The present study aims to investigate experimentally and theoretically thermal ablation in soft tissues by using high intensity focused ultrasound (HIFU) to assess tissue damage during HIFU thermotherapy. The HIFU field was calculated by solving the axisymmetric Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov equation from the frequency-domain perspective. The temperature field was calculated by solving Pennes' bioheat transfer equation, and the thermal dose required to create a thermal lesion was calculated by using the thermal dose formula based on the thermal dose of a 240-min exposure at $43^{\circ}C$. In order to validate the simulation results, we performed thermal ablation experiments in a tissue-mimicking phantom and ex-vivo porcine liver for two different HIFU source conditions by using a 1.1-MHz, single-element, spherically focused HIFU transducer. The small difference between the measured and the predicted lesion sizes suggests that the implementation of the numerical model used here should be modified to iteratively allow for temperature-dependent changes in the physical properties of tissues.
Kim, Hyungkuen;Jeon, Eek Hyung;Park, Byung-Chul;Kim, Sung-Jo
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.32
no.11
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pp.1789-1800
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2019
Objective: Although alveolar macrophages play a key role in the respiratory immunity of livestock, studies on the mechanism of differentiation and survival of alveolar macrophages are lacking. Therefore, we undertook to investigate changes in the lipid metabolism and survival rate, using 3D4/31 macrophages and Dudleya brittonii which has been used as a traditional asthma treatment. Methods: 3D4/31 macrophages were used as the in vitro porcine alveolar macrophages model. The cells were activated by exposure to phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA). Dudleya brittonii extraction was performed with distilled water. For evaluating the cell survival rate, we performed the water-soluble tetrazolium salt cell viability assay and growth curve analysis. To confirm cell death, cell cycle and intracellular reactive oxygen species (ROS) levels were measured using flow cytometric analysis by applying fluorescence dye dichlorofluorescein diacetate and propidium iodide. Furthermore, we also evaluated cellular lipid accumulation with oil red O staining, and fatty acid synthesis related genes expression levels using quantitative polymerase chain reaction (qPCR) with SYBR green dye. Glycolysis, fatty acid oxidation, and tricarboxylic acid (TCA) cycle related gene expression levels were measured using qPCR after exposure to Dudleya brittonii extract (DB) for 12 h. Results: The ROS production and cell death were induced by PMA treatment, and exposure to DB reduced the PMA induced downregulation of cell survival. The PMA and DB treatments upregulated the lipid accumulation, with corresponding increase in the acetyl-CoA carboxylase alpha, fatty acid synthase mRNA expressions. DB-PMA co-treatment reduced the glycolysis genes expression, but increased the expressions of fatty acid oxidation and TCA cycle genes. Conclusion: This study provides new insights and directions for further research relating to the immunity of porcine respiratory system, by employing a model based on alveolar macrophages and natural materials.
To search of new porcine pheromonal odorants for biostimulation control system technologies to improve reproductive efficiency in livestock species, the comparative molecular field analysis (CoMFA) for binding affinity constant $(p(Od)_{50})$ between porcine odorant binding protein (pOBP) and ligands of odorant 2-(cyclohexyloxy) tetrahydrofurane derivatives as substrate molecule was conducted and discussed. In the optimized CoMFA model AIV with chirality $(C_1'(R),\;C_2(S))$ in substrate molecule and atom based fit alignment (A) of odorants, the statistical results showed the best predictability of the binding affinities $(p(Od)_{50})$ based on the LOO cross-validated value $r^2_{cv}.\;(q^2=0.886)$ and non-cross-validated conventional coefficient $(r^2_{ncv}.=0.984)$. the binding affinity constants exhibited a good correlation with steric (40.8%), electrostatic (14.6%) and hydrophobic (44.6%) factors of the substrate molecules. from the analytical results of the contour maps, which may give us some valuable informations to the modification of odorants for effective binding affinity.
Kim, Dong-Hee;Chun, Ju Lan;Lee, Ji Hye;Kim, Keun Jung;Kim, Eun Young;Lee, Bo Myeong;Zhuang, Lili;Kim, Min Kyu
Korean Journal of Agricultural Science
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v.43
no.1
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pp.52-60
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2016
In animal reproduction, the quality of oocytes and embryos has been evaluated by the expression of specific molecules. Follistatin (FST), which was isolated from follicular fluid, binds and bio-neutralizes the TGF-${\beta}$ superfamily members. Previous studies using the bovine model showed FST could be an important molecular determinant of embryo developmental competence. However, the effect of FST treatment on porcine embryo developmental competence has not been established. In this study, the effect of exogenous FST on porcine embryo developmental competence was investigated during in vitro culture. FST (10 ng/ml) treatment induced a significant decrease in the rate of cell arrest at the 4-cell stage. The expression levels of DNA-methyltransferase 1 (DNMT1), histone deacetylase 1 (HDAC1), and histone deacetylase 2 (HDAC2) were decreased in 4-cell stage embryos. FST treatment also resulted in significant improvements in developmental competence of embryos in terms of blastocyst formation rate and OCT-4 mRNA levels, the latter being related to pluripotency. In conclusion, during in vitro culture, FST treatment significantly ameliorated 4-cell block during embryonic development and improved embryo developmental competence. Therefore, FST treatment may potentially have a functional role in porcine embryogenesis that is broadly applicable to enhance in vitro embryo development.
Mesenchymal stem cells (MSCs) have been widely used as donor cells for somatic cell nuclear transfer (SCNT) to increase the efficiency of embryo cloning. Since replicative senescence reduces the efficiency of embryo cloning in MSCs during in vitro expansion, transfection of telomerase reverse transcriptase (TERT) into MSCs has been used to suppress the replicative senescence. Here, TERT-transfected MSCs in comparison with early passage MSCs (eMSCs) and sham-transfected MSCs (sMSCs) were used to evaluate the effects of embryo cloning with SCNT in a porcine model. Cloned embryos from tMSC, eMSC, and sMSC groups were indistinguishable in their fusion rate, cleavage rate, total cell number, and gene expression levels of OCT4, SOX2 and NANOG during the blastocyst stage. The blastocyst formation rates of tMSC and sMSC groups were comparable but significantly lower than that of the eMSC group (p < 0.05). In contrast, tMSC and eMSC groups demonstrated significantly reduced apoptotic incidence (p < 0.05), and decreased BAX but increased BCL2 expression in the blastocyst stage compared to the sMSC group (p < 0.05). Therefore, MSCs transfected with telomerase reverse transcriptase do not affect the overall development of the cloned embryos in porcine SCNT, but enables to maintain embryo quality, similar to apoptotic events in SCNT embryos typically achieved by an early passage MSC. This finding offers a bioengineering strategy in improving the porcine cloned embryo quality.
Protein carboxyl O-methyltransferase (E.C.2.1.1.24) may play a role in the repair of aged protein that is spontaneously incorporated with isoaspartyl residues. The porcine brain carboxyl O-methyltransferase was cloned in the pET32 vector, and overexpressed in E.coh (BL21) that harbors pETPCMT, which encodes 227 amino acids, including tagging proteins at the N-terminus. The protein sequence of the cloned porcine brain PCMT (r-pbPCMT) shares a 98% identity with that of human erythrocyte PCMT and rat brain PCMT. It is 100% identical with that of bovine brain. The r-pbPCMT was purified using Ni-NTA affinity chromatography and digested by enterokinase in order to remove the protein tags. Then Superdex 75HR gel filtration chromatography was performed. The r-pbPCMT exhibited similar in vitro substrate specificities with the PCMT that was purified from porcine brain. The molecular weight of the enzyme was estimated to be 24.5 kDa on the SDS polyacrylamide gel electrophoresis. The $K_m$ value was $1.1{\times}10^{-7}\;M$ for S-adenosyl-L-methionine. S-adnosyl-L-homocysteine was a competitive type of inhibitor with the $K_i$ value of $1.38{\times}10^{-4}\;M$. The enzyme has optimal activity at pH 6.0 and $37^{\circ}C$. These results indicate that the expressed enzyme is functionally similar to the natural protein. It also suggests that it may be a suitable model to further understand the function of the mammalian enzyme.
The purposes of this study are to assess pig farmers' preference for highly pathogenic porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) vaccine, and estimate the cost and benefit of PRRS vaccination in Vietnam. This study employed an integrated epidemiological and economic analysis which combined susceptible-infectious-recovered (SIR) model, choice experiment (CE) and cost-benefit analysis (CBA) together. The result of SIR model showed the basic reproduction number ($R_0$) of PRRS transmission in this study is 1.3, consequently, the optimal vaccination percentage is 26%. The results of CE in this study indicate that Vietnam pig farmers are showing a high preference for the PRRS vaccine. However, their mean willingness to pay is lower than the potential cost of PRRS vaccine. It can be considered to be one of the reasons that the PRRS vaccination ratio is still low in Vietnam. The results of CBA specified from the whole society's point of view (Social perspective), the benefits of PRRS vaccination are 2.3 to 4.5 times larger than the costs. To support policy making for increasing the PRRS vaccination proportion, this study indicates two ways to increase the vaccination proportion: i) decrease vaccine price by providing a subsidy, ii) provide compensation of culling only for PRRS vaccinated pigs.
Kwon, Tae-Rin;Lee, Sung-Eun;Kim, Jong Hwan;Jeon, Yong Jae;Jang, You Na;Yoo, Kwang Ho;Kim, Beom Joon
Medical Lasers
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v.8
no.2
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pp.64-73
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2019
Background and Objectives The effectiveness of many physiotherapy modalities in reducing subcutaneous fat has been investigated in numerous previous studies. However, to the best of our knowledge, there have been no attempts to determine the effectiveness of physiotherapy modalities in body contouring. The present report determined the effect of 448-kHz capacitive resistive monopolar radiofrequency (CRMRF) in a porcine model. Materials and Methods This study investigated the effect of selective destruction of the subcutaneous fat layer in abdominal fat tissue using CRMRF. The effects of two types of CRMRF (capacitive electric transfer (CET) and resistive electric transfer (RET)) treatment were evaluated using regular digital photography in addition to thermal imaging evaluation, ultrasound measurement, hematological evaluation, and histologic analyses (H&E (hematoxylin and eosin), Oil red O, and immunohistochemistry staining). Results Preclinical evaluation was performed to obtain the data for comparison of the safety and efficacy of the subcutaneous fat reduction after applying CRMRF using CET and RET. After treatment, the thermal transmission was effective, and a 42-47℃ temperature change was observed in the fat layer while an approximately temperature of 42℃ was confirmed on the skin surface. Moreover, after the application of both types of CRMRF treatment, fibrotic septa were observed in the adipose tissue induced by heat at the treatment sites. TUNEL staining was also performed to confirm the process of apoptosis in the adipocytes. Conclusion These results suggest that both CET and RET for CRMRF treatment are safe and effective for subcutaneous fat reduction in a porcine model.
Dong Seok Lee;Jeong-Sik Byeon;Sang Gyun Kim;Ji Won Kim;Kook Lae Lee;Ji Bong Jeong;Yong Jin Jung;Hyoun Woo Kang
Clinical Endoscopy
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v.57
no.1
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pp.82-88
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2024
Background/Aims: Guide tube-assisted endoscopy for procedures that require repeated endoscopic access is safer and more effective than conventional endoscopy. However, its effectiveness has not been confirmed in animal studies. We assessed the usefulness of guide tube-assisted endoscopic procedures in an in vivo porcine model. Methods: Five different guide tube-assisted endoscopic procedures were performed by experienced endoscopists on a pig weighing 32 kg. To evaluate the efficacy of these procedures, we compared the endoscopic approach time when a guide tube was used to that when it was not. Additional endoscopic procedures using a guide tube were performed, including multiple foreign body extractions, multiple polypectomies, and multiple submucosal dissections. To evaluate safety, we compared the insertion force into the proximal esophagus between the guide tube and conventional overtube methods. Results: Using the endoscopic approach with a guide tube required a shorter average approach time to reach the three target lesions than when using the endoscopic approach without a guide tube (p<0.001). Compared to the conventional overtube method, the guide tube method produced a lower average resistance during insertion into the upper esophagus (p<0.001). Conclusions: Guide tube-assisted endoscopic procedures are effective and safe for repeated endoscopic access in an in vivo porcine model.
The pig has been considered to serve as an appropriate model of human disease. Therefore, establishment of porcine embryonic stem cell lines is important. The purpose of the present study was to further work in this direction. We produced porcine parthenogenetic embryos, and separately aggregated two of each of two-cell ($2{\times}2$), four-cell ($2{\times}4$), and eight-cell ($2{\times}8$) embryos derived by parthenogenesis. After culture for 4 days, the developmental ability of the aggregates and total blastocyst cell numbers were evaluated. The percentage of blastocysts was significantly higher in both $2{\times}4$- and $2{\times}8$-aggregated embryos ($58.3{\pm}1.9%$ and $37.2{\pm}2.8%$, respectively) than in the control or $2{\times}2$-aggregated embryos ($23.6{\pm}1.1%$ and $12.5{\pm}2.4%$, respectively). Total blastocyst cell numbers were increased in the $2{\times}4$- and $2{\times}8$-aggregated embryos (by $44{\pm}3.0%$ and $45{\pm}3.3%$, respectively) compared with those of control or $2{\times}2$-aggregated embryos ($30.5{\pm}2.1%$ and $30.7{\pm}2.6%$, respectively; p<0.05). The levels of mRNA encoding Oct-4 were higher in both the $2{\times}4$- and $2{\times}8$-aggregated embryos than in the control. When blastocysts derived from $2{\times}4$- aggregated embryos or intact normal embryos were cultured on mouse embryonic fibroblast feeder cells to obtain porcine stem cells, blastocysts from aggregated embryos formed colonies that were better in shape compared with those derived from intact blastocysts. Together, the data show that aggregation of porcine embryos not only improves blastocyst quality but also serves as an efficient procedure by which porcine embryonic stem cells can become established.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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