• Molecules and Cells
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• 제38권4호
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• pp.327-335
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• 2015

Piperlongumine, a natural alkaloid isolated from the long pepper, selectively increases reactive oxygen species production and apoptotic cell death in cancer cells but not in normal cells. However, the molecular mechanism underlying piperlongumine-induced selective killing of cancer cells remains unclear. In the present study, we observed that human breast cancer MCF-7 cells are sensitive to piperlongumine-induced apoptosis relative to human MCF-10A breast epithelial cells. Interestingly, this opposing effect of piperlongumine appears to be mediated by heme oxygenase-1 (HO-1). Piperlongumine upregulated HO-1 expression through the activation of nuclear factor-erythroid-2-related factor-2 (Nrf2) signaling in both MCF-7 and MCF-10A cells. However, knockdown of HO-1 expression and pharmacological inhibition of its activity abolished the ability of piperlongumine to induce apoptosis in MCF-7 cells, whereas those promoted apoptosis in MCF-10A cells, indicating that HO-1 has anti-tumor functions in cancer cells but cytoprotective functions in normal cells. Moreover, it was found that piperlongumine-induced Nrf2 activation, HO-1 expression and cancer cell apoptosis are not dependent on the generation of reactive oxygen species. Instead, piperlongumine, which bears electrophilic ${\alpha},{\beta}$-unsaturated carbonyl groups, appears to inactivate Kelch-like ECH-associated protein-1 (Keap1) through thiol modification, thereby activating the Nrf2/HO-1 pathway and subsequently upregulating HO-1 expression, which accounts for piperlongumine-induced apoptosis in cancer cells. Taken together, these findings suggest that direct interaction of piperlongumine with Keap1 leads to the upregulation of Nrf2-mediated HO-1 expression, and HO-1 determines the differential response of breast normal cells and cancer cells to piperlongumine.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제59권4호
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• pp.323-330
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• 2016

반하(Pinellia ternata Breitenbach)는 천남성과(Araceae)의 약용 식물로 동아시아 일대가 원산지이며, 유럽과 북아메리카 일부 지역에도 널리 분포하고 있는 식물이다. 반하의 괴경(tuber)은 약재로 사용되어 구토, 염증, 외상을 치료하는 목적으로 사용되고 있다. 보고된 약리학적 작용으로는 항경련, 항종양, 살충, 세포독성 등이 있는 것으로 알려져 있다. 반하는 약리학적으로 유용한 약용식물로 잘 알려져 있음에도 불구하고, 원산지를 판별할 수 있는 신뢰성이 있고 표준화된 방법이 없는 실정이다. 이를 위한 한국산과 중국산 반하를 판별할 수 있는 유의적인 화합물을 탐색하기 위해 UPLC-PDA와 QTof-MS에 기반을 둔 대사체 표지법을 이용하였다. 한국산으로부터 원산지 판별 화합물로 예상되는 화합물을 반복적인 역상 칼럼크로마토그래피에 기반을 둔 활성유도 분획법을 통해 분리하였다. 그리고, NMR과 MS를 포함한 물리화학적, 분광학적 정보의 결과를 토대로 [6]-gingerol이라는 화합물의 구조를 동정하였다. [6]-gingerol은 원산지를 판별할 수 있는 능력과 melanin 생합성 저해 활성을 지닌 기능성 화장품 소재로서 가치가 있다고 판단되어짐에 따라 유효성분 원산지 판별 화합물로 Fingerprint법에 의해 선정되었다. 더욱이, 한국산과 중국산 반하 유래 [6]-gingerol의 함량 비교를 위해, 유효성이 검증된 분석법을 이용하여 이에 대한 검량곡선을 작성하여 그 함량을 비교하였다. 이것은 한국산 반하판별을 위한 화합물 선정과 성공적인 유효성 검증을 다룬 최초의 보고이다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제11권2호
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• pp.145-252
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• 1987

Isolated rat adipocytes are well known to possess opposite pathways of lipid metabolism: lipolysis and ipogenesis. Both of the metabolism respond to various biologically active substances such as epinephrine, ACTH and insulin. Epinephrine and ACTH stimulate lipolysis and insulin accelerates lipogenesis. Recently, Korean red ginseng powder was found to contain adenosine and an acidic poptide which inhibited epinephrine-induced lipolysis and sl imulated insulin-mediated lipogenesis from added glucose. The acidic peptide is consisted mainly of glutamic acid and glucose. Ginsenosides Rb1 and Re inhibited ACTH-induced lipolysis in isolated rat adipocytes, while they did not affect insulinstimulated lipogenesis, Thus, all these substances extracted from Korean red ginseng exhibited selective modulations toward the opposite metabolic pathways in rat adipocyte; They inhibited the lipolysis but not the lipogenesis. We call these substances"selective modulators". Recently, we isolated a toxic substance named "toxohormone-L " from ascites fluid of patients with various malignant tumors. The toxohormone-L stimulated lipolysis in rat adipocytes and induced anorexia in rats. Both the lipolytic and the anorexigenic actions of toxohormone-L were found to be inhibited by ginsenoside Rb2 in Korean red ginseng. Based on these results, physiological signifi¬cances of these substances in Korean red ginseng were discussed. Pan ax ginseng is a medicinal plant long used in treatment of various pathological states including general complaints such as head ache, shoulder ache, chilly constitution and anorexia in cancer patients, There have been many pharmacological studies on Panax ginseng roots. Petkovllreported that oral administration of an aqueous alcoholic extract of ginseng roots decreased the blood sugar levtl of rabbits. Saito2lreported that Panax ginseng suppressed hyperglycemia induced by epinephrine and high carbohydrate diets. These findings suggest that Panax ginseng roots contain insulin-like substances. Previously, we demonstrated that gin¬seng roots contain an insulin-like peptide which inhibits epinephrine-induced lipolysis and stimulated insulin-mediated lipogenesis. In 1984, we suggested that such an insulin-like substance should be called a selective modulator4). Present investigation describes the details of the selective modulators in ginseng roots. During progressive weight loss in patients with various neoplastic disease, depletion of fat stores have been observed. The depletion of body fat during growth of neoplasms is associated with increase in plasma free fatty acids. Recently, we found that the ascites fluid from patients with hepatoma or ovarian tumor and the pleural fluid from patients with malignant lymphoma elicited fatty acid release in slices of rat adipose tissue in vitro. The lipolytic factor, named"toxohormone-L". was purifed from the ascites fluid of patients with hepatoma. The isolated preparation gave a single band on both disc gel electrophoresis and sodium dodecyl sulfate(SDS)-acrylamide gel electrophoresis in the presence of ${\beta}$-mercaptoethanol. Its molecular weight was determined to be 70,000-75,000 and 65,000 by SDS-acrylamide gel electrophoresis and analytical ultracentrifugation, respectively. Injection of toxohormone-L into the lateral ventricle of rats significantly suppressed food and water intakes. There was at least 5 hr delay between its injection and appearance of its suppressive effect. In the present study, we also tried to find a inhibitory substance toward toxohormone-L from root powder of ginseng.

• 한국식품과학회지
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• 제37권2호
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• pp.221-227
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• 2005

본 연구에서는 생육시기별로 피자두를 수확한 후 피자두의 아세톤 추출물을 이용하여 인간 유래 간암, 위암, 자궁암, 백혈암 및 유방암 세포주에 대한 세포독성효과를 조사하였고, 특히 유방암 세포주인 MDA-MB-231 세포주를 사용하여 피자두의 유방암 세포의 세포주기에 미치는 영향과 세포사 관련 조절 단백질의 발현 양상을 분석함으로써 피자두의 유방암 억제 기전을 살펴보았다. 인간유래의 암세포주를 이용하여 피자두 추출물의 성장 저해 효과를 측정한 결과, 농도 의존적으로 모든 암세포주에 대해 성장 저해 효과를 보였으며, 특히 피자두 1-4의 미숙과 추출물에서 높은 성장 저해 효과를 보였다. 특히 호르몬 비의존성 유방암세포인 MDA-MB-231에 대한 피자두 추출물의 성장 저해 효과는 4mg/mL의 농도의 모든 추출물에서 높은 효과를 보였으며, 피자두 1의 추출물에서는 97%의 높은 성장 저해 효과를 보였다. MDA-MB-231 세포주에 피자두 미숙과 추출물을 처리했을 때 apoptosis를 유도하는 유전자인 Bcl-2 family에 영향을 미치는 것으로 보여지며, 순차적으로 capase-3 활성이 촉진되고, 이것에 의해 apoptosis가 유도되는 것으로 생각된다. 앞으로 이들 활성성분들의 규명과 인체실험과 더불어 피자두 미숙과에 대한 독성평가가 병행된다면 항암과 관련된 기능성 식품과 치료제 등의 개발에 있어 천연소재로서 피자두 미숙과의 유용성을 기대할 수 있을 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제16권7호
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• pp.1235-1242
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• 2006

브로콜리를 포함한 십자화과 식물에서 glucoraphanin의 가수분해를 통해 생성되는 isothiocyanate의 일종인 sulforaphane은 역학적 조사를 포함한 다양한 선행 연구에서 강력한 암예방 효과를 가지는 것으로 알려져 있다. 항암효과에 관한 최근 연구 결과에 따르면 sulforaphane은 다양한 인체암세포의 증식을 억제하고 apoptosis를 유발할 수 있는 것으로 알려지고 있으나, 정확한 분자생물학적 기전은 밝혀져 있지 않은 상태이다. 본 연구에서는 sulforaphane의 항암작용 기전을 조사하기 위하여 HepG2 인체간암세포의 증식에 미치는 sulforaphane의 영 향을 조사하였다. Sulforaphane의 처리에 의한 HepG2 세포의 증식억제 및 형태적 변형은 세포주기 G2/M arrest 및 apoptosis 유발과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있었다. RT-PCR 및 Western blot 분석 결과, sulforaphane 처리에 의하여 cyclin A 및 cyclin B1, Cdc2의 발현이 단백질 수준에서 선택적으로 저하되었으며, 종양억제 유전자 p53 및 Cdk inhibitor p21의 발현은 전사 및 번역 수준에서 sulforaphane 처리 농도 의존적으로 증가되었다. Sulforaphane의 항암 기전을 규명하기 위해서는 더 많은 연구가 부가적으로 필요하겠지만, 본 연구의 결과들에 의하면 sulforaphane은 강력한 인체암세포의 증식 억제 및 항암작용이 있을 것을 시사하여 준다고 할 수 있다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제20권4호
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• pp.406-412
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• 2012

This study was performed to examine the hepatoprotective effect of isorhamnetin-3-O-galactoside, a flavonoid glycoside isolated from Artemisia capillaris Thunberg (Compositae), against carbon tetrachloride ($CCl_4$)-induced hepatic injury. Mice were treated intraperitoneally with vehicle or isorhamnetin-3-O-galactoside (50, 100, and 200 mg/kg) 30 min before and 2 h after $CCl_4$ (20 ${\mu}l/kg$) injection. Serum aminotransferase activities and hepatic level of malondialdehyde were significantly higher after $CCl_4$ treatment, and these increases were attenuated by isorhamnetin-3-O-galactoside. $CCl_4$ markedly increased serum tumor necrosis factor-${\alpha}$ level, which was reduced by isorhamnetin-3-O-galactoside. The levels of inducible nitric oxide synthase (iNOS), cyclooxygenase-2 (COX-2), and heme oxygenase-1 (HO-1) protein and their mRNA expression levels were significantly increased after $CCl_4$ injection. The levels of HO-1 protein and mRNA expression levels were augmented by isorhamnetin-3-O-galactoside, while isorhamnetin-3-O-galactoside attenuated the increases in iNOS and COX-2 protein and mRNA expression levels. $CCl_4$ increased the level of phosphorylated c-Jun N-terminal kinase, extracellular signal-regulated kinase and p38, and isorhamnetin-3-O-galactoside reduced these increases. The nuclear translocation of nuclear factor kappa B (NF-${\kappa}B$), activating protein-1, and nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) were significantly increased after $CCl_4$ administration. Isorhamnetin-3-O-galactoside attenuated the increases of NF-${\kappa}B$ and c-Jun nuclear translocation, while it augmented the nuclear level of Nrf2. These results suggest that isorhamnetin-3-O-galactoside ameliorates $CCl_4$-induced hepatic damage by enhancing the anti-oxidative defense system and reducing the inflammatory signaling pathways.

• 생명과학회지
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• 제26권2호
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• pp.212-219
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• 2016

다형성 신경교모세포종은 사람의 원발성 뇌종양 중 가장 흔하면서 악성이 높은 종양의 하나로 수술과 방사선치료, 화학치료 등 집중적 치료에도 불구하고 사망률이 높은 종양이다. 레스베라트롤은 다양한 자연산 물질에 포함되어 있는 폴리페놀의 일종으로 여러 종류의 암세포들에서 항암 작용이 있음이 보고되어 있으나 그 기전은 명확하게 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 사람의 신경교모세포종 기원 세포인 A172 세포에서 레스베라트롤에 의한 세포 사멸 효과와 그 기전을 확인하고자 하였다. 레스베라트롤은 A172세포에서 활성산소종의 생성을 촉진하였으며 N-acetylcystein 혹은 catalase 등의 항산화제들을 전처치시 레스베라트롤의 세포 사멸 효과가 차단되었다. 레스베라트롤은 ERK와 p38 kinase, JNK 등의 인산화를 촉진하였으며 이들 인산화 효소의 억제제들을 전처치하면 레스베라트롤의 세포 사멸 효과가 차단되었다. Caspase 억제제를 전처치시 레스베라트롤에 의한 caspase-3의 활성화와 세포 사멸이 차단되었으며, N-acetylcystein을 전처치시 레스베라트롤에 의한 ERK의 활성화와 caspase-3의 활성화가 차단되었다. 이들 결과를 종합하면 레스베라트롤은 A172 세포에서 활성산소종의 생성을 촉진하며 이는 ERK와, p38 kinase, JNK 등의 활성화를 통해 caspase-의존성 기전으로 세포사멸을 유도하는 것으로 사료된다.

• 대한임상검사과학회지
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• 제50권4호
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• pp.391-398
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• 2018

중간엽줄기세포는 항염증능, 면역조절능 뿐만 아니라 다계통으로의 분화능 때문에 난치성 환자 치료를 위한 매력적인 대안적 치료방법으로 알려져 왔다. 지금까지 중간엽줄기세포의 이식 치료법은 면역질환, 심혈관질환, 암, 간질환 및 뇌졸중을 비롯한 다양한 질병의 전임상 및 임상적용에 긍정적인 결과를 가져왔다. 여러 연구들에 의하면, 중간엽줄기세포를 이용한 치료는 손상된 세포나 조직에 중간엽줄기세포가 이동하여 직접 세포를 대체하거나 분화시키는 작용이 아니라 중간엽줄기세포에서 분비하는 여러 인자들 즉, 주변분비 효과(paracrine effect)에 의한 것으로 확인되고 있다. 최근에 중간엽줄기세포 유래 엑소좀은 핵산, 단백질, 지질 등을 손상된 세포나 조직의 국소 미세환경으로 전달함으로써 세포간 상호작용을 통해 조직재생을 중재할 수 있는 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 엑소좀의 이용은 세포이식으로부터 발생할 수 있는 종양형성과 같은 다양한 위험성을 피할 수 있으므로 줄기세포 기반 치료 적용에 유용성이 매우 높다. 이러한 이유에서 중간엽줄기세포 유래 엑소좀은 재생의학 및 조직공학에서 안전하고 효율적인 치료적 도구(tool)가 될 수 있다. 여기에서 우리는 치료제로서의 중간엽줄기세포 유래 엑소좀의 정의와 역할에 대한 최신 지견과 함께 포괄적인 이해를 제공하고자 한다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제46권1호
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• pp.62-70
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• 2022

Background: Maternal Toxoplasma gondii (T. gondii) infection during pregnancy has been associated with various mental illnesses in the offspring. Ginsenoside Rh2 (GRh2) is a major bioactive compound obtained from ginseng that has an anti-T. gondii effect and attenuates microglial activation through toll-like receptor 4 (TLR4)/nuclear factor-kappa B (NF-κB) signaling pathway. GRh2 also alleviated tumor-associated or lipopolysaccharide-induced depression. However, the effects and potential mechanisms of GRh2 on depression-like behavior in mouse offspring caused by maternal T. gondii infection during pregnancy have not been investigated. Methods: We examined GRh2 effects on the depression-like behavior in mouse offspring, caused by maternal T. gondii infection during pregnancy, by measuring depression-like behaviors and assaying parameters at the neuronal and molecular level. Results: We showed that GRh2 significantly improved behavioral measures: sucrose consumption, forced swim time and tail suspended immobility time of their offspring. These corresponded with increased tissue concentrations of 5-hydroxytryptamine and dopamine, and attenuated indoleamine 2,3-dioxygenase or enhanced tyrosine hydroxylase expression in the prefrontal cortex. GRh2 ameliorated neuronal damage in the prefrontal cortex. Molecular docking results revealed that GRh2 binds strongly to both TLR4 and high mobility group box 1 (HMGB1). Conclusion: This study demonstrated that GRh2 ameliorated the depression-like behavior in mouse offspring of maternal T. gondii infection during pregnancy by attenuating the excessive activation of microglia and neuroinflammation through the HMGB1/TLR4/NF-κB signaling pathway. It suggests that GRh2 could be considered a potential therapy in preventing and treating psychiatric disorders in the offspring mice of mothers with prenatal exposure to T. gondii infection.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제64권1호
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• pp.166-182
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• 2022

Deer antler velvet is widely used in traditional medicine for its anti-aging, antioxidant, and immunity-enhancing effects. However, few studies have reported on the discovery of probiotic strains for deer antler fermentation to increase functional ingredient absorption. This study evaluated the ability of probiotic lactic acid bacteria to enhance the concentrations of bioactive molecules (e.g., sialic acid and gamma-aminobutyric acid [GABA]) in extracts of deer antler velvet. Seventeen strains of Lactobacillus spp. that were isolated from kimchi and infant feces, including L. sakei, L. rhamnosus, L. brevis, and L. plantarum, and those that improved the life span of Caenorhabditis elegans were selected for evaluation. Of the 17 strains, 2 (L. rhamnosus LFR20-004 and L. sakei LFR20-007) were selected based on data showing that these strains increased both the sialic acid and GABA contents of deer antler extract after fermentation for 2 d and significantly improved the life span of C. elegans. Co-fermentation with both strains further increased the concentrations of sialic acid, GABA, and metabolites such as short-chain fatty acids and amino acids. We evaluated the biological effects of the fermented antler velvet (FAV) on the antibacterial immune response in C. elegans by assessing worm survival after pathogen infection. The survival of the C. elegans conditioned with FAV for 24h was significantly higher compared with that of the control worm group fed only normal feed (non-pathogenic E. coli OP50) exposed to E. coli O157:H7, Salmonella typhi, and Listeria monocytogenes. To evaluate the protective effects of FAV on immune response, cyclophosphamide (Cy), an immune-suppressing agent was treated to in vitro and in vivo. We found that FAV significantly restored viability of mice splenocytes and immune promoting-related cytokines (interleukin [IL]-6, IL-10, inducible nitric oxide synthase [iNOS], interferon [IFN]-γ, and tumor necrosis factor [TNF]-α) were activated compared to non-fermented deer antlers. This finding indicated the protective effect of FAV against Cy-induced cell death and immunosuppressed mice. Taken together, our study suggests that immune-promoting antler velvet can be produced through fermentation using L. rhamnosus LFR20-004 and L. sakei LFR20-007.