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Potential of River Bottom and Bank Erosion for River Restoration after Dam Slit in the Mountain Stream

  • Kang, Ji-Hyun;So, Kazama
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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    • pp.46-46
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    • 2011
  • Severe sediment erosion during floods occur disaster and economic losses, but general sediment erosion is basic mechanism to move sediment from upstream to downstream river. In addition, it is important process to change river form. Check dam, which is constructed in mountain stream, play a vital role such as control of sudden debris flow, but it has negative aspects to river ecosystem. Now a day, check dam of open type is an alternative plan to recover river biological diversity and ecosystem through sediment transport while maintaining the function of disaster control. The purpose of this paper is to verify sediment erosion progress of river bottom and bank as first step for river restoration after dam slit by cross-sectional shear stress and critical shear stress. Study area is upstream reach of slit check dam in mountain stream, named Wasada, in Japan. The check dam was slit with two passages in August, 2010. The transects were surveyed for four upstream cross-sections, 7.4 m, 34 m, 86 m, and 150 m distance from dam in October 2010. Sediment size was surveyed at river bottom and bank. Sediment of cobble size was found at the wetted bottom, and small size particles of sand to medium gravel composed river bank. Discharge was $2.5\;m^3/s$ and bottom slope was 0.027 m/m. Excess shear stress (${\tau}_{ex}$) was calculated for hydraulic erosion by subtracting the values of critical shear stress (${\tau}_{c}$) from the value of shear stress (${\tau}$) at river bottom and bank (${\tau}_{ex}=\tau-{\tau}_c$). Shear stress of river bottom (${\tau}_{bottom}$) was calculated using the cross-sectional shear stress, and bank shear stress (${\tau}_{bank}$) was calculated from the method of Flintham and Carling (1988). $${\tau}_{bank}={\tau}^*SF_{bank}((B+P_{bed})/(2^*P_{bank}))$$ where $SF_{bank}=1.77(P_{bed}/p_{bank}+1.5)^{-1.4}$, B is the water surface width, $P_{bed}$ and $P_{bank}$ are wetted parameter of the bed and bank. Estimated values for ${\tau}_{bottom}$ for a flow of $2.5\;m^3/s$ were lower as 25.0 (7.5 m cross-section), 25.7 (34 m), 21.3 (86 m) and 19.8 (150 m), in N/$m^2$, than critical shear stress (${\tau}_c=62.1\;N/m^2$) with cobble of 64 mm. The values were insufficient to erode cobble sediment. In contrast, even if the values of ${\tau}_{bank}$ were lower than the values for ${\tau}_{bottom}$ as 18.7 (7.5 m), 19.3 (34 m), 16.1 (86 m) and 14.7 (150 m), in N/$m^2$, excess shear stresses were calculated at the three cross-sections of 7.5 m, 34 m, and 86 m distances compare with ${\tau}_c$ is 15.5 N/$m^2$ of 16mm gravel. Bank shear stresses were sufficient for erosion of the medium gravel to sand. Therefore there is potential to erode lateral bank than downward erosion in a flow of $2.5\;m^3/s$. Undercutting of the wetted bank can causes bank scour or collapse, therefore this channel has potential to become wider at the same time. This research is about a potential of sediment erosion, and the result could not verify with real data. Therefore it need next step for verification. In addition an erosion mechanism for river restoration is not simple because discharge distribution is variable by snow-melting or rainy season, and a function for disaster control will recover by big precipitation event. Therefore it needs to consider the relationship between continuous discharge change and sediment erosion.

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계류의 소형보가 저서성 대형무척추동물의 군집 특성에 미치는 영향 (Effects of small dam in a stream on benthic macro-invertebrate community)

  • 박혜경;이성재;정수아;정형래;김재근
    • 한국습지학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.252-258
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    • 2017
  • 계류에서 보가 저서성 대형무척추동물 군집에 미치는 효과를 확인하기 위해 도림천 상류에서 계단식 구간(100m 당 3.02개의 보)과 비계단식 구간(100m 당 0.96개의 보)을 나누어 저서성 대형무척추동물을 정성, 정량 조사하였다. 평균 유속은 계단식 구간(0.043m/s) 보다 비계단식 구간(0.149m/s)에서 더 빨랐다. 정수역을 선호하는 파리목(Diptera)는 비계단식 구간(32%)보다 계단식 구간(78.3%)에서 더 많이 출현하였다(p<.05). 유수역을 선호하는 하루살이목(Ephemeroptera)는 계단식 구간(4.5%)보다 비계단식 구간(14.1%)에서 더 풍부하게 출현하였다(p=.203). 날도래목(Trichoptera)는 종에 따라 출현하는 빈도가 다르게 나타났다. 주워먹는 무리(gathering-collector)비계단식 구간보다 계단식 구간에서 1.8배나 많이 출현하였다(p<.05). 반면 걸러 먹는 무리(filtering-collector)는 계단식 구간에서 약 4.4배 더 많이 출현하였다(p=.124). 균등도 지수(J')는 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 0.41과 0.77로 나타났다. 수환경을 평가하는 데 이용되는 한국오수생물지수 KSI는 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 4.0과 2.4이었다. 군집의 균형성을 나타내는 EPT/C 지수는 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 0.1과 0.7으로 나타났다. 본 연구는 저서성 대형무척추동물의 다양성을 유지하기 위해서는 소형보를 계류에 설치할 것을 제안한다.

어도를 통과하는 어류의 형태 체형비 평가 (Assessment of fish fineness ratios passing through a fishway)

  • 문운기;배대열;김도현;신현범;서정빈;임경훈;이의행;유재상;안광국;김재구
    • 환경생물
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    • 제37권4호
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    • pp.726-734
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    • 2019
  • 본 연구에서 국내 어류 분류군별 체형비(Fineness Ratios; FR)를 분석한 결과 일부 잉어과와 납자루아과, 꺽지과, 검정우럭과 등의 어류 체형비가 상대적으로 낮았고, 그 외 분류군별 어류의 체형비는 4.5 이상으로 대부분 유영력이 뛰어난 것으로 나타났다. 유영성 어류를 대상으로 체장-체고비에 따른 서식지 선호를 분석한 결과 크게 3가지 어종타입은 구분되었다. 유영력이 낮은 납자루-붕어형은 체형비는 2.1~3.3 범위이며, 유선형의 비율을 가지는 피라미-참갈겨니형은 체형비가 3.7~5.2 범위였다. 은어-누치형은 체장이 체고의 5배 이상으로 유영력이 뛰어난 형태를 가지고 있었다. 어류 체형비에 따른 서식지 유형을 구분하면 붕어-납자루형은 흐름이 완만한 소(Pool habitat)형태의 서식지를 선호하는 어종 우세하였고, 반면 피라미-참갈겨니형, 은어-누치형의 경우 유속이 빠른 여울형서식지(Riffle habitat)를 선호하는 어종들로 구성되었다. 조사기간 동안 어도를 이용한 어류의 상대풍부도를 분석한 결과, 대부분의 어종들이 피라미-참갈겨니, 은어-누치형에 속하는 유영성이 높은 어류들로 확인되었다. 어도 내 유속이 0.5~1.0 m s-1 범위에서 이용 어종의 FRs는 4.5~5.0 범위로 나타나 대부분 유영성 어종들이 어도를 주로 이용하는 것으로 나타났다.

고속액체크로마토그래피를 이용한 비타민 B5 및 B6의 정량 분석 (Quantitative Analysis of Vitamin B5 and B6 Using High Performance Liquid Chromatography)

  • 김기쁨;황영선;정명근
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제46권10호
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    • pp.1186-1194
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    • 2017
  • 식품 함유 비타민 $B_5$$B_6$의 최적 HPLC 분석 조건을 검토한 결과 비타민 $B_5$의 경우 YMC-Pack ODS-AM($250{\times}4.6mm$ I.D.) 칼럼을 이용하고, A용매로 50 mM $KH_2PO_4$(pH 3.5)을, B용매는 아세토니트릴을 이동상 용매로 사용하는 A용매 95% 등용매용리 조건에서 200 nm의 파장으로 분석하는 HPLC/DAD법을 최적조건으로 확립하였다. 한편 비타민 $B_6$의 최적분석조건은 여기파장(excitation) 290 nm, 방출파장(emission) 396 nm로 분석하는 HPLC/FLD법으로써, 칼럼은 YMC-Pack Pro RS $C_{18}$($250{\times}4.6mm$ I.D.), 이동상 용매는 A용매 20 mM $CH_3CO_2Na$(pH 3.6), B용매 아세토니트릴을 A용매 97% 등용매용리 조건으로 사용하였다. 비타민 $B_5$$B_6$의 표준검량선은 $R^2$값이 각각 0.9998 및 0.9999로 고도의 직선성을 나타내었고, 검출한계 및 정량한계는 비타민 $B_5$의 경우 각각 0.4 mg/L 및 1.3 mg/L, 비타민 $B_6$의 경우 각각 0.006 mg/L 및 0.02 mg/L로 산출되었다.

생체 및 시험관에서 유선 상피 모세포의 분리와 동정 (Study of Rat Mammary Epithelial Stem Cells In Vivo and In Vitro)

  • Nam Deuk Kim;Kee-Joo Paik
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.470-486
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    • 1995
  • 유선에 존재하는 유선 상피 모세포(mammary epithelial stem cells)의 존재 증거, 정상 조직에서 이들의역할, flow cytometry 및 면역 염색법에 의한 세포 분리, 세포 기질 단백질을 이용한 삼차원적 세포 배양에서의 증식 등을 요약한다. 유선의 실질 조직에 상피 모세포가 존재한다는 것은 여러 형태의 이식 실험에서 설명되었고 또 모세포의 표현형적 특징들은 여러 가지의 monoclonal antibodies에 의해 논증되었다. 이들 연구의 결과들은 유선의 모세포군이 end bud와 유선의 기저층(basal layer)에 존재한다고 제시하고 있다. 이들을 분리, 동정하기 위해 FITC-PNA와 PE-Thy-1.1 항체와 같은 세포 표지자를 이용하여 유선 상피 세포를 4군으로 나눌 수 있었다. FITC-PNA에만 양성 반응을 보인 PNA+ 세포군, PE-Thy-1.1에만 양성 반응을 보인 Thy-1.1+ 세포군, 이들 두 표지자에 양성 반응을 보인 B+ 세포군, 그리고 양쪽에 음성 반응을 보인 B- 세포군이었는데 이들을 flow cytometry로 분리하고 생체에 이식 실험을 하였을 때 PNA+ 세포군이 유선 모세포들을 가장 많이 가진 것으로 확인되었다. 그리고 유선 상피세포로 이루어진 유선 조직 절편(organoids) 이들 상피세포군을 세포외기질 단백질체인 Matrigel 내에서 배양한 결과 a) stellate, b) duct, c) web, d)squamous, e) lobuloduct 등 5종류의 다세포 구조물이 생성됨을 확인하였다. 이들 중 편평상피화생의 구조물은 정상적인 유선 조직에서는 나타나지 않는 구조물인데 all-trans retinoic acid를 처리하였을 때 배지의 조정에 따라 다소 차이는 있으나 대부분 이들 편평상피화생의 생성이 억제됨을 확인하였다. 이상의 결과로 보아 본 연구에 이용된 생체 이식법 및 삼차원적 세포외기질 세포 배양법이 상피세포의 성장, 분화 및 모세포 연구에 유용하게 이용될 수 있으리라 사료된다.

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하상 미지형에 따른 N2O 발생량 변화 효과에 대한 탄소 가용성의 영향 (Effects of streambed geomorphology on nitrous oxide flux are influenced by carbon availability)

  • 고종민;김영선;지운;강호정
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제52권11호
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    • pp.917-929
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    • 2019
  • 하천의 탈질은 수질 개선과 정확한 아산화질소($N_2O$) 발생량 추정에 관련해서 매우 중요한 역할을 한다. 탈질과정은 질소 산화물($NO_3{^-}$)을 다수의 단계를 걸쳐 기체 질소($N_2$ 또는 $N_2O$)로 변화시키는 호흡과정으로, 강력한 온난화기체인 $N_2O$의 주요한 생물학적 배출 또는 흡수 과정이다. 수생태계에서는, 물의 범람, 기질 공급과 유체역학적, 생지화학적 특성의 복잡한 상호작용이 탈질 과정과 다단계 반응의 정도에 따라 중간산물인 $N_2O$ 발생량(flux)을 조절한다. 이처럼 기질의 농도뿐만 아니라 하상의 물 흐름과 체류시간이 반응 산물에 영향을 미치지만, 하천에서 탈질 정도를 조절하는 유체역학적 특성과 지형학적, 생지 화학적 인자의 상호작용에 대한 연구 결과는 아직 제한적이다. 본 실험은 미세지형 변화의 영향을 모의하기 위해서 2차원 실험 수로에 사구를 형성하여 하상지형에 따라, 정지상태의 폐쇄형 챔버를 이용해 $N_2O$ 발생량을 측정하였다. 또한 기질과의 미세지형의 상호작용을 확인하기 위해서 두 독립된 실험은 같은 수로와 지형 구조를 가지지만 다른 용존 유기탄소(DOC) 농도로 설계하였다. 또한 얻어진 자료를 토대로 Random Forest 모델을 활용하여 $N_2O$ 발생량과 조절인자를 추정하였다. 높은 DOC 농도 실험에선, $N_2O$ 발생량이 흐름 방향을 따라 증가하다 사구 뒤쪽 경사에서 가장 높은 발생량($14.6{\pm}8.40{\mu}g\;N_2O-N/m^2\;hr$)이 측정되며, 그 이후로 감소하는 경향을 보인다. 또한 사구 뒤쪽 경사에서 암모늄 농도가 $31.0{\pm}6.24{\mu}g-N/g\;dry\;soil$로 가장 높으며 $N_2O$ 발생량과 유사한 경향을 나타낸다. 반면에, 낮은 DOC 토양은 지형학적 변화에 따른 $N_2O$ 발생량과 암모늄의 변화를 나타내지 않았으며 발생량과 농도 또한 낮게 나타났다. 따라서 본 실험을 통해 비록 지형적 변화는 $N_2O$ 발생량과 화학적 특성에 영향을 미쳤지만, 그 효과는 탄소 가용성에 의해 제한된다는 것을 확인하였다.

무부자 쌍끌이 중층망 어구어법의 개발 (III) - 카이트를 부착한 모형어구의 전개성능 - (Development for Fishing Gear and Method of the Non-Float Midwater Pair Trawl Net (III) - Opening Efficiency of the Model Net attaching the Kite -)

  • 유제범;이주희;이춘우;권병국;김정문
    • 수산해양기술연구
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    • 제39권3호
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    • pp.197-210
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    • 2003
  • 무부자망은 망구의 전개 및 예망시 중저층에서의 예방수심 조절이 효과적이었지만, 표층~30m에서는 예망이 어렵다는 것이 확인되었다. 따라서 본 연구는 이것을 극복하기 위하여 카이트(Kite)의 적용을 검토한 것으로 무부자 쌍끌이 중층망의 뜸줄에 연결된 대형망목부에 부분적으로 카이트를 부착하여 회류수조에서 모형실험으로 그 전개성능을 비교 조사하고 우리나라 쌍끌이 중층망에 적용 가능성을 검토하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 예망수심은 카이트망이 기준형과 무부자망보다 유속별 예망수심이 모두 상승하였으며, 실제 조업시의 예망속도 4.9knot일때는 기준으로 2개의 카이트를 부착했을 때는 약 20m였고, 4개의 카이트를 부착했을 때는 약 5m였다. 또한, 카이트망의 추와 날개 끝 추의 무게가 증가함에 따른 예망수심의 변화는 거의 없었으며, 발줄의 깊이만 각각 약15m와 10m 침강하였다. 그리고, 아래끌줄의 길이(dL)의 증가에 따른 예망수심의 변화는 없었고, 발줄의 깊이만 약 22m 침강하였다. 2. 유체저항은 유속이 2.0~5.0knot로 증가함에 따라 거의 직선적으로 증가하였으며, 그 증가율은 유속이 증가함에 따라 커지는 경향을 보였다. 또, 카이트망의 유체저항은 무부자망과 기준형에 비해 약 5~10ton 더 컸다. 그리고, 카이트망의 유체저항은 4.0knot를 기준으로 추의 무게가 1.40~3.50ton 으로 증가할 때 약 3ton, 날개끝 추의 무게가 0~1.11ton으로 증가할 때 약 4ton 증가하였으며, 아래끌줄의 길이(dL)가 0~40m로 증가할 때 유체저항은 약 5.5ton 증가하였다. 3. 망고는 4.0knot를 기준으로 카이트의 면적이 $2,270mm^2(2kite)에서; 4,540mm^2(4kite)$로 증가할 때 약 10m 증가하였으며, 카이트의 면적이 $4,540mm^2$(4kite)일 때 기준망보다는 약 50m, 무부자망보다는 약 30m 증가하였다. 망폭의 변화는 모든 경우에서 유속의 변화에 따라 5m 내외로 거의 일정하였다. 4. 여과량은 카이트망이 기준형과 무부자망에 비해 유속이 2.0knot일 때는 약 28%, 34% 더 컸으며, 3.0knot일 때는 약 42%, 41%이었고, 4.0knot일 때는 약 62%, 45%이었으며, 5.0knot일 때는 약 74%, 54%로 더 컸다. 각 어구별 적정 예망속도는 뜸이 있는 기준형은 약 3.0knot, 무부자망은 4.0knot이상 이였으며, 카이트망은 5.0knot 이상에서도 가능한 것으로 판단된다. 5. 망구면적당 유체저항의 비는 기준형, 무부자형, 카이트망의 순으로 전개효율은 카이트망이 가장 우수하였으며 다음으로 무부자망, 기준형의 순이었다. 실제 예망속도인 4.0knot를 기준으로 카이트망은 기준형에 비해서는 약50%, 무부자형에 비해서는 약 25%로 더 효율적인 것으로 나타났다.

신선초 추출물이 인체 유방암 세포 MDA-MB-231의 세포 사멸에 미치는 영향 (Effect of Angelica keiskei Extract on Apoptosis of MDA-MB-231 Human Breast Cancer Cells)

  • 정유진;강금지
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제40권12호
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    • pp.1654-1661
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    • 2011
  • AKE의 농도별 처리가 인체 유방암 세포 MDA-MB-231의 세포사멸에 미치는 영향을 확인하기 위하여 세포 화학적인 방법인 MTT 분석, 이중 핵 염색법(Hoechst 33342/EtBr staining), FACS를 통하여 세포사멸을 관찰하였다. MTT 분석 결과, 150 ${\mu}g$/mL 처리 군에서 대조군에 대비하여 약 50%의 세포사멸을 나타내었으며 세포사멸이 농도 의존적으로 증가되었고(p<0.05), 이중 핵 염색법을 이용하여 세포사의 구분 결과 능동적 세포예정사인 apoptosis가 농도 의존적으로 급격히 증가하였으며(p<0.05), 특히 150 ${\mu}g$/mL 처리군에서 현저한 증가율을 나타내었다. 보다 더 명확한 세포사멸을 확인하기 위하여 FACS를 이용한 apoptosis 측정 결과, 처리군 간 크게 차이를 보이며 농도 의존적으로 증가되었다. 세포사멸관련 mRNA 유전자 발현을 관찰한 결과, 세포사멸 억제 유전자 Bcl-2는 처리농도가 증가할수록 유의적 증가를 보였으며(p<0.05), 세포사멸 유도 유전자 Bax는 유의적 감소를 나타내었다(p<0.05). 세포사멸의 지표인 Bcl-2/Bax의 비율은 농도 의존적인 감소를 나타내었으며(p<0.05), 세포사멸유도의 마지막 단계의 실행자인 caspase-3의 활성도 첨가 농도 의존적으로 증가하여 세포사멸을 유도하는 것으로 확인되었다(p<0.05). 결론적으로, AKE는 유방암 세포 MDA-MB-231의 세포사멸을 유도하는 것으로 나타나 신선초의 항암효과의 가능성을 제시해주었다. 향후 in vivo 실험에서도 신선초의 항암효과에 대한 심층적 연구가 이뤄져야 할 것으로 사료된다.

Silencing of Suppressor of Cytokine Signaling-3 due to Methylation Results in Phosphorylation of STAT3 in Imatinib Resistant BCR-ABL Positive Chronic Myeloid Leukemia Cells

  • Al-Jamal, Hamid AN;Jusoh, Siti Asmaa Mat;Yong, Ang Cheng;Asan, Jamaruddin Mat;Hassan, Rosline;Johan, Muhammad Farid
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제15권11호
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    • pp.4555-4561
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    • 2014
  • Background: Silencing due to methylation of suppressor of cytokine signaling-3 (SOCS-3), a negative regulator gene for the JAK/STAT signaling pathway has been reported to play important roles in leukemogenesis. Imatinib mesylate is a tyrosine kinase inhibitor that specifically targets the BCR-ABL protein and induces hematological remission in patients with chronic myeloid leukemia (CML). Unfortunately, the majority of CML patients treated with imatinib develop resistance under prolonged therapy. We here investigated the methylation profile of SOCS-3 gene and its downstream effects in a BCR-ABL positive CML cells resistant to imatinib. Materials and Methods: BCR-ABL positive CML cells resistant to imatinib (K562-R) were developed by overexposure of K562 cell lines to the drug. Cytotoxicity was determined by MTS assays and $IC_{50}$ values calculated. Apoptosis assays were performed using annexin V-FITC binding assays and analyzed by flow cytometry. Methylation profiles were investigated using methylation specific PCR and sequencing analysis of SOCS-1 and SOCS-3 genes. Gene expression was assessed by quantitative real-time PCR, and protein expression and phosphorylation of STAT1, 2 and 3 were examined by Western blotting. Results: The $IC_{50}$ for imatinib on K562 was 362nM compared to 3,952nM for K562-R (p=0.001). Percentage of apoptotic cells in K562 increased upto 50% by increasing the concentration of imatinib, in contrast to only 20% in K562-R (p<0.001). A change from non-methylation of the SOCS-3 gene in K562 to complete methylation in K562-R was observed. Gene expression revealed down-regulation of both SOCS-1 and SOCS-3 genes in resistant cells. STAT3 was phosphorylated in K562-R but not K562. Conclusions: Development of cells resistant to imatinib is feasible by overexposure of the drug to the cells. Activation of STAT3 protein leads to uncontrolled cell proliferation in imatinib resistant BCR-ABL due to DNA methylation of the SOCS-3 gene. Thus SOCS-3 provides a suitable candidate for mechanisms underlying the development of imatinib resistant in CML patients.

부자 강심성분의 작용기전에 관한 연구 (Studies on the Positive Inotropic Mechanism of Aconiti Tuber)

  • 김명석;김용식
    • 대한약리학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.9-15
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    • 1981
  • 부자성분중 강심효과를 나타내는 부자부타놀분획의 작용기전을 심근수축기전이 있어서 중심적인 역활을 하는 칼슘이온과의 상호관계에서 검토하였으며 아울러 동물생체내 혈동력학에 대한 영향을 관찰하였다. 부자부타놀분획 적출 고양이 유두근표본의 수축력증가작용에 있어서 심근외칼슘과 상승적이었으며 부자부타놀분획 $10^{-4}g/ml$는 칼슘 0.06mM과 동등한 심근수측증강 효과를 나타내었다. 심근세포막의 칼슘통로 억제약물인 verapamil 존재하에서 저하된 유두근 수축력은 부자부타놀분획에 의하여 용량의존적으로 회복되었으며, 이로부터 부자부타놀분획의 강심작용기전의 일부는 심근세포막의 완만내향성 칼슘통로를 통한 칼슘유입을 측진하는 것과 관계가 있을 것으로 추측하였다. 정상가토의 혈동력학에 있어서 부자부타놀분획은 디지탈리스배당체와는 달리 용량의존적으로 전신동맥압을 저하시키고, 경동맥혈류량을 증가시켰으며, 심박동수에는 크게 의미있는 변화를 보이지 않았다.

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