상태가 후세대의 건강에 영향을 미칠 수도 있을 것으로 추측된다. 여성음주의 위해성은 많이 강조되고 있는 반면 남성음주는 사회적으로 관대한 현실에서 남성음주가 임신 및 후세대에 미치는 영향 연구가 시급한 실정이다. 본 연구에서는 알코올에 노출시킨 수컷 마우스에 대한 in vivo 다세대(F0∼F3) 생식발생독성을 지난 해에 이어 평가하고 부체노출에 의해 태어난 차산자(F1∼F3)의 성장 및 행동발달 등에 대한 후세대영향평가를 수행하였다. 또한 부체 알코올 노출에 의한 특정유전자의 발현 변화 등에 대하여도 규명하고자 하였다. 알코올 노출은 정자형성기간을 고려하여 C57BL/6 수컷마우스에 9주간 에탄올(20% 생리식염수)을 0, 3, 6g/kg의 용량으로 경구투여한 후 정상 암컷과 임신시켜 태어난 차산자를 이용하여 계대하였다. 연구결과, 알코올에 노출된 수컷의 정소무게 및 운동성 등이 대조군에 비해 유의적으로 감소하였고, 또한 기형정자수도 증가가 관찰되었다. 알코올 노출에 의한 유전자 발현 변화를 확인한 결과, 알코올에 노출된 부체와 차산자에서 모두에서 정자형성, 수정능력, 신경분화, 학습․기억능력 등에 관여하는 특정유전자의 발현이 증가 또는 감소하는 양상을 보였으며 특히 수컷차산자에서 정자의 운동성 및 생식능에 관여하는 Trp family 유전자 발현의 변화는 세대가 계속되어도 동일한 변화가 나타났다. 특히 trpc2 gene의 경우 F0 뿐만 아니라 F1∼F3세대에까지 지속적으로 감소되는 것이 확인되었다. trpc2 gene은 정자의 머리 부분에 존재하는 Ca²⁺ ion 채널으로서 정자의 운동성에 매우 중요한 역할을 한다는 보고가 있다. 이러한 결과 등을 종합해 볼 때 마우스 부체의 알코올 노출이 당대의 수컷에 유해한 영향을 미칠 뿐만 아니라 일부 영향은 후세대에도 전달된다는 것을 확인하였다. 비록 마우스를 이용한 동물실험이기 때문에 인체로의 직접적인 확대해석은 어려울 것으로 보이나 관련된 지속적인 연구와 trpc gene들의 연 구 등이 필요할 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Alcohol consumption during pregnancy results in morphological abnormalities in the fetuses of humans and experimental animals which are commonly known as fetal alcohol syndrome(FAS). Reproductive and developmental effects associated with maternal exposure to alcohol during pregnancy are relatively well known, but little is known about the effects of paternal exposure to alcohol on offspring. The purpose of this study was to determine whether paternal alcohol consumption prior to conception may also have effects on fetal development. This study was carried out to investigate reproductive and developmental toxicity including fertility and behaviors on F0 and multi-generation(F1-F3) offspring. F0 male C57BL/6 mice were orally administered with 20% ethanol (3, 6 g/kg B.W) or saline for 9 weeks before mating. The body weight gain, physical development, and organ weights were slightly influenced by alcohol. Sexual maturity(testis descent and vaginal opening) of offsprings(F1∼F3) also was a little delayed due to alcohol intake. Sperm motility and testis weights of F0 male and offspring(F1∼F3) was reduced significantly. Pain reflex to thermal stimuli were decreased in F1 offsprings by alcohol consumption. As a result of microarray analysis, expression of genes related to the spermatogenesis, oogenesis, neurogenesis and learning and memory was up- or down-regulated in the brain, testis and ovary of F0∼F2 mice due to alcohol administration. Of these genes, the expression of trpc2 gene known to be associated with sperm motility was confirmed by reverse-transcription polymerase chain reaction(RT-PCR). Interestingly, alcohol significantly affected down-regulation of trpc2 gene expression in F0 and offspring(F1∼F3) male sperms. Taken together, the results suggested that treatment of chronic paternal alcohol may cause reproductive and developmental toxicity not only in F0 but also in F1∼F3.