전 세계적인 인구 고령화 현상으로 인하여 골다공증은 주요한 질병으로 대두되고 있다. 골다공증은 뼈의 질량과 강도가 감소하여 골절의 위험이 증가하는 질환으로 조골세포의 골 형성 및 파골세포의 골 흡수의 불균형으로 인해 발생하는 질환이다. 조골세포에 의한 골 형성은 BMP, RUNX2, $Wnt/{\beta}-catenin$ 경로 등을 통하여 활성화 되며, 파골세포에 의한 골 흡수는 RANKL과 RANK의 결합에 의해서 시작된다. 폐경기 여성은 호르몬 불균형에 의해 여러 질병의 위험에 처해 있으며, 폐경기 여성의 약 30%에서 관찰되는 골다공증은 폐경기 여성에게서 발생되는 가장 흔한 대사성 질환이기도 하다. Estrogen이 부족할 때 파골세포의 골 흡수가 촉진되므로, 특히 폐경 여성에서 골다공증의 발생위험이 증가하게 된다. 호르몬대체요법은 폐경기 증후군의 증상을 경감시키거나 치료하기 위해 널리 사용되어 왔으나, 호르몬 치료를 장기간 실시할 경우 유방암, 난소암, 자궁암 등의 부작용 위험성이 매우 높은 것으로 알려져 있다. 따라서 최근 들어 여러 부작용을 보완하기 위해 폐경기 증후군 증상에 대처할 수 있는 estrogen과 유사한 활성을 지닌 식물성 estrogen인 phytoestrogen에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서, 본 총설에서는 조골세포 및 파골세포의 분화 기전에 대한 선행연구를 알아보고 골 대사에서의 estrogen의 역할 및 phytoestrogen과 관련한 연구들에 대해서도 살펴보았다.
Mesenchymal stem cells (MSCs) are widely used in cartilage tissue engineering to repair articular cartilage defects. However, hypertrophy of chondrocytes derived from MSCs might hinder the stabilization of hyaline cartilage. Thus, it is very important to find a suitable way to maintain the chondrogenic phenotype of chondrocytes. It has been reported that cordycepin has anti-inflammatory and anti-tumor functions. However, the role of cordycepin in chondrocyte hypertrophy remains unclear. Therefore, the objective of this study was to determine the effect of cordycepin on chondrogenesis and chondrocyte hypertrophy in MSCs and ATDC5 cells. Cordycepin upregulated chondrogenic markers including Sox9 and collagen type II while down-regulated hypertrophic markers including Runx2 and collagen type X. Further exploration showed that cordycepin promoted chondrogenesis through inhibiting Nrf2 while activating BMP signaling. Besides, cordycepin suppressed chondrocyte hypertrophy through PI3K/Bapx1 pathway and Notch signaling. Our results indicated cordycepin had the potential to maintain chondrocyte phenotype and reconstruct engineered cartilage.
생체적합성 천연재료 중 하나인 탈미네랄화된 골분 (demineralized bone particle, DBP)은 골형성단백질 (BMP)을 함유하고 있어 골수간엽줄기세포 (BMSCs)의 분화를 유도한다. 본 연구에서는 DBP를 함유한 폴리 락타이드 (PLA)와 락타이드-글리콜라이드 공중합체 (PLGA) 다공성 지지체를 용매 캐스팅/염추출법으로 제조하였고, 수은다공측정계 및 전자주사현미경을 이용하여 특성결정 하였다. BMSCs는 골분화 배지를 이용하여 조골세포로 분화시켜 Wright-Giemsa, Alizarin red, von Kossa 및 ALP 염색으로 확인하였다. DBP가 함유된 지지체와 DBP가 함유되지 않은 지지체에 BMSCs를 파종한 후 면역결핍 누드마우스의 피하에 삽입하여 이들의 골형성 정도를 비교하여 보았다. 제조한 지지체의 다공도는 $90.2\%$ 이상이었고 평균 다공크기도 69.1$\mu$m 이상이었다. BMSCs는 Wright-Giemsa, Alizarin red, von Kossa 및 ALP 염색결과 조골세포로 분화가 가능했으며, 동물실험을 수행한 결과 DBP가 함유된 지지체에서 칼슘침착 영역을 확인할 수 있었지만 DBP가 함유되지 않은 지지체에서는 칼슘침착 영역을 확인하지 못하였다. 결론적으로 DBP를 함유한 지지체에서 DBP와 BMSCs가 골형성에 중요한 요인으로 작용한다고 사료된다.
본 논문에서는 캐나다 앨버트 주 캘거리시의 토사배출사업장 토사관리 제도를 살펴보았다. 토사관리제도를 뒷받침하는 법적근거와 개발사업별 승인절차와 승인조건, 토사관리계획서의 작성기준 및 원리, 최적관리방안, 그리고 모니터링 및 유지관리 점검 등에 관하여 분석하였다. 시청 내에서 승인과정은 도시개발국을 중심으로 이루어지며 CPAG라고 불리는 종합계획지원그룹에서 유관부서에 회람과정을 거쳐 승인에 필요한 요구조건을 검토한 후 승인/거부 여부가 결정되며 공시제도를 통하여 일반시민의 의견을 청취한 후 승인서를 발부하며, 이때 개발자가 이견이 있을 경우 항소과정을 거쳐 재심을 청구할 수 있는 제도를 갖추고 있다. 승인에 필요한 조건은 일반조건과 특수조건으로 구분되며 실제로 개발공사 중에 토사관리계획이 이루어질 수 있도록 강구하고 있다. 또한 별도로 토사관리계획서 기본원리를 바탕으로 개발된 지침서를 제정하여 토사관리시설의 설치, 모니터링, 유지보수, 자체/외부 점검활동 등을 규정하고 있다. 제도적으로 완벽한 토사관리제도의 구비가 토사오염문제의 저감을 보장하는 것은 아니지만 우리나라에서도 개발과정에서 공사활동은 잠재적으로 가장 파괴적인 단계임을 인식하고 중앙정부의 법과 지방자치단체에 따라 지역형편에 맞는 실효성 있는 조례 및 관리계획 수립이 필요한 시점으로 판단된다.
본 연구는 독일 유기물분해율 표준시험법인 VDI4630 시험을 통해 메탄 생성 및 유기물의 분해율을 조사하였으며 시험을 위해 농업 분야의 11개의 폐기물 바이오매스를 공시재료로 선택하여 시험하였다. 본 연구의 목적은 초기에 빠르게 분해되는 생분해성 유기물과 이후 천천히 지속적으로 분해되는 유기물의 비율을 계산하기 위해 Double first-order kinetics 모델을 이용하여 유기물의 분포를 추정하고자 하였다. 그 결과로 본 연구에 적용된 모든 바이오매스는 초기 단계에서 빠른 분해를 보이다가 이후 분해 속도가 일정 시간 느려지기 시작하여 초기 분해 속도보다 10배 이상 느려지는 결과를 보였다. 이러한 분해율 변화 경향은 바이오매스 분해의 전형적인 형태이며 쉽게 분해되는 인자(k1)는 채소 작물에서 0.097~0.152 day-1 범위였고, 분해에 저항성을 가지는 인자(k2)는 0.002~0.024 day-1 사이에 위치하였다. 유기물 분해율이 높을수록 k1 상수 값이 더 크게 나타났으나 (0.152, 0.144day-1) 오이와 파프리카 열매와 같이 표면에 왁스층이 존재하는 부산물은 k1 값이 오히려 줄기보다 낮았고 (0.002, 0.005day-1), 무와 귤껍질도 k1 각각 0.097과 0.094 day-1로 낮은 분해율과 k1 값을 보여 유기물의 분해율은 이분해성 유기물 분해 상수인 k1 값에 크게 영향을 미치는 것으로 분석되었다.
Soil erosion from agricultural fields leads to various environmental problems weakening the capabilities of flood control and ecosystem in water bodies. Regarding these problems, Ministry of Environment of South-Korea prepared various structural and non-structural best management practices (BMPs) to control soil erosion. However, a lot of efforts are required to monitor and develop BMPs. Thus, modeling techniques have been developed and utilized for these issues. This study estimated the effectiveness of BMPs which are a vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel using Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model through the adjustment of the conservation practice factors, P factors, for Universal Soil Loss Equation which were calculated by monitoring data collected at the segment plots. Each BMP was applied to the areas with slopes ranged from 7% to 13% in the Haeanmyeon watershed. As a result of simulation, the vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel showed 55% and 59% efficiency of soil erosion reduction, respectively. Also, Vegetation mat with infiltration roll and Roll type vegetation channel showed each 11.2% and 11.8% efficiency in reduction of sediment discharge. These roll type vegetation channel showed greater efficiency of soil erosion reduction and sediment discharge. Based on these results, if roll type vegetation channel is widely used in agricultural fields, reduction of soil erosion and sediment discharge of greater efficiency would be expected.
지금까지 국내에서는 도시하수, 공장폐수 등의 점오염원에 국한하여 수질관리를 시행하여 부분적으로 밖에 효과를 얻지 못하였다. 따라서 오염원에 대한 최적관리를 위해서는 유역의 토지특성 및 토양 형태에 따른 비점오염원에 대한 관리가 매우 중요하다. 본 연구에서는 유역의 특성별로 발생하는 오염원을 산정하기 위해 분포형 모형을 적용하였으며, 상세한 유역특성 자료를 구축하기 위해 GIS 기법을 응용하였다. 본 연구에서는 분포형 수질관리모형으로 연속 강우 사상에 대해 유역에서 발생하는 유출량 및 첨두유량, 유사량, 비점오염 부하량 등을 산정할 수 있는 AnnAGNPS 모형을 적용하였고, 모형내의 부모듈을 이용하여 입력자료를 생성 및 가공하여 적용하였다. 대상유역은 팔당호 유역권에 포함되는 복하천 유역을 선정하였으며, 1999년과 2000년 호우기의 각각 2개의 강우 사상을 적용하였다. 우선 강우시 유역에서 발생하는 유출량을 모의하고, 이를 복하교 지점의 실측유량자료와 비교, 보정하여 모형의 입력 매개변수를 조정하였으며, 이후 토사발생량과 오염부하량을 모의하였다 토사발생량의 경우는 실측값이 미비하여 비교분석은 못하였으나, 오염부하량의 경우 환경부에서 측정한 수질농도 자료를 이용하여 비교, 분석값을 제시하였다.
The purpose of this study was to observe the effect of dexamethasone and osteogenic protein-1(BMP-7) on bone, cementum and periodontal tissue regeneration. A total of 60 Sprague-Dawley white female mice were selected and beta-APN was used for five days to extract the maxillary first molar a traumatically. After the extraction of the teeth, the mesiobuccal root canal was filled with Caviton$^{\circledR}$. The teeth were etched with citric acid for 1 min and coated with one of four different experimental solutions : DEX(500nM/ml), DEX(1000nM/ml), OP-1(100$\mu\textrm{g}$/ml) and OP-1(500$\mu\textrm{g}$/ml) for three minutes depending on the group. All teeth were then replanted under microscope. All replantation procedures were done within 30 minutes. Teeth that were replanted after 30 minutes of bench dry only was used as positive control. All animals were sacrificed at 3 weeks following replantation and histologic observtion was done. The results were as follows ; 1. Active root resorption rate was decreased by the order of OP-1(500$\mu\textrm{g}$/ml), DEX(1000nM/ml), OP-1(100$\mu\textrm{g}$/ml), and DEX(500nM/ml). There was statistically less root resorption in OP-1 (500$\mu\textrm{g}$/ml) and DEX(1000nM/ml) group(P<0.05). 2. The group with higher concentration of dexamethasone(1000nM/ml) had statistically more bone union compared to positive control group(P<0.05),but there were no significant differences among four experimental groups. 3. OP-1(500$\mu\textrm{g}$/ml) and DEX(1000nM/ml) groups showed less degree of inflammation compared to the OP-1(100$\mu\textrm{g}$/ml). DEX(500nM/ml), and positive control group (P<0.05). In conclusion, the group with higher concentration of OP-1 had the best results on root resorption, bone ankylosis and anti-inflammatory effects compared to the other experimental groups, but a long-term study is also necessary to evaluate the exact pharmacological effects of the drugs in the future.
비점오염원에 의한 4대강의 오염부하율은 2004년 기준으로 22~37 %로 나타났으며, 2020년에는 60 % 이상으로 증가할 것으로 예상되고 있다. 이는 토지이용의 고도화에 따른 비점오염물질의 유출이 증가하기 때문이며, 지속적인 점오염원 관리와 더불어 비점오염원 관리가 이루어지지 않을 시에는 하천의 수질개선을 기대할 수 없다. 따라서 환경부는 수질오염총량관리제를 도입하여 수생태계의 입장에서 수질개선 정책을 펼치고 있으며, 비점오염원 관리에 관심을 쏟고 있다. 이러한 비점오염원은 강우시 발생되어 유역의 특성 및 다양한 강우인자들의 영향을 받아 불확실성이 매우 크기에 오염물질별 EMC 및 부하량 산정이 매우 어렵다. 따라서 본 연구는 모니터링 지점으로 국도와 주차장을 선정하여 최근 3년 동안 모니터링을 수행하였으며, 오염물질별 EMC산정과 함께 모니터링 지점에 대한 강우특성을 파악하였다. 또한 산정된 EMC를 강우계급별로 나누어 EMC를 재 산정하였다. 그 결과, TSS의 평균 EMC는 강우계급이 높아질수록 감소하는 경향을 나타내었으며, 대부분 10 mm 이하의 강우에서 유출되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 국내의 강우특성이 반영된 EMC를 산정하여 제시함으로써 비점오염저감시설의 효율적 규모 산정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Ginsenoside Rg4 is a rare ginsenoside that is naturally found in ginseng, and exhibits a wide range of biological activities including antioxidant and anti-inflammatory properties in several cell types. The purpose of this study was to use an in vivo model of hair follicle (HF)-mimic based on a human dermal papilla (DP) spheroid system prepared by three-dimensional (3D) culture and to investigate the effect of Rg4 on the hair-inductive properties of DP cells. Treatment of the DP spheroids with Rg4 (20 to 50 ㎍/ml) significantly increased the viability and size of the DP spheres in a dose-dependent manner. Rg4 also increased the mRNA and protein expression of DP signature genes that are related to hair growth including ALP, BMP2, and VCAN in the DP spheres. Analysis of the signaling molecules and luciferase reporter assays further revealed that Rg4 induces the activation of phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/AKT and the inhibitory phosphorylation of GSK3β, which activates the WNT/β-catenin signaling pathway. These results correlated with not only the increased nuclear translocation of β-catenin following the treatment of the DP spheres with Rg4 but also the significant elevation of mRNA expression of the downstream target genes of the WNT/β-catenin pathway including WNT5A, β-catenin, and LEF1. In conclusion, these results demonstrated that ginsenoside Rg4 promotes the hair-inductive properties of DP cells by activating the AKT/GSK3β/β-catenin signaling pathway in DP spheres, suggesting that Rg4 could be a potential natural therapy for hair growth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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