• 제목/요약/키워드: control mechanisms

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松蟲變態에 따른 알라타體의 호르몬 生産과 그 構造的變化의 相關 (Structural Correlates of Hormone Production by the Corpora Allata in the Pine Moth, Dendrolimus spectablis Butler, during Larval-Pupal-Adult Transformations)

  • Kim, Chang-Whan
    • 한국동물학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.25-41
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    • 1973
  • 昆蟲의 알라타體의 호르몬 生産과 그 構造的變化를 밝히기 위하여 松蟲을 對象으로 變態 各時期의 알라타腺細胞의 微細構造의 變化를 電子顯微鏡으로 追究했다. 미토콘드리아는 越冬에서 最終齡幼蟲까지와 용화 直後에서 20日용 까지는 活動相을 보이는 反面 營繭期부터 용화 直前의 전용까지는 不活性相을 보인다. 알라타體의 변두리 細胞는 幼蟲期 특히 越冬幼蟲에서는 滑成小胞體의 液胞속에 電子密度가 높은 顆粒을 가졌고 管狀粗性小胞體의 一端이 膨張하여 굵은 滑性小胞體의 液胞로 되며 그中 얼마는 纖維性蛋白質을 含有한다. 한편 두 細胞사이의 空腔에도 液胞가 나타나는데 그들은 서로 融合하여 커지지만 이들 兩者는 용화 直前에 없어진다. 그러나 용화후 細胞質內液胞는 다시 나타나므로 分泌活動은 再開된다고 생각된다. 알라타體에 와있는 軸索속에 神經分泌顆粒이 羽化直前인 20日용부터 5日되는 成蟲까지에서만 나타난다는 事實은 알라타體의 分泌가 이 時期에는 腦의 支配下에 있음을 알려주고 幼蟲期부터 早期용까지는 그런 顆粒이 나타나지 않으므로 그 分泌가 腦와는 아무런 關係가 없음을 意味한다. 3日 되는 成蟲에서 電子密度가 높은 顆粒이 細胞質속 核부근의 큰 液胞속에 나타나고 그 液胞는 數와 크기가 增加하므로 核은 5日成蟲에서 畏縮한다. 이것은 아마 腺細胞의 機能退化相일 것으로 생각된다. 따라서 알라타體는 호르몬 生産과 그 分泌機構에서 볼 때 年齡에 따라 적어도 두가지 호르몬 卽最終齡幼蟲까지 腦의 直接的刺戟없이 幼若호르몬을, 그다음 늦은 용기부터 成蟲까지 腦의 刺戟을 받아서 生殖腺刺戟호르몬을 分泌한다고 보며8 老熟幼蟲에서 전용까지에 觀察되는 分泌相은 아마 ecdysone에 의한 蛋白質合成과 관계가 있을 것이고 또 腦의 支配下에 있지 않는 早期용 에서의 分泌相은 前胸腺刺戟活動과 관계있을 것으로 생각된다.

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에이전트기반 개방병원 간호기록시스템 설계에 관한 연구 (A Study on Design of Agent based Nursing Records System in Attending System)

  • 김경환
    • 지능정보연구
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    • 제16권2호
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    • pp.73-94
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    • 2010
  • 개방병원에 환자의 입원을 의뢰한 담당 의사들은 환자들의 상태와 제대로 된 간호서비스를 받고 있는지에 대한 정보를 간호기록을 열람함으로써 확인할 수 있다. 하지만 간호기록은 병원의 내부자료로써 외부기관에 쉽게 공개할 수 없는 자료이고 표준화가 확립되어 있지 않아 병원별로 다르게 작성되고 있어 필요한 정보를 공유하는데 많은 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 개방병원 간호기록의 작성과 공유를 지원하기 위한 시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템은 우선 간호기록을 실제로 작성하는 간호사의 편의성을 고려하여 간호기록항목사전을 설정하게 하고 간호사와 의사간의 지능형 에이전트를 이용한 협상으로 작성과 공개의 항목을 확정하도록 하였다. 이 모든 과정은 의료기관간의 네트워킹을 지원할 수 있도록 웹기반시스템으로 설계되었고 실제 구현을 통하여 실현가능성을 확인하였다.

글루타르알데하이드 고정 돼지 심낭에서 Ethanol, L-lysine, $NaBH_4$ 병합 처치시 상승효과 (Synchronized Synergism Using Ethanol, L-lysine and $NaBH_4$ Glutaraldehyde Treated Porcine Pericardium)

  • 김관창;김용진;김수환;최승화
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제42권6호
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    • pp.685-695
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    • 2009
  • 배경: 이종조직의 석회화는 기존에 사용된 돼지 판막이나 소 심낭을 이용한 생체 인공조직의 임상 실패의 주된 원인으로 알려져 있다. 최근에 항석회화 효과를 높이고자 기전이 다른 여러 처치를 병합하는 시도들이 보고되고 있다. 본 연구에서는 작용기전이 다른 ethanol, L-lysine, $NaBH_4$을 병합 처리하였을 때 예상되는 상승 효과를 석회화와 조직의 신축력(elasticity)을 통해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 0.625% Glutaraldehyde ($4^{\circ}C$에서 2일, 상온에서 7일간)고정한 돼지 심낭을 80% Ethanol (상온에서 1일), 혹은 0.1 M L-lysine ($37^{\circ}C$에서 2일), 혹은 0.1 M $NaBH_4$ (상온에서 2일)로 처리 한 후 각각의 두께(thickness)와 장력(tensile strength)을 측정하였다. 각각의 항석회화 처리한 돼지심낭을 생후 3주된 쥐의 피하조직에 이식하고 8주 뒤 칼슘을 정량하고 조직학적 소견을 관찰하였다. 결과: 0.625% glutaraldehyde 고정만 시행한 군($51.2{\pm}8.5$ ug/mg)과 비교하여 80% Ethanol 처리한 군($13.6{\pm}10.0$ ug/mg, p=0.008)과, L-lysine 처리한 군($15.3{\pm}1.0$ ug/mg, p=0.002), 그리고 80% Ethanol과 L-lysine 처리한 군($16.1{\pm}11.1$ ug/mg, p=0.012)은 통계적으로 의미 있게 칼슘의 침착량이 적었지만, $NaBH_4$만 처리한 군($65.7{\pm}61.8$ ug/mg, p=0.653)과 80% Ethanol, L-lysme, $NaBH_4$로 모두 처리한 군($92.9{\pm}58.3$ ug/mg, p=0.288)은 칼슘의 침착량이 더 많았다. 80% Ethanol과 L-lysine으로 처리한 군과 80% Ethanol, L-lysine, $NaBH_4$로 모두 처리한 군의 장력/두께 비율(tensile strength/thickness ratio)은 각각 $7.60{\pm}1.55$, $7.47{\pm}1.85$로 glutaraldehyde 고정만 시행한 군의 $4.75{\pm}1.88$보다 증가되어 있는 경향을 보였다(p=0.76, p=0.33). 결론: Ethanol과 L-lysine을 돼지심낭에 병합처치 하였을 때, Ethanol과 L-lysine을 단독처치 하였을 때와 비교하여, 비슷한 항석회화 효과와 조직의 신축력을 증가시키는 경향을 보였지만 병합처치에 의한 상승효과를 확인하지는 못하였다. $NaBH_4$는 단독처치 혹은 병합처치하였을 때 모두 석회화를 증가시키는 경향을 보였다.

뱀장어 배양 간세포에서의 Cytochrome P4501A (CYP1A) 유전자 발현에 대한 중금속들의 억제효과 (Inhibitory effects of heavy metals on CYP1A expression in eel hepatocyte cultures)

  • 권혁추;맹준호;최성희
    • 한국어병학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.245-254
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    • 2010
  • 뱀장어 간세포 배양을 이용하여 cytochrome P4501A (CYP1A) 유전자 발현에 대한 중금속들의 영향에 대해 조사하였다. 첫째, CYP1A mRNA 발현에 대한 benzo[$\alpha$]pyrene (B[a]P)의 농도별 조사에서, B[$\alpha$]P $10^{-8}\sim10^{-5}$ M의 농도로 배양액에 첨가하여 배양한 후 세포를 수거하여 RT-PCR 방법으로 CYP1A mRNA 발현량을 조사하였다. CYP1A mRNA 발현은 B[$\alpha$농도 의존적으로 유도되었으며, $10^{-7}$ M 농도부터 통계적으로 유의차를 나타냈다 (p<0.05). 둘째로 뱀장어 간세포에 B[a]P ($10^{-5}$ M)와 카드뮴 ($10^{-6}$, $10^{-5}$ M)을 각각 또는 함께 첨가하여 CYP1A mRNA 발현을 조사하였다. 카드뮴을 첨가한 그룹은 vehicle에 비해 CYP1A 발현의 억제가 관찰되었으며, 고농도($10^{-5}$M)의 카드뮴에서 더 많이 억제되었다. 또한 B[$\alpha$]P와 카드뮴을 함께 처리한 그룹에서도 CYP1A 유전자 발현은 B[$\alpha$]P 단독 처리에 비해 현저한 억제가 관찰되었다. 셋째로, in vivo에서 B[a]P를 주사한 뱀장어의 배양 간세포를 이용하여 CYP1A 유전자 발현에 대한 중금속들의 영향을 조사하였는데, 뱀장어에 10mg/kg의 B[$\alpha$]P를 주사한 후, 48시간 후에 간을 채취하여 간세포 배양을 하였다. 카드뮴, 구리, 납 및 아연 ($10^{-6}$, $10^{-5}$ M) 등을 각각 배양액에 첨가하여 2일간 배양한 후 CYP1A mRNA 발현량을 조사하였다. 이미 B[$\alpha$]P 처리에 의해 CYP1A 발현이 유도된 대조구 (vehicle)에 비해 중금속들이 첨가된 모든 그룹에서 CYP1A 유전자 발현 억제가 관찰되었다. 본 연구는 여러 어종에서 CYP1A 유전자 발현에 대한 중금속들의 영향 및 중금속 독성을 연구하는데 매우 중요한 기초 자료로 활용되어질 것이다.

인간 대장암 세포 HT-29에서 Aloin에 의한 Apoptosis 유도 (Induction of Apoptosis in HT-29 Human Colorectal Cancer by Aloin)

  • 유은선;우중석;김성현;이재한;한소희;정수현;박영석;김병수;김상기;박병권;정지윤
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.495-501
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    • 2019
  • Aloin [1,8-Dihydroxy-10-(${\beta}$-D-glucopyranosyl)-3-(hydroxymethyl)-9(10H)-anthracenone]은 알로에에서 추출한 천연 안트라퀴논이다. 다양한 유형의 인간 암세포에서 항산화, 항암 효과가 있는 것으로 밝혀졌지만 인간 대장암 세포 HT-29에서 aloin의 항암 효과는 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 aloin이 인간 대장암 HT-29 세포에서 세포 사멸 작용을 발휘할 수 있는 메커니즘을 조사하였다. Aloin이 세포 생존율에 영향을 미치는지 알아보기 위해 대장암 세포 HT-29, 흑색종 세포 A375SM, 위암 세포 AGS를 aloin(0, 100, 200, 300 및 $400{\mu}M$)으로 처리하였을 때, HT29에서는 농도 의존적으로 세포 생존율을 감소시켰고, A375SM과 AGS 세포에서는 암세포 생존율의 감소가 보이지 않았다. 이러한 HT-29에서의 세포 생존율 감소가 세포자멸사로 인한 감소인지 확인하기 위해 DAPI stain과 flow cytometry를 실시한 결과 apoptotic body가 유의적으로 증가하고 세포 자멸사가 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 aloin이 대장암 세포 HT-29에서 세포 사멸 관련 단백질 발현 양상에 미치는 영향을 확인하기 위해 western blotting을 실시하였다. Aloin은 Bax, PARP의 분절을 농도 의존적으로 증가시켰고, caspase3, -8을 활성화시켰지만, Bcl-2는 대조군에 비해 변화가 없었다. Aloin에 의해 유도된 세포자멸사 기전을 확인하기 위해 MAPK pathway 중 p-p38과 p-ERK의 발현을 확인한 결과, p-p38을 up-regulation시키고 p-ERK의 down-regulation을 유도했다. 따라서, aloin은 인간 대장암에서 암세포 성장 억제 효과 및 암세포 사멸 유도로 암예방 약제로서의 개발 가능성이 있다고 사료된다.

Coenzyme Q10의 멜라닌 생성억제효과 (The inhibitory Effects of Coenzyme Q10 on Melanogenesis of cultured Human Melanocytes and in vivo Guinea Pig Model)

  • 황재성;박원만;안수미;강병영;이병곤;심영철
    • 대한화장품학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.149-162
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    • 2000
  • Coenzyme Q10(CoQ10)은 피부를 포함한 모든 생체조직에 존재하는 널리 알려진 조효소이다. 전자전달에 관여하는 퀴논링은 세포에서 에너지를 생성하기 위한 매우 중요한 기능을 가지고 있다. CoQ10은 피부에서 항산화제로서 연구되어 왔으며, 최근 외용제로써 노화억제와 주름개선작용에 대해 보고된 바 있다. 이런 보고들은CoQ10이 항산화제로서 산화-환원작용을 통해 피부의 방어기능에 중요한 역할을 한다는 점을 시사하며, 일반적으로 산화-환원작용은 피부에서 흑화과정의 조절에도 많은 영향을 미친다. 따라서 본 연구자들은 CoQ10 이 피부의 색소조절기능이 있는지 알아보고자 하였다. 인체 정상 색소세포에CoQ10을 0.05-0.5 mM 처리한 결과 0.5, 0.25mM에서 멜라닌의 생합성을 약 50% 저해하였으며 이는 알려진 미백제인 Kojic acid나 vitamin C와 유사한 수준이었다. 또한, CoQ10은 인체 정상 색소세포에서 자외선이나 세포내 cAMP 증가 유도물질에 의한 멜라닌 생성을 억제하였다. 그러나 tyrosinase inhibitor인 kojic acid와는 달리, in vitro tyrosine hydroxylase의 억제효과는 보이지 않았다. CoQ10을 자외선으로 tanning을 유도시킨 brown guinea pig에 4주간 도포하고 육안 및 chromameter를 이용하여 미백효과를 측정한 결과, vehicle처리군에 비해 미백효과가 있음을 확인할 수 있었다. 이상의 결과에서 coenzyme Q10 은 in vitro및 in vivo에서 미백효과를 지닌 물질임을 확인할 수 있었다.

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온청음 물 추출물의 세포독성, 피부재생, 주름개선, 미백 및 보습 효과 (In Vitro Cytotoxicity, Skin Regeneration, Anti-wrinkle, Whitening and In Vivo Skin Moisturizing Effects of Oncheongeum)

  • 안뜰에봄;김동철
    • 대한한방부인과학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.14-34
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    • 2016
  • 목 적: 본 연구에서는 한의학에서 다양한 피부질환과 대사질환에 빈번히 사용되고 있는 온청음 물 추출 동결건조물(수율=13.82%)의 피부 노화 개선 효과 평가의 일환으로 세포독성, 피부재생, 주름개선, 미백 및 보습 효과를 각각 평가하였다.방 법: 본 연구에서는 human normal fibroblast(CRL-2076) 및 B16/F10 murine melanoma(CRL-6475) 세포에 대한 온청음의 세포독성을 MTT(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium Bromide) 방법으로 평가하였으며, 피부 재생 및 주름 개선 효과를 transforming growth factor(TGF)-β1와 비교한 fibroblast의 collagen type I 합성능, phosphoramidon disodium salt(PP)와 비교한 elastase 활성 억제, oleanolic acid(OA)와 비교한 hyaluronidase, collagenase 및 matrix metalloproteinase (MMP)-1 활성 억제를 통해 각각 평가하였고, 미백효과를 B16/F10 murine melanoma cells의 melanin 생성 억제 정도 및 tyrosinase 활성 억제를 통해 arbutin과 비교 평가하였으며, 모든 실험은 OCE의 농도별로 군을 나누어 농도에 따른 효과의 변화를 함께 분석하였다. 보습효과는 흰쥐의 피부 수분함량 변화를 통해 평가하였다.결 과: 본 실험의 결과, 온청음은 human normal fibroblast 및 B16/F10 murine melanoma 세포에 대해 의미 있는 세포독성을 나타내지 않았으며, fibroblast의 collagen type I 합성을 증가시켰고, 세포외 기질의 파괴에 관여한다고 알려진 hyaluronidase, elastase, collagenase 및 MMP-1 활성을 억제하였으며, 피부의 색을 결정하는 melanin 의 생성에 관여하는 tyrosinase의 활성 및 B16/F10 murine melanoma cells의 melanin 생성을 억제하는 것으로 관찰되었다. 이 반응의 효과들은 모두 농도에 비례하여 증가하였고, 이와 함께 정상 매체 대조군에 비해 흰쥐의 피부 수분 함량이 세 용량의 온청음 경구 투여군 모두에서 투여용량 의존적으로 의미 있는 증가를 보였다.결 론: 이상의 결과에서, 온청음은 세포 독성 없이 비교적 우수한 피부 재생, 주름개선, 미백 및 보습 효과를 나타내는 것으로 관찰되어, 차후 피부 노화 억제 개선제 또는 기능성 화장품의 주요 소재로서 그 가치가 매우 높을 것으로 판단되나, 금후 개별 구성 약재 각각에 대한 효능 및 생리활성을 나타내는 화학성분의 검색과 더불어 다양한 방면으로 기전적인 연구와 피부 보호 효과에 대한 in vivo 평가를 체계적으로 수행해야 할 것으로 판단된다.

$TiO_2$로 처치된 백서에서 기도내 배상세포 증식과 염증에 대한 Dexamethasone의 효과 (The Effect of Dexamethasone on Airway Goblet Cell Hyperplasia and Inflammation in $TiO_2$-Treated Sprague-Dawley Rats)

  • 임건일;김도진;박춘식
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제49권1호
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    • pp.37-48
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    • 2000
  • 연구배경 : 기관지 천식등과 같은 만성 기도질환의 병태생리는 점액의 과분비, 배상세포의 과형성, 평활근의 비후와 호산구등의 염증세포의 침윤등으로 설명되고 있다. 배상세포의 증식에 대한 생화학적 기전은 이러한 양상을 만드는데 필요한 시간이 길고, 기도염증과 연관된 매우 복잡함 때문에 아직 잘 알려지지 않고 있다. 이에 본 저자들은 배상세포증식과 기도염증의 상관성을 알고자 그 첫 단계로 백서의 기관을 통한 $TiO_2$의 주입으로 단시간 내에 형성되는 배상세포증식의 동물 모형을 만들어 기도내 주로 어느 부위에서 배상세포의 과형성이 나타나는지 관찰하고 염증세포의 침윤 여부 및 dexamethasone 이 과형성된 배상세포 및 침윤된 염증세포에 대해 영향을 평가해 보고자 하였다. 방법 : 8주된 21마리의 수컷 Sprague-Dawley를 세 군으로 나누어서 첫 번째 군(group 1) 은 endotoxin-free water를 기관내 주입하고 두 번째 군(group 2)은 $TiO_2$를 주입을 하고 세 번째 군(group 3)은 $TiO_2$를 주입하고 dexamethasone을 $TiO_2$ 투여전날부터 희생전날까지 투여하였다. 흰쥐를 희생시켜 기관, 기관지와 폐 부위를 각각 절제하여 paraffin bloc을 만든 후 $4{\mu}m$의 section을 하여 PAS 염색한 후 각 부위에서의 상피세포에 대한 배상세포의 비를 구하여 각 군별로 비교하였고, Luna 염색으로 호산구의 침윤을 비교하였다. 결과 : 1. 기관에서의 배상세포의 비의 평균은 1군에서는 4.09$\pm$8.28%, 2군은 10.19$\pm$11.33%로 $TiO_2$를 주입한 2군에서 배상세포의 과형성을 관찰할 수 있었다 (P<0.01). 2. 주 기관지에서의 배상세포의 비의 평균은 1군에서 3.61$\pm$4.84%, 2군에서는 34.09$\pm$23.91%로 $TiO_2$를 주입한 2군에서 배상세포의 과형성을 관찰 할 수 있었다(P<0.01). 3. 세기관지 부위에서의 배상세포의 양성 incidence와 severity (R$\times$S)로 표시를 하였으며 이는 각각 1 군은 0, 2군은 0.3 이었다. 4. 침윤된 호산구는 1군(1.99$\pm$3.84%)에서보다 2군 (21.43$\pm$23.85%)에서 유의하게 증가되었다(p<0.05). 5. 1군, 2군, 3군의 주기관지내에서 배상세포의 과형성과 호산구 침윤간에는 의미있는 상관관계를 보였다(p=0.001). 6. dexamethasone이 배상세포의 과형성과 호산구의 침윤을 억제함을 관찰하였다. 결론 : 백서에서 $TiO_2$로 처치시 기도에서 배상세포의 과형성이 5일내에 주로 주 기관지에서 발생하였으며 호산구 침윤이 동반하는 배상세포 증식의 동물 모형이 만들어졌다. 배상세포의 과형성은 염증과 동반되며 dexamethasone 투여시 억제되므로, 배상세포의 증식기전 에서 기도내 염증과정이 주요한 역할을 하는 것으로 생각된다. 향 후 이러한 동물 모형은 배상세포 증식의 기전을 이해하는데 유용한 도구가 될 것으로 사료된다.

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The Ability of Anti-tumor Necrosis Factor Alpha(TNF-${\alpha}$) Antibodies Produced in Sheep Colostrums

  • Yun, Sung-Seob
    • 한국유가공학회:학술대회논문집
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    • 한국유가공기술과힉회 2007년도 추계학술발표대회
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    • pp.49-58
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    • 2007
  • 장 질환은 점막 세포의 파괴로부터 진행되어 장 상피세포벽의 기능상실, 비정상적인 장벽 활동을 야기하며, 이는 또 다시 염증반응의 가속화를 야기하는데[1], 여러 연구에도 불구하고 염증성 장질환에 대한 병변은 뚜렷이 밝혀진 바가 없다. 지난 수년간 병리학적 기전에 근거한 염증성 장질환에 대해 여러 연구가 이루어져 왔으며, 현재 만성적인 염증성 장 질환의 경우 여러 종류의 혈중 사이토카인 증가로 인한 과도한 세포 면역반응과 관련이 있을 것으로 추정되고 있다. 이러한 이유로 비정상적인 면역반응을 유도하는 전염증성 사이토카인인 TNF-${\alpha}$와 같은 특정 사이토카인의 발현을 전사단계에서부터 선택적으로 제거하는 방법을 통해 염증성 질환의 예방 및 치료에 접근하고자 하는 시도가 기대를 모으고 있다. 향후 면역반응 조절을 통한 염증성 장 질환 연구는 장 질환 자체의 세부적인 치료법에 대한 발전뿐만 아니라 염증과 관련된 여러 질병들의 병리학적 증상에 대해서도 새로운 접근법을 제시할 수 있을 것이다. Immunex(Enbrel), J&J/Centocor(Remicade)와 같은 사이토카인 억제제-쥐에서 유도된 단일클론 항체-의 경우 여러 연구를 통해 염증성 장질환 환자들의 증상을 완화하는 것으로 밝혀졌으나 면역과 관련된 부작용을 동시에 갖고 있으며, 비용적인 문제와 주사제를 이용해야 하는 치료방법의 제한점을 가지고 있다. 이러한 이유로 환자 모두가 사이토카인 억제 약물을 통한 치료를 받는 것이 현실적으로 어려운 상황이다. 본 연구는 양(羊)의 초유(初乳)에서 생성된 TNF-${\alpha}$ 항체의 TNF-${\alpha}$의 활성을 억제를 통한 염증반응 완화능을 세포단계의 생물검정과 장 염증이 유도된 동물모텔을 통해 검증하였다. 양(羊)의 초유(初乳)에서 생성된 TNF-${\alpha}$ 항체의 사이토카인 발현 억제능을 살펴보기 위하여 세포 생물검정을 수행하였다. 항체는 1 : 10,000 희석배율에서 TNF-${\alpha}$의 활성을 완전히 억제하였으며 동일한 양의 다른 양유(羊乳)를 이용한 실험에서도 억제능의 정도에 일부 차이를 보였으나 대조군에 비하여 모든 실험군에서 TNF-${\alpha}$의 활성이 억제었다. 동물실험 1의 경우 초기 시범 실험을 통해 염증유도 물질인 PAF(Platelet activating factor)와 LPS(Lipopolysaccharides)의 투여량을 설정하였으나, 본 실험 중 과도한 장내 염증반응으로 인해 출혈을 일으키거나 폐사하였으며, 동물실험 2에서는 TNBS(Trinitrobenzenesulphonic acid)를 이용한 대장염 유도를 시도하였으나, 실험군의 50% 정도만이 대장염으로 인한 전형적인 체중 감소와 일반적인 병리학 증세를 보였다. 이상의 결과로 미루어 면역반응을 통해 생성된 양(羊)의 초유(初乳)에 함유된 TNF-${\alpha}$ 항체는 WEHI-13 VAR 세포의 TNF-${\alpha}$ 활성을 유의적으로 억제함을 확인할 수 있었다. 동물실험 1의 경우, 예상되는 TNF-${\alpha}$ 항체의 염증반응 억제 효과보다 유도된 염증반응의 정도가 강하였고, 실험 2의 경우, 대장염 유도에 대한 실험동물간의 민감성 차이를 나타내었다. 향후 항TNF-${\alpha}$ IgA 치료법을 통한 염증 유래 장질환 연구를 위해서 적합한 실험동물 모델의 개발이 필요하며 더 많은 항체 개발과 함께 수반되는 전임상 및 임상실험 역시 이루어져야 할 것으로 사료된다.

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Sesquiterpenoids Bioconversion Analysis by Wood Rot Fungi

  • Lee, Su-Yeon;Ryu, Sun-Hwa;Choi, In-Gyu;Kim, Myungkil
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2016년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.19-20
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    • 2016
  • Sesquiterpenoids are defined as $C_{15}$ compounds derived from farnesyl pyrophosphate (FPP), and their complex structures are found in the tissue of many diverse plants (Degenhardt et al. 2009). FPP's long chain length and additional double bond enables its conversion to a huge range of mono-, di-, and tri-cyclic structures. A number of cyclic sesquiterpenes with alcohol, aldehyde, and ketone derivatives have key biological and medicinal properties (Fraga 1999). Fungi, such as the wood-rotting Polyporus brumalis, are excellent sources of pharmaceutically interesting natural products such as sesquiterpenoids. In this study, we investigated the biosynthesis of P. brumalis sesquiterpenoids on modified medium. Fungal suspensions of 11 white rot species were inoculated in modified medium containing $C_6H_{12}O_6$, $C_4H_{12}N_2O_6$, $KH_2PO_4$, $MgSO_4$, and $CaCl_2$ for 20 days. Cultivation was stopped by solvent extraction via separation of the mycelium. The metabolites were identified as follows: propionic acid (1), mevalonic acid lactone (2), ${\beta}$-eudesmane (3), and ${\beta}$-eudesmol (4), respectively (Figure 1). The main peaks of ${\beta}$-eudesmane and ${\beta}$-eudesmol, which were indicative of sesquiterpene structures, were consistently detected for 5, 7, 12, and 15 days These results demonstrated the existence of terpene metabolism in the mycelium of P. brumalis. Polyporus spp. are known to generate flavor components such as methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethyl benzoate; 2-hydroxy-4-methoxy-6-methyl benzoic acid; 3-hydroxy-5-methyl phenol; and 3-methoxy-2,5-dimethyl phenol in submerged cultures (Hoffmann and Esser 1978). Drimanes of sesquiterpenes were reported as metabolites from P. arcularius and shown to exhibit antimicrobial activity against Gram-positive bacteria such as Staphylococcus aureus (Fleck et al. 1996). The main metabolites of P. brumalis, ${\beta}$-Eudesmol and ${\beta}$-eudesmane, were categorized as eudesmane-type sesquiterpene structures. The eudesmane skeleton could be biosynthesized from FPP-derived IPP, and approximately 1,000 structures have been identified in plants as essential oils. The biosynthesis of eudesmol from P. brumalis may thus be an important tool for the production of useful natural compounds as presumed from its identified potent bioactivity in plants. Essential oils comprising eudesmane-type sesquiterpenoids have been previously and extensively researched (Wu et al. 2006). ${\beta}$-Eudesmol is a well-known and important eudesmane alcohol with an anticholinergic effect in the vascular endothelium (Tsuneki et al. 2005). Additionally, recent studies demonstrated that ${\beta}$-eudesmol acts as a channel blocker for nicotinic acetylcholine receptors at the neuromuscular junction, and it can inhibit angiogenesis in vitro and in vivo by blocking the mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway (Seo et al. 2011). Variation of nutrients was conducted to determine an optimum condition for the biosynthesis of sesquiterpenes by P. brumalis. Genes encoding terpene synthases, which are crucial to the terpene synthesis pathway, generally respond to environmental factors such as pH, temperature, and available nutrients (Hoffmeister and Keller 2007, Yu and Keller 2005). Calvo et al. described the effect of major nutrients, carbon and nitrogen, on the synthesis of secondary metabolites (Calvo et al. 2002). P. brumalis did not prefer to synthesize sesquiterpenes under all growth conditions. Results of differences in metabolites observed in P. brumalis grown in PDB and modified medium highlighted the potential effect inorganic sources such as $C_4H_{12}N_2O_6$, $KH_2PO_4$, $MgSO_4$, and $CaCl_2$ on sesquiterpene synthesis. ${\beta}$-eudesmol was apparent during cultivation except for when P. brumalis was grown on $MgSO_4$-free medium. These results demonstrated that $MgSO_4$ can specifically control the biosynthesis of ${\beta}$-eudesmol. Magnesium has been reported as a cofactor that binds to sesquiterpene synthase (Agger et al. 2008). Specifically, the $Mg^{2+}$ ions bind to two conserved metal-binding motifs. These metal ions complex to the substrate pyrophosphate, thereby promoting the ionization of the leaving groups of FPP and resulting in the generation of a highly reactive allylic cation. Effect of magnesium source on the sesquiterpene biosynthesis was also identified via analysis of the concentration of total carbohydrates. Our current study offered further insight that fungal sesquiterpene biosynthesis can be controlled by nutrients. To profile the metabolites of P. brumalis, the cultures were extracted based on the growth curve. Despite metabolites produced during mycelia growth, there was difficulty in detecting significant changes in metabolite production, especially those at low concentrations. These compounds may be of interest in understanding their synthetic mechanisms in P. brumalis. The synthesis of terpene compounds began during the growth phase at day 9. Sesquiterpene synthesis occurred after growth was complete. At day 9, drimenol, farnesol, and mevalonic lactone (or mevalonic acid lactone) were identified. Mevalonic acid lactone is the precursor of the mevalonic pathway, and particularly, it is a precursor for a number of biologically important lipids, including cholesterol hormones (Buckley et al. 2002). Farnesol is the precursor of sesquiterpenoids. Drimenol compounds, bi-cyclic-sesquiterpene alcohols, can be synthesized from trans-trans farnesol via cyclization and rearrangement (Polovinka et al. 1994). They have also been identified in the basidiomycota Lentinus lepideus as secondary metabolites. After 12 days in the growth phase, ${\beta}$-elemene caryophyllene, ${\delta}$-cadiene, and eudesmane were detected with ${\beta}$-eudesmol. The data showed the synthesis of sesquiterpene hydrocarbons with bi-cyclic structures. These compounds can be synthesized from FPP by cyclization. Cyclic terpenoids are synthesized through the formation of a carbon skeleton from linear precursors by terpene cyclase, which is followed by chemical modification by oxidation, reduction, methylation, etc. Sesquiterpene cyclase is a key branch-point enzyme that catalyzes the complex intermolecular cyclization of the linear prenyl diphosphate into cyclic hydrocarbons (Toyomasu et al. 2007). After 20 days in stationary phase, the oxygenated structures eudesmol, elemol, and caryophyllene oxide were detected. Thus, after growth, sesquiterpenes were identified. Per these results, we showed that terpene metabolism in wood-rotting fungi occurs in the stationary phase. We also showed that such metabolism can be controlled by magnesium supplementation in the growth medium. In conclusion, we identified P. brumalis as a wood-rotting fungus that can produce sesquiterpenes. To mechanistically understand eudesmane-type sesquiterpene biosynthesis in P. brumalis, further research into the genes regulating the dynamics of such biosynthesis is warranted.

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