Melatonin(N-acetyl-5-methoxytryptamine)은 tryptophan의 유도체로 포유 동물의 송과선에서 분비되어 난포액에서 특히 높은 농도로 검출된다. 활성산소종(ROS)는 체외 수정란 생산시 여러 과정에서 생성되어 수정란 발달에 해로운 영향을 미친다. Melatonin은 강력한 ROS 청소부 작용하며, 항산화 효소들의 작용을 촉진시키고 난자의 체외 발달을 개선시킨다. Isoproternol은 이러한 melatonin의 내인성 생산을 자극하는 물질로서 melatonin의 작용을 활성화 시킨다.
본 연구는 복제 수정란을 비롯한 각종 세포의 체외 발달율을 개선하고자 melatonin과 melatonin의 합성과정에서 활성화 역할을 하는 isoproterenol을 돼지 난포란의 체외 성숙 및 체외 배양용 배양액에 첨가하여 melatonin과 isoproterenol이 돼지 단위발생란의 체외 발달에 미치는 영향을 조사하였다. 도축장 유래 돼지 난포란을 사용하여 체외 성숙용 배양액에 44시간 동안 체외 성숙을 유도 한 다음 극체가 관찰되는 난자들만 선별하여 전기 자극(DC 1.74kV/cm, 30μsec, 1 pulse) 및 BSA와 6-DMAP처리로 단위 발생을 유도하였다. Melatonin 과 isoproterenol의 첨가는 난포란의 체외 성숙 및 배양용 배양액에 10-7M의 melatonin과 isoproterenol을 10-10, 10-12 및 10-14M의 농도로 각각 첨가하였으며, 단위발생란은 PZM-5 배양액에서 7일간 체외 배양을 실시하여 배반포기로의 발달을 유도하였다. 본 연구에서 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다.
Melatonin 10-7M과 isoproterenol을 10-10, 10-12 및 10-14M을 첨가하였을 때 체외 성숙율은 69.4%, 71.3% 및 68.6%로써 처리구간에 유의적(P<0.05)인 차이가 없었으며 melatonin(70.7%) 단독 처리구와도 차이가 없었다(P<0.05). 체외 성숙시 melatonin(10-7M)과 isoproterenol(10-10, 10-12 및 10-14M)을 농도별로 첨가하였을 때 분할율은 처리구(80.2-88.1%) 및 대조구(81.3%)간에 차이가 없었다. 배반포기로의 발달율은 isoproterenol 10-12M 처리구가 37.1%로서 대조구의 26.0% 보다 유의적(P<0.05)으로 높았다. Isoproterenol 처리구간에도 10-12M이 10-10M(22.5%) 보다 유의적으로 높았다. 단위 발생란의 체외 배양시 분할율은 melatonin(10-7M)과 isoproterenol을 10-10, 10-12 및 10-14M을 각각 첨가하였을 때 10-12M이 82.2%로서 melatonin만 첨가하였을 때의 70.9%보다 유의적(P<0.05)으로 높았다. 배반포기 발달율(24.8, 23.9, 33.3 및 24.6%)은 처리구 및 대조구(23.0%)간에 차이가 없었으며, 배반포기의 핵 수 도 차이가 없었다. 단위발생란의 체외 성숙 및 체외 배양시 전체 기간동안 melatonin 10-7M과 isoproterenol을 농도별(10-10, 10-12 및 10-14M)로 병용첨가하였을 때 분할율은 isoproterenol 10-12M 처리구가 92.5%로서 대조구(82.8%) 및 melatonin 단독 처리구(81.6%) 보다 유의적(P<0.05)으로 높았다. 배반포기로의 발달율에 있어서도 10-12M이 45.6%로서 대조구(26.2%) 및 melatonin 단독 처리구(31.2%)보다 유의적(P<0.05)으로 높았으며, 핵 수에 있어서도 isoproterenol 10-12M 처리구가 35.5±3.4개로서 가장 높았다(P<0.05).
이상의 결과에서 보면 돼지 단위발생란의 체외 배양에 있어서 배양액에 isoproterenol과 melatonin을 병용 첨가하였을 때 melatonin단독 첨가하였을 때 보다 발달율이 더 높게 나타났다. 따라서 melatonin과 isoproterenol을 병용첨가하면 체외 발달율이 향상되는 것으로 보아서 isoproterenol이 melatonin의 활성화 효과가 다소 있는 것으로 판단된다. 또한 첨가농도는 melatonin 10-7M 과 isoproterenol 10-12M 이 적합한 것으로 판단되며 첨가방법은 체외 성숙부터 체외 배양까지 전체기간동안 함께 첨가하는 것이 바람직한 것으로 생각된다. 뿐만 아니라 적정 첨가 농도, 첨가 방법 및 난포란의 품질 등의 추가 연구를 통해서 효율개선 효과가 좀 더 향상되면 체외 수정란 및 복제 수정란의 생산효율 향상과 멸종위기종과 같은 동물의 난포란의 다량 채집이 어려운 동물의 경우에 난자의 효율성 제고에 크게 기여할 수 있을 것으로 생각된다.