Oxidative stress and methylglyoxal (MG), a reactive dicarbonyl metabolites produced by enzymatic and non-enzymatic reaction of normal metabolism, induced aldose reductase (AR) expression in rat aortic smooth muscle cells (SMC). AR expression was induced in a time-dependent manner and reached at a maximum of 4.5-fold in 12 h of MG treatment. This effect of MG was completely abolished by cyclohemide and actinomycin D treatment suggesting AR was synthesized by de novo pathway. Pretreatment of the SMC with N-acetyl-L-cysteine significantly down-regulated the MG-induced AR mRNA. Furthermore, DL-Buthionine-(S,R)-sulfoximine, a reagent which depletes intracellular glutathione levels, increased the levels of MG-induced AR mRNA. These results indicated that MG induces AR mRNA by increasing the intracellular peroxide levels. Aminoguanidine, a scanvenger of dicarbonyl, significantly down-regulated the MG-induced AR mRNA. In addition, the inhibition of AR activities with statil, an AR inhibitor, enhanced the cytotoxic effect of MG on SMC under normal glucose, suggesting a protective role of AR against MG-induced cell damages. These results imply that the induction of AR by MG may contribute to an important cellular detoxification of reactive aldehyde compounds generated under oxidative stress in extrahepatic tissues.
Rice straw was pretreated with aqueous ammonia in order to enhance enzyme digestibility. Soaking in ammonia aqueous (SAA) was conducted with 15% ammonia, at $60^{\circ}C$. for 24 h. Optimization of both saccharification conditions and enzyme loading of SAA rice straw was carried out. Especially enzyme loading test was performed using statistical method. Moreover proton beam irradiation (PBI) was also performed to overcome the problem which inhibit the enzyme digestibility at 1-25 kGy doses with 45 MeV of beam energy. Optimal condition for enzymatic saccharification was follows; pH 4.8, $50^{\circ}C$, 60 FPU of enzyme activity, 1:4 ratio of celluase and ${\beta}$-glucosidase. Also, optimal doses of PBI on rice straw and SAA-treated rice straw for efficient sugar recovery were found to be 3 kGy, respectively. When saccharification was performed with optimal condition, glucose conversion yield was 89% of theocratical maximum in 48 h, and 3 kGy of PBI was applied to SAA-treated rice straw, approximately 90% of the theoretical glucose yield was obtained in 12 h. The results of X-ray diffractometry (XRD) support the effect of both SAA and PBI on sugar recovery, and scanning electron microscopy (SEM) images unveiled the physical change of the rice straw surface since rugged rice straw surface was observed.
Pretreatment with Taraxacum Mongolicum H(TMH) prior to the administration of on $CCl_4$ significantly prevented the increased serum enzymatic activity of aminotransferase(ALT, AST), gamma-glutamyl transpeptidase(GGT) and bilirubin concentration in dose-dependent manner. In addition, pretreatment with TMH also significantly restored the elevation of hepatic malondialdehyde formation and the depletion of reduced glutathione content in the liver $CCl_4$-intoxicated rats. The restoration of microsomal aniline hydroxylase and aminopyrine N-demethylase activities indicated the improvement in functional status of endoplasmic reticulum. $CCl_4$-induced hepatotoxicity was also essentially prevented, as indicated by a liver histopathologic study. TMH showed antioxidant effects in $FeCl_2$-ascorbate-induced lipid peroxidation in rat liver homogenate and in superoxide radical scavenging activity. Our results suggest that the protective effect of TMH against $CCl_4$-induced hepatotoxicity possibly involve mechanisms related to its ability to block p450-mediated $CCl_4$ bioactivation and free radical scavenging effects.
In this study, the reusability of the Fenton oxidation solution was evaluated to reduce the cost of the pretreatment process. Biomass was sequential subjected to Fenton oxidation-hydrothermal treatment and enzymatic hydrolysis to produce monosaccharides. The liquid solution recovered after Fenton oxidation contained OH radicals with a concentration of 0.11 mol/L. This liquid solution was reused for a new Fenton oxidation reaction. After Fenton oxidation, hydrothermal treatment was performed under the same conditions as before, and 9.34-13.63 g/L of xylose was detected. This concentration was slightly lower than that of a fresh Fenton oxidation solution (16.51 g/L) but was higher than that obtained by hydrothermal treatment without Fenton oxidation (2.72 g/L). The degradation rate during hydrothermal pretreatment involving Fenton oxidation was 36.02%, which decreased (29.24-31.05%) slightly when the liquid solution recovered after Fenton oxidation was reused. However, the degradation rate increased compared to that measured from hydrothermal treatment without Fenton oxidation (15.21%). Moreover, the yield after enzyme hydrolysis decreased in the following order: fresh Fenton oxidation-hydrothermal treatment (89.64%) > Fenton oxidation with reused solution-hydrothermal treatment (74.84%) > hydrothermal treatment without Fenton oxidation (32.05%).
이온성 액체를 이용한 거대억새의 전처리 특성을 알아보기 위하여 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([Emim][OAc])와 1-butyl-3-methylimidazolium acetate ([Bmim][OAc]) 두 종류의 이온성 액체로 $90^{\circ}C$, $110^{\circ}C$, $130^{\circ}C$ 세 온도조건에서 전처리를 진행하였다. 반응 온도가 높아짐에 따라 cellulose-rich product (CP)의 수율은 87.2%에서 67.6%로 점차 감소하였으며 ionic liquid lignin (ILL)의 수율은 2.2%에서 9.9%로 증가하였다. CP는 ILL에 비해 탄소함량은 낮았지만, 산소함량은 높게 나타났다. CP의 효소당화 결과 $110^{\circ}C$에서 [Emim][OAc]로 전처리하여 얻은 CP의 당화율이 56.7%로 가장 높게 나타났다. ILL의 열중량 분석 결과에 의하면 전처리 온도가 증가함에 따라 최대분해율은 점차 감소하였으며, 최대분해온도는 [Emim][OAc]로 처리한 ILL이 $274{\sim}279^{\circ}C$로 [Bmim][OAc]의 $2701{\sim}294^{\circ}C$보다 낮은 경향을 나타내었다. 전처리 온도가 $90^{\circ}C$에서 $130^{\circ}C$로 증가함에 따라 ILL 내 ${\beta}$-O-4 결합빈도는 [Emim][OAc]의 경우 $2315{\mu}mol/g$에서 $591{\mu}mol/g$으로, [Bmim][OAc]의 경우 $1936{\mu}mol/g$에서 $2478{\mu}mol/g$으로 감소하였다. ILL의 S/G ratio는 [Bmim][OAc]용액으로 $110^{\circ}C$에서 처리하였을 때 1.2로 가장 높게 나타났다.
해조류는 성장이 빠르고, 낮은 경작지 사용, 높은 이산화탄소 흡수 및 식량자원과 경쟁하지 않는 장점이 있다. 따라서 리그닌이 없는 해조류 사용은 바이오에탄올 생산을 위한 3세대 바이오매스로 주목받고 있다. 산 촉매 열가수분해 전처리법은 해조류로부터 높은 단당을 획득할 수 있는 경제적인 방법 중 하나이다. 고온 전처리 조건들에서 3,6-anhydrogalactoe는 저해물질인 HMF로 전환되는데, 이 저해물질은 세포 성장과 에탄올 생산을 저해한다. 따라서 바이오에탄올을 생산하기 위해 해조류의 탄수화물을 분해할 때는 높은 단당 수율과 낮은 저해물질 생성을 하는 효과적인 전처리 방법이 필요하다. 혼합 당을 이용한 에탄올 발효의 효율을 향상시키기 위해, 고농도 당에 순치한 효모는 혼합 당의 사용을 통해 해조류를 이용한 바이오 에탄올의 생산을 가능하게 한다.
본 연구는 국내 유통되는 다양한 식품을 효율적인 방법으로 전처리하고 LC-MS/MS를 이용해 식품 내 PFCs의 분석법을 확립할 목적으로 실시되었다. 109건의 식품을 지방과 단백질의 함량에 따라 두 그룹으로 나누고, 각각의 시료를 분취하여 혼합한 시료를 사용하였다. 지방과 단백질의 함량이 높은 혼합시료는 효소처리와 헥세인 추출을 한 후 ion-pairing방법으로 전처리 후 분석을 실시하였으며, 17 종의 PFCs에 대한 검출한계 값은 0.013-0.145 ng/mL 였고, 두 그룹의 정확도와 정밀도는 각각 Group 1이 78.8-109.8, 0.8-21.1%, Group 2가 80-114.5, 1.7-28.2% 범위를 보여 안정적인 회수율과 정밀도를 보였다. 본 결과로 볼 때 고지방, 고단백질 식품 중 PFCs의 검출에는 효소처리 및 헥세인 처리가 효과적이었으며, 식품 중 지방과 단백질 함량에 따라 전처리 방법을 결정하는 것이 분석의 정확성을 높일 수 있을 것으로 사료된다. 또한 본 연구결과를 통해 추후 국내 유통되는 다양한 식품 내 PFCs의 분석을 위한 전처리 방법으로 적용 가능할 것으로 사료된다.
갈파래는 해양성 조류 중 녹조류의 일종으로 현재 식용으로 이용되지 않고 방치되어 갈파래에 함유되어 있는 유용물질의 효용성을 과학적으로 증명하여 활용가치를 창출하고 해양자원의 이용범위를 확대하는 것은 중요하고도 절실하다. LPS는 그람 음성균의 세포벽을 만드는 물질의 일종으로 NO를 생성시키고 $Ca^{2+}$를 증가시키며 free radicals를 형성하여 간 조직의 막을 파괴하고 간의 지방을 축적시키고 노화를 촉진하는 역할을 한다. 갈파래를 에틸에테르, 에틸아세테이트, 수층으로 분획하고 그 분획을 선 투여하고 LPS를 후 투여한 경우에 항산화효소에서 분획 별 LPS에 대한 예방효과를 관찰하고 효소활성화 최적 분획을 검색하고자 하였다. 흰쥐를 사용하여 갈파래 분획을 14일간 매일 1회 복강 내로 선 투여하고 15일 째 되는 날에 LPS를 투여하였다. SOD의 활성도는 대조군에서는 정상군에 비해 1.93배 정도로 낮았으며 LPS를 투여함으로써 활성도를 낮춘 것으로 나타났다. 갈파래 분획별로 활성도를 보면 대조군에 비해 ULE군은 45.04% ULA군은 46.86%, ULW군은 47.46% 상승하였으며 갈파래 분획의 선 투여가 LPS의 후 투여로 인한 효소 불활성을 예방하여 활성을 높이는 역할을 한 것으로 나타났다. CAT의 활성도는 대조군에서는 정상군에 비해 1.29배 정도로 낮았으며 LPS를 투여함으로써 활성도를 낮춘 것으로 나타났다. 갈파래 분획별로 활성도를 보면 대조군에 비해 ULE군은 66.96% ULA군은 46.51%, ULW군은 42.94% 상승하였으며 갈파래 분획의 선 투여가 LPS의 후 투여로 인한 효소 불활성을 예방하여 활성을 높이는 역할을 한 것으로 나타났다. GPx의 활성도는 대조군에서는 정상군에 비해 3.72배 정도로 낮았으며 LPS를 투여함으로써 활성도를 낮춘 것으로 나타났다, 갈파래 분획별로 활성도를 보면 대조군에 비해 ULE군은 34.06% ULA군은 11.52%, ULW군은 24.9% 상승하였으며 갈파래 분획의 선 투여가 LPS의 후 투여로 인한 효소 불활성을 예방하여 활성을 높이는 역할을 한 것으로 나타났다. 전반적으로 3가지 항산화효소 SOD, CAT, GPx 전부에서 LPS를 투여하면 높던 효소활성이 낮아지고 갈파래분획을 선 투여하면 LPS를 투여하더라도 효소활성이 낮아지지 않고 상승된 높은 효소활성을 나타냄으로서 고-저-고 패턴의 상관성을 보여 주었고 갈파래 분획의 선투여가 LPS에 대한 예방적 보호효과에 중요한 역할을 한 것으로 관찰되었다. 갈파래 분획 중에서 에틸에테르 분획이 실험적으로는 가장 높은 예방적 보호효과틀 나타냈으나 용매의 제거비용 및 해독 면에서 불 때 수층 분획이 실용적으로는 활용가치가 더 높을 것으로 사료되었다.
Green alga, Ulva pertusa kjelmann has been known to be one of the largest pollutants in Korea. Therefore, the efficient pretreatment processes have been required to improve the yields of fermentable sugar. The optimal pretreatment conditions were determined to be $195^{\circ}C$ for 15 min. The sugar yield of glucose and xylose were estimated as 20.5%, and 5.0% respectively, based on theoretical yields. However solid residues were estimated enzymatic digestibility of 90-95% with cellulase loading of 15 FPU/g glucan. This process was proved to generate the low concentration of Hydroxy-Methyl-Furfural (51 ppm), which resulted in ethanol production with 95% of the maximum conversion yield from glucose in the culture of Saccharomyces cerevisiae (ATCC, 24858). This study showed that Ulva pertusa kjellmann can be used as a bioetahnol resource using the high temperature liquefaction process.
Objectives : The purpose of this study was to investigate the effects of Carthami flos on pacemaker potentials of small intestinal and colonic Interstitial Cells of Cajal (ICC). Methods : To dissociate the ICC, we used enzymatic digestions from the small intestine and colon in mice. In the ICC, the electrophysiological whole-cell patch-clamp configuration was used to record pacemaker potentials in the cultured ICC. Results : 1. The ICC generated pacemaker potentials in the murine small intestine and colon. 2. Pretreatment with a Ca2+ free solution and thapsigargin, a Ca2+-ATPase inhibitor in the endoplasmic reticulum, stopped the pacemaker potentials. In the case of Ca2+-free solutions, Carthami flos did not induce membrane depolarizations in the murine small intestine and colon. However, when thapsigargin in a bath solution was applied, Carthami flos induced membrane depolarizations only in the murine colon. 3. Pretreatment with 2-APB (transient receptor potential melastatin (TRPM) channel inhibitor) abolished the pacemaker potentials and suppressed Carthami flos-induced effects in the murine small intestine and colon. 4. However, pretreatment with T16Ainh-AO1 (Ca2+ activated Cl- channel; anoctamin 1 (ANO1) inhibitor) did not affect the pacemaker potentials and induced Carthami flos-induced effects only in the murine small intestine. Conclusions : These results suggest that Carthami flos can modulate the pacemaker activity of ICC and the mechanisms underlying pacemaking in ICC might be different in the small intestine and the colon.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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