The study of vomeronasal organ in Korean black goat, Capra hircus coreanae

Abstract

보습코기관은 부후각신경계의 말초 감각 기관으로 동물의 성행동과 관련이 높은 페로몬을 감지한다. 보습코기관은 내측의 신경상피와 외측의 비신경상피인 호흡상피로 나뉘어진다. 신경상피의 감각기 세포에서 감지된 페로몬이 부후각망울로 신호를 전달하게 되고 이후 발정관련 호르몬이 분비되게 된다. 현재, 성체 한국 흑염소의 보습코기관의 조직학적 연구가 진행되었으나 출생 전부터 성체까지 보습코기관의 조직학적 변화는 아직 연구된 바가 없다. 본 연구에서는 출생 전 개체, 생후 1일령, 2년령의 성숙 개체 각 2마리씩을 이용하여, 육안해부학 및 조직학적 구조를 확인하였다. 각 개체에서 채취한 보습코기관은 탈회과정을 거치고, 파라핀에 포매한 후 조직 절편을 제작하였다. 조직 절편을 이용하여 보습코기관의 상피 및 점막 구조에 대하여 평가하였다. 보습코기관은 연골에 둘러싸인 반달모양의 구조물로 후각을 감지하는 수용체세포가 있는 신경상피와 수용체 세포가 존재하지 않는 호흡상피로 이루어져 있다. 호흡상피는 후각수용체세포, 지지세포, 바닥세포로 구성되어 있으며, 호흡상피는 거짓중층원주상피의 구성을 나타내었다. 중성 및 산성 다당류의 점액 염색에서는 두 종류 점액 성분이 태아기 때부터 성체기까지 강하게 염색되었다. 동물의 후각점막과 보습코기관의 기능과 관련이 있으며, 후각감각신경의 대표적인 표지 단백질인 olfactory marker protein (OMP)와 미성숙 후각신경세포의 표지 단백질인 protein gene product 9.5 (PGP 9.5)을 이용하여 면역염색을 실시하였다. 출생 전 개체와 생후 1일령의 흑염소 보습코기관 감각상피의 감각기세포에서 OMP가 발현이 약하게 확인되었고, 호흡상피에서도 일부 양성 반응이 관찰되었다. 성체 한국 흑염소 보습코기관에서 OMP는 감각상피의 감각기세포에서 강하게 발현되었으며, 호흡상피의 일부 세포에서도 확인되었다. 이에 반해, 미성숙 신경세포의 표지 단백질인 PGP 9.5는 출생 전 개체와 생후 1일령에서 강하게 발현되었고, 성체에서는 반응성이 감소하였다. 또한, 모든 연령의 호흡상피에서 양성 반응이 확인되었다. 렉틴조직화학 염색결과, 감각상피의 자유면에서는 맥아응집소(wheat germ agglutinin; WGA)를 포함한 7종의 렉틴이 모두 결합되었으며, 감각기 세포, 기저세포와 신경다발에서는 말콩응집소(Dolichos biflorus agglutinin; DBA)를 제외한 6종의 렉틴이 결합되었다. 호흡상피에서도 맥아응집소를 포함한 7종의 렉틴이 자유면에서 결합되었으며, 말콩응집소를 제외한 6종의 렉틴이 섬모세포, 술잔세포, 기저세포 그리고 샘포에서 양성으로 확인되었다. 이러한 결과는 태아기 흑염소 보습코기관의 감각상피에서 후각기능과 관련이 깊은 OMP가 생산되기 시작한다는 것을 시사하며, 성체가 될수록 보습코기관 감각상피의 후각감지세포에서 활성이 증가된다는 것을 보여준다.

The appearance of olfactory signal transduction proteins, including olfactory marker protein (OMP), a marker for olfactory sensory neurons, is related to olfactory function in the vomeronasal organ (VNO) in animals. The present study examined the localization of OMP in the VNO of the Korean black goat (Capra hircus coreanae) in the prenatal and postnatal periods using immunohistochemistry. In fetal goats and 1-day-old goats, OMP was occasionally identified in receptor cells of the VNO sensory epithelium, while protein gene product 9.5 (PGP9.5), a marker for immature neurons, was localized in both the sensory and non-sensory epithelia. In VNOs from adult goats, OMP was abundant in the sensory epithelium and occasionally observed in single cells in the non-sensory epithelium. Mucus histochemistry revealed that both neutral and acidic polysaccharides were observed in VNO glands during the fetal period, with more intense reactivity in the VNO of adult goats. Furthermore, the free borders of sensory epithelia were positive for 7 lectins, and 6 lectins were moderately and/or highly abundant in receptor cells. Supporting cells, basal cells, and nerve bundles had similar expression patterns. In VNSE, 7 lectins were observed in the free border, and 6 lectins were observed in ciliated cells, goblet cells, basal cells, and gland acini. Collectively, these results show that OMP production was initiated in the VNO sensory epithelium at the fetal stage, and that its activity increased in adult VNO receptor cells and solitary cells in the non-sensory epithelium of the Korean black goat.