제5강 마우스 제 3장 생물학 박재학 SNU LAM
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온도와 물의 조절 마우스는 체중 그램 당 비교적 넓은 체표 면적을 가지고 있다. 주위온도(ta)의 변화에 극심한 생리학적 변화를 초래한다. 마우스는 찬 기온에 노출되면 몸을 떨지 않고 열을 내는 반응을 한다. 낮은 온도에 적응되어 있으며 활동하지 않을 때의 마우스는 기초 대사율 보다 세배 정도에 상당하는 열을 발생하는데, 그것은 다른 동물보다 훨씬 큰 변화이다. 마우스 한 마리가 표준 온도 보다 낮은 주위 환경에서 1°C 체온을 유지하는데 24시간 동안 46Kcal/m2를 발생한다. 열이 흡수 · 소산되는 영역이 큰 대동물 만큼 마우스는 밤의 찬 온도를 잘 견뎌내기 힘들다. 온도를 낮춤으로써 동물사육장의 에너지를 유지 보존하려는 것은 바람직하지 않다. SNU LAM
체중에 대한 증발면적의 비율이 크기 때문에 마우스는 대부분의 포유동물보다 수분 손실에 아주 민감하다. 마우스에서 수분의 생물학적 반감기는 1.1일 정도로서 대동물보다 더 빠르다. 수분의 보존은 비강에서 내뿜는 공기를 차갑게 함으로서 증가되고, 또 오줌의 농도를 높임으로서 향상된다. 수분의 보존은 체온을 안정시키는 역할을 해줄 수 있다. 만약 마우스가 체온의 상승을 막기 위해서 수분의 증발에 의지해야 된다면, 마우스는 탈수 때문에 쇽을 일으킬 것이다. SNU LAM
마우스는 땀샘을 가지고 있지 않고 개처럼 헐떡거릴 수 없으며, 침을 흘리는 능력도 아주 제한적이다. 마우스는 주위 환경온도가 섭씨20도에서 섭씨35도로 증가하는 변화에 대해서 부분적으로 대처할 수 있다. 마우스는 지속적으로 체온을 서서히 올리고, 대사율을 지속적으로 감소시키며, 열손실을 증가시키기 위해서 혈류를 귀 쪽으로 증가시켜서 주위환경온도에서의 지속적인 그러나 적당한 증가에 적응한다. 야생상태에서 몸을 식히는 일차적인 수단은 굴을 파서 숨는 것이다. 케이지나 화물차 또는 비행기내에 갇혀있을 때 마우스는 열에 대해서 살아 남기가 힘들어, 주위온도가 37°C이상이 될 때 죽기 시작한다. 그래서 마우스는 진정한 온열 동물은 아니다. 실제로 신생 마우스는 변온동물이며 생후20일전 까지는 온도조절이 잘 발달되어 있지 않다. SNU LAM
표준온도는 생리학적 인면이나 경제성 또는 안락성과 동일시 해서는 안 된다. 마우스에서 표준온도대는 마우스의 계통과 환경조건에 따라서 틀리지만, 섭씨 29.6~30.5°C로서 지금까지 측정된 다른 포유동물에서보다 아주 좁은 범위를 가지고 있다. 표준온도는 생리학적 인면이나 경제성 또는 안락성과 동일시 해서는 안 된다. 주위환경이 21~25°C에서 사육한 마우스가 표준온도 대에서 유지되는 마우스보다 더 빨리 자라며, 번식율도 좋고, 그리고 태자의 생존율도 높다는 것이 많은 연구로부터 밝혀져 있다. SNU LAM
호흡기계 전 호흡기계 중간 부 후반부 비공, 비강, 비 후두 모두 연골로 지지 되어 있는 기관, 후두, 기관지 폐 왼쪽 폐는 한 개의 엽, 오른쪽 폐는 4개의 엽 SNU LAM
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Pathology of the mouse by RR Maronpot SNU LAM
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Pathology of the mouse by RR Maronpot SNU LAM
Pathology of the mouse by RR Maronpot SNU LAM
후각상피내 호산성 봉입체 SNU LAM
호흡상피층의 술잔세포 증식 SNU LAM
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FVB 1년 마우스의 폐 SNU LAM
FVB 1년 마우스의 폐 SNU LAM
쉬고 있는 마우스 이러한 높은 대사율을 지지하기 위해서 한 시간 동안 체중 그램당 3.5ml의 산소를 소모. 코끼리에서 사용되는 같은 단위에서 보다 22배 많다. 이러한 높은 대사율을 지지하기 위해서 높은 폐포내 산소압 빠른 호흡률 짧은 기도 높은 적혈구 농도 높은 적혈구 hemoglobin과 carbonic anhydrase 농도 혈액 중 높은 산소 포화 능력 및 높은 산소압으로 조직모세혈관에서 산소가 해리되도록 해 주는 산소 해리 곡선 경향을 가지고 있다 더욱 지속된 Bohr효과 (예를 들면, pH에서의 변화와 산소에 대한 헤모글로빈의 응집력이 증가된다) 높은 모세혈관 밀도 높은 혈당농도 SNU LAM
비뇨기계 신장, 요관, 방광, 요도 SNU LAM
마우스는 정상적으로 많은 양의 단백질을 오줌으로 배출 쌍으로 된 신장 복강의 배측부 정중선으로부터 양측에 있다. 오른쪽 신장은 정상적으로 왼쪽 신장 보다 두부 쪽으로 있다. 많은 근교계의 수컷 신장은 암컷의 신장 보다 무겁다. 사구체는 소형으로 직경 74μm정도이고, 랫드의 사구체의 약 반정도 크기이다. 랫드보다 마우스의 사구체는 조직 그램당 여과 면적은 두 배이며, 사구체의 수도 4.8배이다. 마우스는 한번에 한 두 방울의 오줌을 배설 오줌은 아주 고도로 농축된다. 오줌의 고도농축은 수질 부에서 Henle loops와 관련된giant vascular bundles이 형성되기 때문에 가능하다. 마우스는 오줌을 리터 당 4300mOsm까지 농축 사람에서는 리터 당 1160mM이 가장 최대로 농축할 수 있는 농도. 마우스는 정상적으로 많은 양의 단백질을 오줌으로 배출 타우린은 마우스 오줌에서 항상 볼 수 있지만, 트립토판은 없다. 크레아틴은 마우스 오줌에서 항상 배설되는데, 다른 동물에서는 거의 배설 되지 않는다. 굶긴 마우스에서 Creatinine-creatine 비율은 약 1: 1.4이다. 마우스는 요산보다 알란토인을 더 많이 배설한다. SNU LAM
소화기계 악하선 대부분의 동물에서 혼합선 마우스에서 한 종류의 침을 분비. 위장관계의 관상부분 식도, 위, 소장, 맹장, 결장 마우스의 식도는 두꺼운 각화 평편상피로 덮여 있어 위내투여를 비교적 간단하게 할 수 있도록 해준다. 위의 근위부는 역시 각화 위의 원위부는 선조직 위에서의 분비는 사료의 유무에 관계없이 계속 분비 SNU LAM
위장관내 정상 세균총은 100여종 이상의 세균으로 이루어져 있는데, 그것들은 출생직후에 선택적으로 소화관에 집락을 시작한다. 정상 마우스의 맹장에는 분변g당 10¹¹개의 세균이 있다. 소화기관내 전반에 있어서 세균은 이로운 효과를 주는 장내의 복잡한 환경시스템을 구축 다른 장내 병원성 미생물을 대한 저항을 증가 필수 비타민을 생산 중요한 생리학적 영양에 항상성을 유지 SNU LAM
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생의학연구의 모델동물로서 좋은 장점을 가지고 있다. Gnotobiotic 동물 알려진 미생물이 체내에 집락화된 동물 생의학연구의 모델동물로서 좋은 장점을 가지고 있다. 일부 연구에서는 Germ Free Mice의 체내에 미생물로 집락화 시키는 것이 바람직하다. 1960년 중반에 Schaedler가 Germ Free Mice에 정상적인 마우스로부터 분리된 선택된 세균의 집락화를 처음 시작하였다. 그는 계속해서 동물생산업자에게 이러한 미생물군을 제공하였다. 이렇게 확인된 세균은 혐기성 세균과 통성혐기성세균으로 이루어졌다. 설치류의 정상 미생물의 대부분을 이루고 있는, 산소에 아주 민감한 소위 EOS 방추형세균은 포함되지 않았는데 그 이유는 분류와 배양에서 어려움이 있었기 때문이었다. SNU LAM
Gnotobiotic 연구에서 사용된 미생물중에서 나중에 정의된 ‘Schaedler flora’라고 알려진 것들이 가장 일반적인 것이다. 1978년에 NCI는 Schaedler flora 또는 ‘cocktail’이라고 하는 것을 개정하기로 결정하였는데, 그 목적은 Germ Free rodents에 알려진 세균을 집락화 시키는데 이용하는 미생물을 표준화하기 위한 것이었다. 새로 정의된 미생물은 변형된 ‘Altered Schaedler flora’(ASF)로 알려져 있는데, 4개 원래의 Schaedler flora의 그룹과 (두 개의 유산균, Bacteroides distasonis, EOS fusiform bacterium), 나선형의 세균, 새로운 세 개의 fusiform EOS bacteris로 이루어져 있다. SNU LAM
림프계 림프관, 흉선, 림프절, 비장 그리고 호재성 주변 림프절 그리고 장에서의 Peyer’s patches로 이루어져 있다. 마우스의 림프절은 상당히 많지만 아주 작아서 수 mm에 달한다. 전형적인 림프절은 콩 모양으로서 피질과 수질로 이루어져 있다. 피질은 B림파구가 우세한 피질소절과 T림파구가 우세한 방피질로 나뉘어 진다. 마우스는 구개나 후두 쪽에 편도를 가지고 있지 않다. SNU LAM
비장 위의 대만부 옆쪽에 있다. 계통에 따라서 다양한 정도에 부비를 가지고 있다. 연령과 계통, 성별 그리고 건강상태는 비장의 형태, 모양, 크기에 영향을 준다. 수컷 비장은 암컷 비장보다 50% 더 클 수 있다. 대부분의 림프구는 혈류를 통해서 비장에 들어가고 또 비장을 떠난다. 백비수는 중심동맥을 따라서 구성되는데, T와B 세포 영역으로 나뉜다. 중심동맥 주변에 판상을 이루고 있는 곳에는 주로 CD4+, CD8+ 림프구가 있다. 적비수는 유동과 망상 조직으로 이루어 졌다. 세포성 그리고 체액성 면역요소는 혈류를 통해서 운반되어 수출 림프관과 림프도관에 의하여 조직으로 가고 결국 정맥 계로 들어가게 된다. SNU LAM
흉선 전부흉종격 밑에 있다. 성 성숙 시기에 가장 크기가 크게 되었다가, 생후 35~80일 정도 되면 퇴축 한다. 흉선은 T림파구의 성숙과 분화에 중요한 역할 한다. 이 기능은 신생자에서는 완전하지 않다. 흉선절제는 면역체계의 실험적 조작을 하기 위한 면역학적인 연구에서 수행된다. 흉선 적출을 신생자에서 하면 순환 림프구가 감소되고, 또 특정 면역 반응, 특히 세포성 면역에 불균형을 초래한다. 성숙마우스에서 흉선을 절제하면 즉시적인 효과는 없지만 몇 개월 뒤에 마우스는 순환 림프구가 점진적으로 감소하고, 그리고 세포성 면역에 불균형을 일으킨다. 돌연변이로서 흉선이 없는 누드 마우스는 면역조절에서 흉선 연구를 하는데 중요한 수단이 되고 있다. SNU LAM
점막 관련 림프조직(MALT) 많은 림프구를 가지고 있으며, 비장이나 림프절보다 더 많은 면역 글로브린을 생산한다. Peyer’s patches, 맹장 림프조직 그리고 상하 호흡기계의 림프조직, 비뇨기계의 림프조직을 포함한다. 림프관은 림프구가 많은 영역에 들어가서 림프절과 혈류를 직접 연결시킨다. SNU LAM
혈관계, 세망 내피계 골수와 비장의 적비수는 마우스 일생 동안 적혈구와 과립구 그리고 거핵구의 전구체를 생산한다. 골수는 뼈의 기질에 보호되어 있으며, 혈관과 지방조직이 풍부한 지지조직에 의해서 유지되고 있다. 골수 유래의 단핵성 탐식구는 항원 입자를 제거해서 림프구에 항원 제시 세포로서 작용한다. 조직 대식구는 비슷한 방법으로 기능을 하지만, 주변부 림프조직, 폐, 장, 간, 피부 같은 많은 조직에서 발견된다. SNU LAM
심혈관계 네 개의 방으로 이루어져 있다 수축기 혈압이 84~105mm hg의 범위에 있다. 체온이 상승되도 혈압의 상승이 유도되지는 않는다. 심박수, 심분출량, 심근섬유의 넓이는 동물의 크기와 관련되어 있다. 심박수는 310~840/min의 범위를 가지고 있는데, 계통에 따라서 혈압과 심박수의 많은 차이가 관찰된다. SNU LAM
근골격계 주축골격 사지골격 정상 척추 골격 치식 한 개의 절치와 3개의 어금니가 각 1/4 part에 있다. 두개골, 척추, 늑골, 흉골 사지골격 전지대 및 후지대와 쌍으로 된 사지로 구성된 골 정상 척추 골격 경추 7, 흉추13, 요추6, 천추4, 미추28 계통에 따라서 차이가 있으며 특히 흉추와 요추에서 차이가 많다. 치식 한 개의 절치와 3개의 어금니가 각 1/4 part에 있다. 앞쪽부터 뒤쪽으로 발달해 나간다. 세 번째 어금니는 양 턱에 있는 가장 조그만 이로서 야생 마우스와 일부의 계통에서는 결손 되어 있다. 절치는 계속 자라서 저작 시 닳아 없어진다. SNU LAM
생식계 암컷의 생식계 암컷 마우스는 정상적으로 5쌍의 유선을 가지고 있다 한 쌍의 난소와 난관, 자궁, 자궁벽, 질, 음핵 그리고 한 쌍의 음핵선 음핵선은 수컷의 귀두선과 유사하다. 지방물질을 음핵와의 측벽으로 들어가는 도관을 통해서 분비한다. 암컷 마우스는 정상적으로 5쌍의 유선을 가지고 있다 경 흉부지역에 3쌍 세혜부 복부지역에 2쌍 SNU LAM
수컷의 생식기 한 쌍의 고환, 요관, 음경, 그리고 요도와 전립선, 요도구선, 귀두선으로 구성 SNU LAM