• BMB Reports
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• 제50권1호
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• pp.31-36
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• 2017

High-dose caffeine uptake is a developmental stressor and causes food-avoidance behavior (aversion phenotype) in C. elegans, but its mode of action is largely unknown. In this study, we investigated the molecular basis of the caffeine-induced aversion behavior in C. elegans. We found that aversion phenotype induced by 30 mM caffeine was mediated by JNK/MAPK pathway, serotonergic and dopaminergic neuroendocrine signals. In this process, the dopaminergic signaling appears to be the major pathway because the reduced aversion behavior in cat-2 mutants and mutants of JNK/MAPK pathway genes was significantly recovered by pretreatment with dopamine. RNAi depletion of hsp-16.2, a cytosolic chaperone, and cyp-35A family reduced the aversion phenotype, which was further reduced in cat-2 mutants, suggesting that dopaminergic signal is indeed dominantly required for the caffeine-induced food aversion. Our findings suggest that aversion behavior is a defense mechanism for worms to survive under the high-dose caffeine conditions.

• Molecules and Cells
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• 제26권5호
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• pp.427-435
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• 2008

In this review, we discuss the genes and the related signal pathways that regulate aging and longevity by reviewing recent findings of genetic longevity models in rodents in reference to findings with lower organisms. We also paid special attention to the genes and signals mediating the effects of calorie restriction (CR), a powerful intervention that slows the aging process and extends the lifespan in a range of organisms. An evolutionary view emphasizes the roles of nutrient-sensing and neuroendocrine adaptation to food shortage as the mechanisms underlying the effects of CR. Genetic and non-genetic interventions without CR suggest a role for single or combined hormonal signals that partly mediate the effect of CR. Longevity genes fall into two categories, genes relevant to nutrient-sensing systems and those associated with mitochondrial function or redox regulation. In mammals, disrupted or reduced growth hormone (GH)-insulin-like growth factor (IGF)-1 signaling robustly favors longevity. CR also suppresses the GH-IGF-1 axis, indicating the importance of this signal pathway. Surprisingly, there are very few longevity models to evaluate the enhanced anti-oxidative mechanism, while there is substantial evidence supporting the oxidative stress and damage theory of aging. Either increased or reduced mitochondrial function may extend the lifespan. The role of redox regulation and mitochondrial function in CR remains to be elucidated.

• 정신신체의학
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• 제7권2호
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• pp.149-157
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• 1999

인간은 에너지 섭취와 소모에 있어 변동이 심한 편이지만 비교적 일정한 체중을 유지하고 적절하게 섭식행동을 조절한다. 그러나 이러한 조절기전에 문제가 발생하면 비만이나 그 이외의 다른 섭식장애를 일으키게 되며 다양한 후유증을 야기한다. 본 논문에서는 최근에 소개되기 시작한 호르몬인 leptin이 섭식의 조절과 에너지의 항상성을 조절하는데 있어 어떻게 중요한 작용을 하게되는지 조사하여 주로 정신과 영역에서 관심을 기울일 만한 부분에 대해 고찰하고자 한다. Leptin이 처음 발견되었을 때 그 역할은 주로 음식의 섭취를 제한하고 에너지의 소모를 증가시키는 호르몬으로 소개되었지만, 점차 그 이외의 다른 신체 기능 즉, 생식주기나 신경대분기계에도 영향을 미치는 것으로 보고되면서 정선과 영역에서 차지하는 비중도 확대되고 있다. 그러나 leptin의 작용기전은 매우 복잡하며 많은 부분이 아직도 불분명한 상태에 있다. 이에 저자들은 중추신경계에서 현재까지 알려진 leptin의 작용기전에 대해 살펴보고 섭식과 관련된 그 밖의 다른 신경전달물질들과의 상호작용 그리고 섭식장애와의 관련성에 대해서 최근 문헌들을 조사하여 함께 고찰하고자 한다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제11권1호
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• pp.13-20
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• 2007

암컷 포유동물의 노화 과정에서 생식계는 체내 여러 시스템 가운데 가장 먼저 기능 저하가 나타난다. 생식 노화(reproductive aging) 과정 중인 암컷 포유동물은 비록 종 특이성이 있지만 주기성(cyclicity)의 소실과 같은 생식 능력의 감소와 함께 여러 기능들의 변화가 동반되면서 궁극적으로 인간의 폐경 현상과 같은 생식 능력 상실이 나타난다. 본 증설은 암컷 포유동물의 생식호르몬 축, 특히 신경내분비 회로의 노화에 대한 정보들과 노화 연구에 유용한 설치류 모델들을 소개하고자 한다. 암컷 설치류의 중년(middle age, 생후 $8{\sim}12$개월)은 인간의 폐경기 진입 직전에 해당되는 시기로, 이 시기에 시상하부 GnRH 분비의 맥동성과 급등(surge)이 현저히 지연되기 시작하고, 곧 이어 뇌하수체 LH 분비의 맥동성과 급등이 역시 약화 내지 지연된다. 노화와 관련된 GnRH-LH 신경내분비 활성의 결손은 시상하부 GnRH 뉴런의 활성을 조절하는 여러 자극(예, glutamate)들의 변화와 밀접하게 연관되어 있다. 많은 연구자들이 이러한 '시상하부 결손(hypothalamic defects)'이 생식 노화의 주된 요인임을 지지하지만, inhibin과 같은 난소 요인의 변화 역시 생식 노화의 유도와 관련된 것으로 보인다. 생식 노화를 연구함에 유용한 몇몇 설치류 모델이 있다; FSH 수용체 녹아웃(follitropin receptor knockout; FORKO) 생쥐 모델의 경우는 homozygous(null) 뿐만 아니라 heterozygous(haploinsufficient) 상태도 노화에 따른 난자/난포의 고갈을 나타낸다. Dioxin/aryl hydrocarbon 수용체 녹아웃 (AhRKO) 생쥐 모델도 유사한 상태를 유발할 수 있다. 생식 노화의 기작에 관한 연구는 삶의 질을 높이기 위한 수단들, 예를 들어 호르몬 보충요법(HRT)의 장단점을 평가하고 안전성을 제고하는데 도움이 될 것이다.

• Journal of Photoscience
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• 제9권2호
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• pp.255-257
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• 2002

In birds, the photoperiodic seasonal breeding involves encephalic photoreception at the initial step of triggering the well-known endocrinal cascade. Especially in Japanese quail (Coturnix coturnixjaponica), the reproductive neuroendocrine function responds to a single long day, and hypothalamic regions are known to be important for the reproductive response. However, little is known about where and how the light and time signals are integrated to detect daylength information and transduced to the endocrinal responses. To gain insights into this issue, we are interested in the c-Fos expression in the hypothalamus of the Japanese quail. Meddle and Follett (1997) previously identified two hypothalamic regions where c-Fos-like immunoreactivities were induced in response to a long day by using an antibody to carboxyl terminal region of human c-Fos (Lys$^{347}$ -Leu$^{367}$ ). In the present study, we used a different anti-c-Fos antibody recognizing a region from Lys$^{128}$ to Ala$^{152}$ of human c-Fos, and found in long-day- stimulated quails many c-Fos-like immunoreactive nuclei localizing within two regions, nucleus anterior medialis hypothalami and nucleus periventricularis hypothalami, which are distinct from those identified in the previous study. Then, we focused on the difference in the cross-reactivities of the antibodies used, and determined the whole coding sequence of quail c-Fos to compare the antigenic sequences of the two antibodies with the amino acid sequence of quail c-Fos. We found that the antibody we used would recognize quail c-Fos more specifically than that used in the previous study.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제13권4호
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• pp.257-264
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• 2009

6-hydroxydopamine(6-OHDA)는 파킨슨 질환 동물 모델의 제조에 널리 사용되는 신경독소로 도파민성 뉴런에 대한 특이적인 독성을 나타낸다. 도파민 신호는 중추신경계의 광범위한 영역에서 생리 기능을 조절하는데, 이에 따라 파킨슨병 환자와 6-OHDA를 처리한 동물들의 신경내분비 활성에 극심한 변화가 있을 것으로 예상할 수 있다. 하지만 6-OHDA 주사 모델에서 시상하부-뇌하수체 신경내분비 회로에 관한 연구들은 전무한 실정이다. 본 연구는 6-OHDA에 의한 뇌 카테콜아민 합성의 차단이 성체 수컷 흰쥐의 시상하부-뇌하수체 호르몬 유전자들의 전사 활성에 일으키는 변화를 조사한 것이다. 생후 3개월의 수컷 흰쥐(SD strain)에 개체 당 $200{\mu}g$의 6-OHDA를 $10{\mu}\ell$의 생리식염수에 녹여 뇌실 내 주사(icv)하였고, 2주 후에 모든 실험동물들을 희생시켰다. 시상하부-뇌하수체 호르몬 유전자들의 mRNA 수준을 조사하기 위해 total RNA를 추출하여 반-정량적 RT-PCR을 시행하였다. 카테콜아민 생합성에서 속도조절효소로 작용하는 tyrosine hydroxylase(TH)의 경우 6-OHDA군에서 대조군에 비해 유의한 발현 감소가 나타났고(대조군:6-OHDA군=1:0.72${\pm}$0.02AU, p<0.001), 이를 통해 6-OHDA 주사의 효력을 확인 하였다. 시상하부에서 gonadotropin-releasing hormone(GnRH)과 corticotropin releasing hormone(CRH)의 mRNA 수준은 6-OHDA군이 대조군에 비해 유의하게 낮았다(GnRH, 대조군:6-OHDA군=1:0.39${\pm}$0.03AU, p<0.001; CRH, 대조군:6-OHDA군=1:0.76${\pm}$0.07AU, p<0.01). 뇌하수체에서 glycoprotein hormone들의 공통적인 alpha subunit(Cg$\alpha$)과 LH beta subunit(LH-$\beta$) 그리고 FSH beta subunit(FSH-$\beta$)의 mRNA 수준의 경우 모두 6-OHDA군에서 대조군에 비해 유의한 감소를 나타냈다(Cg$\alpha$, 대조군:6-OHDA군=1:0.81${\pm}$0.02AU, p<0.001; LH-$\beta$, 대조군:6-OHDA군=1:0.68${\pm}$0.04AU, p<0.001; FSH-$\beta$, 대조군:6-OHDA군=1:0.84${\pm}$0.05AU, p<0.01). 이와 유사하게, 6-OHDA군에서의 뇌하수체 adrenocorticotrophic hormone(ACTH) 전사 수준 역시 대조군에 비해 유의하게 낮았다(대조군:6-OHDA군=1:0.86${\pm}$0.04AU, p<0.01). 본 연구는 중추신경계로의 도파민 신경독소 주입에 의해 두 가지의 시상하부-뇌하수체 신경내분비 회로인 GnRH-성선자극호르몬 회로와 CRH-ACTH 회로의 전사 활성이 하향 조정됨을 증명하였다. 이러한 결과는 시상하부로의 CA 입력은 시상하부-뇌하수체 기능 조절을 통해 생식소와 부신의 활성에 영향을 미침을 시사하는 것으로, 파킨슨병 환자들에게서 빈번하게 발생하는 성 기능 장애와 열악한 스트레스 반응을 설명할 단서를 제공한다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제9권1호
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• pp.1-5
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• 2005

시상하부-뇌하수체-생식소(HPG) 호르몬 축은 유아기와 아동기에는 작동하지 않다가 사춘기 개시 직전에 활성화되는 흥분성 및 억제성 신호들의 복잡한 중추성 조절 네트워크에 의해 조절된다. 최근 주목받고 있는 kisspeptin은 KiSS-1 유전자의 펩타이드 산물로, 최초 orphan receptor로 클로닝된 G protein-coupled receptor 54(GPR54)의 내인성 리간드이다. KiSS-l은 본래 종양전이억제 유전자로 알려졌으나, 최근의 연구들은 KiSS-1/GPR54 시스템이 생식계의 주요한 조절자임을 시사하고 있다. 비록 생식 관련 호르몬 분비의 신경내분비적 조절에서 KiSS-1/GPR54 시스템의 정확한 역할은 아직 자세히 모르지만, 이 시스템은 생식호르몬 축에서의 일차적인 연결 고리일 수 있다. 중추적(icv) 또는 말초적(sc 또는 ip)으로 kisspeptin을 주사할 경우 시상하부-뇌하수체-생식소 축이 자극되어 혈중 LH 수준이 증가함이 설치류, 양, 원숭이 그리고 인간을 대상으로 한 실험들에서 관찰되었다. 이러한 kisspeptin의 효과는 시상하부 GnRH 신경계를 경유하여 나타나는 것으로 보이지만, 뇌하수체 전엽에 직접 작용할 수도 있다. GPR54 녹아웃 생쥐에서는 사춘기 개시의 소실과 생식소자극호르몬 저하성 생식소 기능저하증(hypogonadotropic hypogonadism, HH)이 나타났다. 따라서 kisspeptin 주사는 인간의 생식계 이상을 치료하기 위한 HPG 축을 활성화시키는 치료에 응용할 수 있을 것이다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제13권3호
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• pp.183-190
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• 2009

In mammals, puberty is a dynamic transition process from infertile immature state to fertile adult state. The neuroendocrine aspect of puberty is started with functional activation of hypothalamus-pituitary-gonadal hormone axis. The timing of puberty can be altered by many factors including hormones and/or hormone-like materials, social cues and metabolic signals. For a long time, attainment of a particular body weight or percentage of body fat has been thought as crucial determinant of puberty onset. However, the precise effect of high-fat (HF) diet on the regulation of hypothalamic GnRH neuron during prepubertal period has not been fully elucidated yet. The present study was undertaken to test the effect of a HF diet on the puberty onset and hypothalamic gene expressions in immature female rats. The HF diet (45% energy from fat, HF group) was applied to female rats from weaning to around puberty onset (postnatal days, PND 22-40). Body weight and vaginal opening (VO) were checked daily during the entire feeding period. In the second experiment, all animals were sacrificed on PND 36 to measure the weights of reproductive tissues. Histological studies were performed to assess the effect of HF diet feeding on the structural alterations in the reproductive tissues. To determine the transcriptional changes of reproductive hormone-related genes in hypothalamus, total RNAs were extracted and applied to the semi-quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). Body weights of HF group animals tend to be higher than those of control animals between PND 22 and PND 31, and significant differences were observed PND 32, PND 34, PND 35 and PND 36 (p<0.05). Advanced VO was shown in the HF group (PND $32.8{\pm}0.37$ p<0.001) compared to the control (PND $38.25{\pm}0.25$). The weight of ovaries (p<0.01) and uteri (p<0.05) from HF group animals significantly increased when compared to those from control animals. Corpora lutea were observed in the ovaries from the HF group animals but not in control ovaries. Similarly, hypertrophy of luminal and glandular uterine epithelia was found only in the HF group animals. In the semi-quantitative RT-PCR studies, the transcriptional activities of KiSS-1 in HF group animals were significantly higher than those from the control animals (p<0.001). Likewise, the mRNA levels of GnRH (p<0.05) were significantly elevated in HF group animals. The present study indicated that the feeding HF diet during the post-weaning period activates the upstream modulators of gonadotropin such as GnRH and KiSS-1 in hypothalamus, resulting early onset of puberty in immature female rats.