• Biomolecules & Therapeutics
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• 제29권6호
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• pp.685-696
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• 2021

In this study, we investigated the inhibitory effect of 5-aminolevulinic acid (ALA), a heme precursor, on inflammatory and oxidative stress activated by lipopolysaccharide (LPS) in RAW 264.7 macrophages by estimating nitric oxide (NO), prostaglandin E2 (PGE2), cytokines, and reactive oxygen species (ROS). We also evaluated the molecular mechanisms through analysis of the expression of their regulatory genes, and further evaluated the anti-inflammatory and antioxidant efficacy of ALA against LPS in the zebrafish model. Our results indicated that ALA treatment significantly attenuated the LPS-induced release of pro-inflammatory mediators including NO and PGE2, which was associated with decreased inducible NO synthase and cyclooxygenase-2 expression. ALA also inhibited the LPS-induced expression of pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor (TNF)-α, interleukin (IL)-1β, and IL-6, reducing their extracellular secretion. Additionally, ALA abolished ROS generation, improved the mitochondrial mass, and enhanced the expression of heme oxygenase-1 (HO-1) and the activation of nuclear translocation of nuclear factor-E2-related factor 2 (Nrf2) in LPS-stimulated RAW 264.7 macrophages. However, zinc protoporphyrin, a specific inhibitor of HO-1, reversed the ALA-mediated inhibition of pro-inflammatory cytokines production and activation of mitochondrial function in LPS-treated RAW 264.7 macrophages. Furthermore, ALA significantly abolished the expression of LPS-induced pro-inflammatory mediators and cytokines, and showed strong protective effects against NO and ROS production in zebrafish larvae. In conclusion, our findings suggest that ALA exerts LPS-induced anti-inflammatory and antioxidant effects by upregulating the Nrf2/HO-1 signaling pathway, and that ALA can be a potential functional agent to prevent inflammatory and oxidative damage.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제64권1호
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• pp.78-87
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• 2021

Objective : Intraoperative neurophysiological monitoring (IONM) has been widely used during spine surgery to reduce or prevent neurologic deficits, however, its application to the surgical management for cervical myelopathy remains controversial. This study aimed to assess the success rate of IONM in patients with cervical myelopathy and to investigate the factors associated with successful baseline monitoring and the effect of increasing the stimulation intensity by focusing on motor evoked potentials (MEPs). Methods : The data of 88 patients who underwent surgery for cervical myelopathy with IONM between January 2016 and June 2018 were retrospectively reviewed. The success rate of baseline MEP monitoring at the initial stimulation of 400 V was investigated. In unmonitorable cases, the stimulation intensity was increased to 999 V, and the success rate final MEP monitoring was reinvestigated. In addition, factors related to the success rate of baseline MEP monitoring were investigated using independent t-test, Wilcoxon rank-sum test, chi-squared test, and Fisher's exact probability test for statistical analysis. The factors included age, sex, body mass index, diabetes mellitus, smoking history, symptom duration, Torg-Pavlov ratio, space available for the cord (SAC), cord compression ratio (CCR), intramedullary increased signal intensity (SI) on magnetic resonance imaging, SI length, SI ratio, the Medical Research Council (MRC) grade, the preoperative modified Nurick grade and Japanese Orthopedic Association (JOA) score. Results : The overall success rate for reliable MEP response was 52.3% after increasing the stimulation intensity. No complications were observed to be associated with increased intensity. The factors related to the success rate of final MEP monitoring were found to be SAC (p<0.001), CCR (p<0.001), MRC grade (p<0.001), preoperative modified Nurick grade (p<0.001), and JOA score (p<0.001). The cut-off score for successful MEP monitoring was 5.67 mm for SAC, 47.33% for the CCR, 3 points for MRC grade, 2 points for the modified Nurick grade, and 12 points for the JOA score. Conclusion : Increasing the stimulation intensity could significantly improve the success rate of baseline MEP monitoring for unmonitorable cases at the initial stimulation in cervical myelopathy. In particular, the SAC, CCR, MRC grade, preoperative Nurick grade and JOA score may be considered as the more important related factors associated with the success rate of MEP monitoring. Therefore, the degree of preoperative neurological functional deficits and the presence of spinal cord compression on imaging could be used as new detailed criteria for the application of IONM in patients with cervical myelopathy.

• 생명과학회지
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• 제31권2호
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• pp.192-198
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• 2021

홍국은 동아시아 국가에서 예로부터 음식과 전통의학에 이용되어 왔다. 홍국은 특정 미생물(일반적으로 Monascus purpureus)이 쌀을 발효시켜 생산되어진다. Monascus sp.는 2차 대사과정을 통해 Monascus 색소, monacolins, γ-aminobutyric acid 등을 생산할 수 있다. Monascus 종의 대사산물인 monacolin K, γ-aminobutyric acid와 dimerumic acid 및 monascus pigments는 항산화 효과, 콜레스테롤과 혈압과 항비만 효과들이 알려져 있다. 본 연구에서는 Monascus sp.로 발효된 홍맥 에탄올 추출물의 항비만 활성을 알아보고자 지방 세포를 이용하여 실험을 실시하였다. 홍국 에탄올 추출물의 항비만 효과는 MDI로 유도된 3T3-L1 전지방세포의 Oil Red O staining과 Real time RT-PCR을 이용하여 비만 유전자 발현을 통해 확인하였다. 홍맥 추출물을 3T3-L1 전지방세포에 각각 200 ㎍/ml, 400 ㎍/ml, 800 ㎍/ml을 처리한 결과 5.04%, 12.24%, 23.52%로 지방축적을 감소시키는 것을 확인하였다. 또한, 홍맥 추출물은 3T3-L1 전지방세포로부터의 C/EBPα, SREBP-1, PPAR-γ 유전자의 발현이 농도 의존적으로 감소되는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 홍맥 추출물의 지방 합성 억제활성을 확인하였으며, 향후 항비만 기능성 식품소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 정신신체의학
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• 제28권2호
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• pp.99-107
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• 2020

섬유근통은 피로, 수면장애, 기분변화, 인지장애 및 만성 전신통증을 핵심 증상으로 하는 질환이다. 섬유근통은 유전적 취약성, 통증 처리과정 및 스트레스 반응 체계의 변화 등을 포함하는 생물학적 요인과 불안, 우울, 분노, 스트레스 등의 심리적 요인, 그리고 감염, 발열 질환, 외상 등의 환경적 요인이 함께 작용하여 발생하는 것으로 알려져 있으며, 핵심 병인으로 감각 자극이 인식되는 과정에서 증폭되어 통증이 증진되는 중추성 감작의 역할이 강조되고 있다. 가이드라인들은 개별 환자의 필요에 따라 선택된 다원적 접근을 권고하며, 임상의는 충분한 교육을 통해 지적 이해의 틀을 제공하고 자기 관리의 중요성을 강조해야 한다. 섬유근통에서 정신건강 문제의 유병률은 일반인구집단의 7~9배로 유의하게 높으며, 특정 정신병리 및 수면장애와의 관련성도 제기되고 있다. 정신과적 상태는 섬유근통과 양방향성 상호작용을 하며 경과에 영향을 주고, 취약성을 공유하며 서로의 위험 요인으로 작용할 수 있으므로, 동반질환을 면밀히 평가하여 보다 통합적인 관리가 필요할 것이다.

• 생명과학회지
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• 제31권3호
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• pp.321-329
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• 2021

본 연구에서는 매실 메탄올 추출물(maesil methanol fraction, MMF)을 제조하여 인체 전립선암세포 LNCaP, RC-58T 및 PC-3에 대한 증식억제 효과를 확인하였다. 인체 전립선암세포인 PC-3 및 RC-58T와 비교해보았을 때, LNCaP은 MMF의 처리에 따른 증식억제 효과에 가장 민감했다. LNCaP의 형태학적 관찰과 apoptotic body 형성을 관찰해보았으며, MMF의 처리로 인한 형태의 변화, 핵 손상 및 응축을 확인했다. MMF의 처리로 인한 인체 전립선암세포 LNCaP에서 성장억제 효과가 내인성 apoptosis 경로와 관련 있는지 확인한 결과, pro-apoptotic 단백질인 Bax, caspase-3, caspase-9, PARP의 발현이 증가하였고, anti-apoptotic 단백질인 Bcl-2의 발현이 감소하는 것을 확인했다. MMF와 AIF inhibitor인 N-phenylmalemide (N-PM)의 병용처리군에 비해 MMF 단독처리군의 증식억제 효과가 유의적으로 나타났으며 AIF 및 Endo G의 발현 증가를 통해 외인성 apoptosis 경로에 영향을 미치는 것을 확인했다. 또한 PI3K inhibitor인 LY294002와 MMF의 병용처리군에 비해 MMF 단독처리군의 증식억제 효과가 유의적으로 나타났으며 PI3K, p-Akt, p-mTOR의 발현 감소를 통해 PI3K/Akt/mTOR 신호경로에 영향을 미치는 것을 확인했다. 결론적으로 인체 전립선암세포 LNCaP에서 MMF의 증식억제 효과는 천연물 유래 기능성 식품의 소재로써의 가능성을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.1-8
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• 2021

본 연구에서는 도로 포장 유지관리에 필요한 핵심정보를 생산해 낼 수 있는 저비용·고효율 포장상태 모니터링 기술을 개발하고자 하였다. 특히 시각정보와 고가 센서에 의존하는 기존 장비의 단점을 보완하기 위해 소음과 인공지능 기반의 포장상태등급 평가시스템을 고안하였다. 시스템 개발을 위한 아이디어 정립부터 기능 정의, 정보흐름 및 아키텍쳐 설계 과정을 거쳤으며, 생산된 프로토타입에 대한 성능 검증과 활용 전주기에 대한 실증 평가를 수행하였다. 그 결과, 높은 수준의 인공지능 평가 신뢰도가 확보되었으며, 하드웨어와 소프트웨어적 요소 외에도 시스템 활용에 관한 짜임새 있는 가이드라인이 개발되었다. 또한 현장평가 과정을 통해 비전문가도 쉽고 빠른 조사와 분석이 가능하고, 직관적인 시각적 정보 제공을 통해 관리자의 업무 지원이 가능함도 확인하였다. 반면에 학습에 고려되지 않은 외부 조건에 대한 선행 판별 기술, 시스템 간소화, 가변 주행속도 대응 기술 등 기술의 완성도 제고도 필요함을 알 수 있었다. 본 연구를 시작으로 1960년대 이후 반세기 이상 지속되어온 포장상태 모니터링 기술의 새로운 패러다임이 제시되길 기대한다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제54권1호
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• pp.116-128
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• 2021

본 연구에서는 초음파를 이용하여 농업 부산물인 피땅콩 겉껍질의 추출 조건을 최적화하고 추출물의 항산화능과 항비만 기능성을 측정하였다. 실험설계는 CCD를 이용하였고 독립 변수인 추출 시간, 추출 온도, 에탄올 농도에 따라 TPC, TFC와 RSA를 종속 변수로 설정하여 이들의 값을 최대로 하는 공통 조건을 예측하였다. 각각의 모델식의 R2값은 0.85 이상으로 적합하였으며, 추출 조건으로 추출 온도와 에탄올 농도가 TPC 및 TFC에 유의적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 반면 RSA는 에탄올 농도에 영향을 많이 받는데, 에탄올 농도가 높을수록 RSA가 높아지다가 최고점을 보인 후 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 최적 추출 조건인 추출 시간 35.8분, 추출 온도 82.7℃와 에탄올 96.0%에서 제조한 추출물의 TPC, TFC와 RSA의 실측치는 예측치와 유사한 값을 나타내어 회귀 방정식이 신뢰할 수 있음을 확인하였다. 추출물의 항비만 기능성 평가를 위한 GIA와 LIA 실험 결과는 각각 86.4%와 78.5%로 열수 추출물보다 높게 나타나 초음파 추출에 의한 생리활성 물질 추출이 효과적임을 알 수 있었다. 이로써 농업 부산물인 피땅콩 겉껍질로부터 고부가가치 생리활성 물질 생산 가능성을 확인하였고 식품, 화장품 및 의약품용 항산화와 항비만 기능성 소재 생산에 있어 원료 공급비용 절감과 효율적인 추출 공정 확보로 산업 전반에서 가격 경쟁력 확보와 환경문제 해결에 기여할 것으로 사료된다.

• 융합정보논문지
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• 제12권1호
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• pp.76-82
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• 2022

최근 국내 자연 및 사회재해가 증가하고 있으며, 코로나19, 싱크홀 등 새로운 재난과 자연재해와 사회재난이 결합된 대규모 재난이 빈번하게 발생하고 있다. 재난으로 인한 피해를 감소시키고 재난에 효과적으로 대응하기 위해서는 재난상황에 대한 인식과 기능적 대처과정을 숙지해야 하므로 재난안전교육의 중요성이 대두되고 있다. 행정안전부는 54개 전문 재난안전교육기관을 통해 재난안전 종사자를 대상의 재난안전교육을 실시하고 있으나 표준재난안전교육과정의 부재로 기관별로 다른 커리큘럼을 운영하고 있으며 기관별 교육내용이 중복되고, 재난안전체험시설도 부족하다. 이는 재난안전요원이 실제 재난현장에 대한 경험이 부족하여 재난에 효과적으로 대응하기 어렵게 만든다는 문제점이 있다. 또한 다른 교육 분야와 달리 재난안전교육 콘텐츠 분야와 인공지능(AI) 등 신기술 간의 연계가 아직 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 자연재난을 중심으로 국내 재난안전교육기관 및 내용의 현황과 문제점을 조사 및 분석하였다. 이를 바탕으로 통일된 재난안전 표준 교육과정 수립, 가상현실 기술 및 인포테인먼드 기술을 활용한 재난안전교육 체험 콘텐츠 제작 및 보급, 모바일 AI 튜터링 서비스 개발 등의 국내 재난안전교육 콘텐츠의 개선방안을 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.1-7
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• 2021

본 연구에서는 건설공사시 시멘트 사용에 따른 탄소배출 저감과 천연모래 고갈에 따른 대응방안으로 산화그래핀 및 다공성 장석을 적용하였다. 산화그래핀은 부착특성을 증가시키기 위해 (3-aminopropyl)trimethoxysilane으로 기능화 시켰으며, 이를 적용하여 표준배합 모르타르 대비 시멘트 함량을 5% 감소시킨 배합조건으로 공시체를 제작하여 압축강도를 평가하였다. 다공성 장석과 기능화된 산화그래핀이 적용된 시편과 표준배합시편의 압축강도는 각각 26MPa, 28MPa로 큰 편차를 보이지 않았으며, 지반구조물에서 요구하는 시멘트 모르타르의 압축강도를 만족하는 것으로 평가되었다. 시멘트 함량감소에도 적정강도를 유지할 수 있는 원인으로는 다공성 장석에 대표적 포졸란 성분인 SiO₂와 Al₂O₃가 다량으로 함유되어 수화과정에서 Ca(OH)₂와의 반응을 증가시켰고, 나노크기의 그래핀 표면이 수화생성물이 활발히 반응할 수 있는 반응면으로 작용하였으며, Carboxyl 작용그룹의 강력한 공유결합 특성이 수화물의 결합강도를 증가시켰기 때문에 시멘트 함량을 감소시켰음에도 적정한 압축강도가 유지되었던 것으로 판단된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제39권1호
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• pp.108-114
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• 2022

본 연구에서는 천연 생리활성물질인 에코사펜타엔산을 다량 함유한 흑해삼의 항산화 효과를 조사하여 기능성 화장품 원료로서의 우수성을 제시하였다. 세포내 산화질소(NO) 생성 억제 효과에 대해 해삼 추출물의 활성산소 제거능을 평가하였다. 해삼의 생리활성물질은 활성산소를 제거하는 항산화 효과가 있으며, 평가 결과 우수한 NO 생성이 억제됨을 확인하였다. 연구에 따르면 생리활성 물질은 낮은 농도에서도 높은 항산화 효능을 보여 항산화 효과, 면역 및 염증 반응 조절에 관여하는 것으로 나타났습니다. 해삼의 항산화 제거능은 해삼 추출물의 EPA(eicosapent aenoic acid)를 함유하는 페놀 성분의 항산화 효능에 크게 기여하는 것으로 생각된다. 해삼의 항산화 성분이 작용한다는 보고와 유사한 것으로 밝혀졌다. 또한 해삼 추출물에 다량 함유된 에이코사펜타엔산(EPA) 성분이 염증 활성 억제 효과에 관여하는 것으로 입증돼 상처 치유에도 탁월하다. 본 연구의 결과, 해삼 추출물에 함유된 페놀 성분의 효과가 항산화 활성과 밀접한 인과관계가 있음을 확인하였다.