• BMB Reports
• /
• 제39권5호
• /
• pp.479-491
• /
• 2006

Heme oxygenase (HO), the rate limiting enzyme in the breakdown of heme into carbon monoxide (CO), iron and bilirubin, has recently received overwhelming research attention. To date three mammalian HO isozymes have been identified, and the only inducible form is HO-1 while HO-2 and HO-3 are constitutively expressed. Advances in unveiling signal transduction network indicate that a battery of redox-sensitive transcription factors, such as activator protein-1 (AP-1), nuclear factor-kappa B (NF-${\kappa}B$) and nuclear factor E2-related factor-2 (Nrf2), and their upstream kinases including mitogen-activated protein kinases play an important regulatory role in HO-1 gene induction. The products of the HO-catalyzed reaction, particularly CO and biliverdin/bilirubin have been shown to exert protective effects in several organs against oxidative and other noxious stimuli. In this context, it is interesting to note that induction of HO-1 expression contributes to protection against liver damage induced by several chemical compounds such as acetaminophen, carbon tetrachloride and heavy metals, suggesting HO-1 induction as an important cellular endeavor for hepatoprotection. The focus of this review is on the significance of targeted induction of HO-1 as a potential therapeutic strategy to protect against chemically-induced liver injury as well as hepatocarcinogenesis.

• 생명과학회지
• /
• 제23권8호
• /
• pp.1057-1063
• /
• 2013

진피(Citri Pericarpium)의 항암작용 기전 해석을 위하여 U937 백혈병 세포의 apoptosis 유발에 미치는 메탄올 추출물(EMCP)의 영향을 조사하였으며, apoptosis 조절에 중요한 몇 가지 유전자들의 발현 및 활성 변화, ROS의 생성 변화를 조사하였다. EMCP 처리에 의한 U937 세포의 증식 억제는 apoptosis 유도와 연관성이 있음을 DAPI 염색을 통한 apoptotic body 출현의 증가 및 Flow cytometry 분석에 의한 Sub-G1기 세포 빈도의 증가로 확인하였다. EMCP 처리에 의한 apoptosis 유도에서 Bax 발현 증가, caspases의 활성 및 PARP의 단편화 등이 동반되었으며, ROS 생성의 증가와 연관성이 있었다. 산화적 손상에 대해 세포나 조직을 보호하는 역할을 하는 것으로 알려진 세포 내 항산화 효소인 HO-1의 발현이 EMCP의 처리에 의해 증가되었으나 ROS 생성 억제제인 NAC의 전처리에 의해 감소된 HO-1의 발현은 전사인자인 Nrf2의 핵으로의 이동 억제와 관련되어 있었다. 이상의 결과에서 EMCP 처리에 의한 U937 세포의 apoptosis 유발에는 ROS 생성의 증가와 pNrf2에 의해 조절되는 HO-1의 발현 증가가 중요한 기전으로 작용한다는 것을 알 수 있었다. 이러한 자료는 진피의 항암기전 해석을 이해하는데 중요한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제42권2호
• /
• pp.170-176
• /
• 2014

본 연구에서는 Euptelea pleiosperma 에탄올 추출물(EPEE)의 항산화능과 항염증 생리활성을 in vitro assay system 및 cell culture model system을 이용하여 분석하였다. 먼저 EPEE의 항산화능을 DPPH radical scavenging activity로 분석한 결과 radical 소거능의 정도가 양성 대조군으로 사용한 ascorbic acid 보다 높은 활성을 보여 매우 강한 항산화능을 보유함을 확인하였다. 또한 RAW 264.7 세포주를 이용한 $H_2O_2$ 및 LPS의 유도에 의해 생성된 ROS에 대한 소거능을 분석한 결과에서도 농도의존적인 강한 소거능을 보였다. 뿐만 아니라 대표적인 항산화효소 중 하나로 천연물에 의한 항산화능 활성에 의해 주로 발현이 유도되는 hemeoxygenase 1 (HO-1) 및 그 전사 인자인 nuclear factor-E2-related factor 2 (Nrf2)의 단백질 발현이 EPEE의 처리에 의해 유의적으로 증가됨을 보였으며 이러한 HO-1 및 Nrf2의 발현 변화는 상위신호전달계인 MAPKs 및 PI3K/Akt 에 의해 조절될 가능성을 보였다. 한편 EPEE가 LPS에 의해 유도된 NO 생성에 미치는 영향을 분석한 결과 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 확인하였다. 이와 같은 EPEE의 NO 생성 억제 효과는 염증 상위신호전달계인 NF-${\kappa}B$ 및 AP-1의 조절을 통해 일어날 가능성을 보였다. 이러한 결과를 통해 EPEE의 높은 항산화능과 항염증 활성을 처음으로 확인하였으며 향후 기능성 소재로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Molecular & Cellular Toxicology
• /
• 제5권2호
• /
• pp.120-125
• /
• 2009

Alaria esculenta is a brown seaweed found in the Arctic. This study investigated the protective effect of A. esculenta extract (AEE) against oxidant-mediated injury and its mode of action in RAW264.7 macrophages. The methyl thiazolyl tetrazolium (MTT) assay showed that $H_2O_2$ treatment reduced cell viability, whereas AEE protected cells from $H_2O_2$-mediated cytotoxicity in a dose-dependent manner. Because heme oxygenase-1 (HO-1) is known to protect cells against oxidative damage, we investigated the effect of AEE on HO-1 gene expression and HO enzyme activity. The protective effect of AEE against $H_2O_2$-induced injury was correlated with increased HO enzyme activity. AEE also induced HO-1 mRNA and protein expression, as determined RT-PCR and Western blotting, respectively. To characterize the mechanisms by which AEE induces HO-1 gene expression, we examined the effect of AEE on the nuclear translocation of NF-E2-related factor-2 (Nrf2) and Akt phosphorylation. AEE treatment activated upstream signaling for HO-1 gene expression, including the nuclear translocation of Nrf2 and Akt phosphorylation. Collectively, these results suggest that AEE has anti-oxidant activity that is mediated, at least in part, via the activation of Nrf2 and Akt and the subsequent induction of HO-1 gene expression.

• Molecular & Cellular Toxicology
• /
• 제5권3호
• /
• pp.230-236
• /
• 2009

Acrolein, a known toxin in cigarette smoke, is the most abundant electrophilic $\alpha$, $\beta$-unsaturated aldehyde to which humans are exposed in a variety of environmental pollutants, and is also product of lipid peroxidation. Increased unsaturated aldehyde levels and reduced antioxidant status plays a major role in the pathogenesis of various diseases such as diabetes, Alzheimer's and atherosclerosis. The findings reported here show that low concentrations of acrolein induce heme oxygenase-1 (HO-1) expression in RAW 264.7 macrophages. HO-1 induction by acrolein and signal pathways was measured using reverse transcription-polymerase chain reaction, Western blot and immunofluorescence staining analyses. Inhibition of extracellular signal-regulated kinase activity significantly attenuated the induction of HO-1 protein by acrolein, while suppression of Jun N-terminal kinase and p38 activity did not affect induction of HO-1 expression. Moreover, rottlerin, an inhibitor of protein kinase $\delta$, suppressed the upregulation of HO-1 protein production, possibly involving the interaction of NF-E2-related factor 2 (Nrf2), which has a key role as a HO-1 transcription factor. Acrolein elevated the nuclear translocation of Nrf2 in nuclear extraction. The results suggest that RAW 264.7 may protect against acrolein-mediated cellular damage via the upregulation of HO-1, which is an adaptive response to oxidative stress.

• 생명과학회지
• /
• 제29권4호
• /
• pp.402-409
• /
• 2019

생삼을 쪄서 건조시킨 홍삼은 전통적으로 사용되고 있는 약재로서 면역, 내분비 및 중추신경계 작용을 증진시키며 염증을 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 그람 양성균의 세포벽 성분인 lipoteichoic acid (LTA)에 의한 염증반응에 홍삼추출액(RGE)이 항염증 효과를 가지는지 관찰하고 그 작용 기전을 연구하였다. BV-2 소교세포에서 RGE는 세포에 독성을 유도하지 않으면서 LTA로 인한 nitric oxide (NO)의 생성과 inducible nitric oxide synthase (iNOS) 발현을 억제하였으며, NF-kB p65의 핵으로의 이동과 IkB-a의 분해 또한 억제하였다. 한편, RGE는 농도의존적으로 heme oxygenase-1 (HO-1)의 발현을 유도하였으며, HO-1 siRNA를 처리했을 때는 RGE가 iNOS의 발현을 억제하지 못하였다. RGE는 HO-1의 발현에 관여하는 전사인자인 nuclear factor E2-related factor 2 (Nrf2)를 핵으로 이동을 촉진시켰다. 또한 RGE에 의한 HO-1의 발현은 phosphatidylinositol-3-kinase(PI-3K) 및 MAPK 억제제에 의해 감소되었으며, RGE가 Akt와 ERK, p38, JNK의 인산화를 유도하였다. 이상의 결과를 종합해보면, RGE는 PI-3K/Akt 및 ERK, p38, JNK 신호전달과정을 통해 HO-1의 발현을 유도함으로써 NO와 같은 염증매개물질의 생성을 억제한다는 것을 알 수 있다. 그러므로 홍삼추출액은 그람 양성균에 의한 신경염증과 염증관련 신경계 질환의 치료제로서 사용될 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국자원식물학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.466-477
• /
• 2018

본 연구는 헛개나무 잎, 줄기, 뿌리로부터 얻어진 메탄올 추출물의 항염증 효과를 구명하기 위해서 수행되었다. LPS로 염증이 유도된 RAW264.7 세포 내 부위별 추출물을 동시에 처리하여 염증 매개성 물질인 NO 생성량 분석 결과 $40{\mu}g/m{\ell}$농도에서 뿌리(94.7%)와 줄기(42.6%)에서는 효과가 있는 반면 잎에서는 효과가 없는 것으로 확인되었다. 이 중 탁월한 효과를 보인 뿌리 추출물(RE)의 항염증 효과 및 관련 분자적 기전을 확인하였다. 그 결과, 염증 반응의 주요 경로인 NF-kB 및 MAPK 신호전달경로에서 RE가 LPS로 유도된 NF-kB의 핵 이동을 억제하고, ERK, JNK, p38의 인산화를 억제함으로써 iNOS, COX-2의 발현이 감소되고, NO와 pro-inflammatory cytokine (IL-6, $IL-1{\beta}$, $TNF-{\alpha}$)의 생성이 억제됨을 확인하였다. 또한 RE는 대식세포에서 Nrf2를 활성화시켜 항염증성 단백질인 HO-1 발현을 유도하여 항염증 효과를 나타내었다. 또한, RE로부터 주요 성분을 분리한 후 NMR과 MS 기기를 이용하여 구조 동정된 27-O-protocatechuoylbetulinic acid 화합물에서도 높은 항염증 효과를 확인하였다. 이러한 연구결과는 헛개나무뿌리와 그 주요성분은 의약품 소재 및 기능성 식품 등의 기능성 소재로 활용될 수 있는 기초적인 정보를 제공할 것으로 생각된다.

• 농업생명과학연구
• /
• 제50권2호
• /
• pp.139-150
• /
• 2016

말뼈추출물은 다양한 골질환의 예방과 치료에 탁월한 효능이 있다고 이전에 보고되었다. 하지만 말뼈추출물의 다른 약리학적 효능에 대해서는 아직 자세히 밝혀지지 않고있다. 본 연구에서는 말뼈추출물이 중요한 항산화 인자인 hemeoxygenase-1(HO-1)의 발현을 상승시킬 수 있는지, 만약 발현이 증가한다면 HO-1의 상향 조절이 대식세포에서 항염증 효과를 매개할 수 있는지에 관하여 조사하였다. 이를 위해서 nitric oxide(NO) 농도측정, 세포 생존능 측정, DPPH 라디칼 소거능 검사를 시행하였다. 또한 염증성 사이토카인 유전자 발현과 단백질 발현을 측정하기 위해 real time PCR과 Western blotting을 시행하였다. 말뼈추출물은 lipopolysaccharide(LPS, 0.1㎍/ml)로 자극한 대식세포주인 RAW264.7 세포에서 어떠한 세포독성 없이 NO의 생성을 유의성 있게 억제하였으며 inducible nitric oxide(iNOS)와 cyclooxygenase 2(COX-2)의 발현을 억제하였다. 뿐만 아니라 말뼈 추출물은 염증성 사이토카인인 tumor necrosis factor(TNF)-α와 interleukin(IL)-1β의 발현을 억제하였으며 ERK, JNK 및 p-38 MAPK의 단백질 인산화를 억제하였다. 그리고 말뼈추출물은 HO-1과 NF-E2-related factor-2(Nrf-2) 의 발현을 증가시켰고 이것은 말뼈추출물이 가지고 있는 항 염증효과를 매개할 수 있는 것으로 보인다. 즉, 말뼈추출물이 HO-1의 발현을 상향 조절한 반면 ERK1/2의 신호전달 경로에 손상을 주는 것으로 확인되었으며 이러한 말뼈추출물의 효과가 최종적으로 세포손상과 세포의 과산화 자극으로부터 세포를 보호 할 수 있는 것으로 사료된다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제42권3호
• /
• pp.275-284
• /
• 2014

본 연구에서는 식물자원으로부터 생리활성을 보유한 새로운 기능성 소재를 찾고자 하였다. 이를 위해 수종의 중국 자생 식물을 분석하여 강한 항산화능을 보유한 3종(Malus hupehensis, Ophiorrhiza cantonensis, 그리고 Psychotria rubra)을 선별하고, 각 추출물의 항산화능과 항염증 생리활성을 분석하였다. 먼저 각 추출물의 항산화능을 DPPH radical 소거능을 통해 분석한 결과 모두 양성 대조군으로 사용한 ascorbic acid와 유사한 정도의 높은 활성을 보여 각 소재가 매우 강한 항산화능을 보유함을 확인하였다. 또한 RAW 264.7 세포주에서 $H_2O_2$ 및 LPS에 의해 유도된 ROS에 대한 각 추출물의 소거능을 분석한 결과에서도 농도의존적인 강한 소거능을 보였다. 뿐만 아니라 대표적인 항산화효소 중 하나로 항산화능 보유 천연물에 의해 발현이 유도되는 HO-1 및 그 전사 인자인 Nrf-2의 단백질 발현이 각 추출물의 처리에 의해 증가됨을 보였다. 한편 각 소재가 LPS에 의해 유도된 NO 생성에 미치는 영향을 분석한 결과 모두 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 확인하였다. 이와 같은 각 소재의 NO 생성 및 iNOS 발현 억제 효과는 염증 상위신호 전달계인 NF-${\kappa}B$ 및 AP-1의 조절을 통해 일어날 가능성을 보였다. 이러한 결과를 통해 중국 자생 식물 3종의 높은 항산화능과 항염증 활성을 처음으로 확인하였으며 향후 기능성 소재로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한방재활의학과학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.1-18
• /
• 2023

Objectives The purpose of this study was to evaluate the antioxidant, anti-inflammatory and wound healing effects of Samul-tang-ga-dansam water extract (SD) in wound-induced mice. Methods The mice were divided into five groups (n=7): the normal group, the control group, the positive control group, the low-dose SD group and the high-dose SD group. The normal group had no wounds and the other groups were wounded on the back with a leather punch. Distilled water was administered to the control group, 200 mg/kg of vitamin E was administered to the positive control group. In the low-dose SD group and the high-dose SD group, 1.23 g/kg and 2.47 g/kg of SD were administered, respectively. Antioxidant and anti-inflammatory protein levels were evaluated using western blot analysis. Skin tissue was analyzed by H&E, Masson's trichrome staining method. Results Oral administration of the SD significantly reduced the visible skin damage and decreased the reactive oxygen species and ONOO^- activity of the serum. It significantly increased heme oxygenase-1, superoxide dismutase, catalase, GPx-1/2, Nrf2 and Keap-1 which are antioxidant-related factors in skin tissue and reduced NF-κB p65, inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, tumor necrosis factor α, interleukin (IL)-1β, IL-6 which are inflammation-related factors. Also, SD significantly decreased NOX2, p22^phox and p47^phox and increased α-smooth muscle actin and COL1A1 protein expression in fibroblasts involved in connective tissue repair. According to histological examination, the thickened epithelial layer was thinned and collagen fibers were increased to accelerate wound healing. Conclusions It is suggested that Samul-tang-ga-dansam has antioxidant and anti-inflammatory effects and promotes wound tissue repair.