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미세먼지와 산화적 스트레스에 의한 인간 폐 상피 A549 세포에의 ROS 의존적 자가포식 유도 (The Induction of ROS-dependent Autophagy by Particulate Matter 2.5 and Hydrogen Peroxide in Human Lung Epithelial A549 Cells)

  • 박범수;김다혜;황보현;이혜숙;홍수현;정재훈;최영현
    • 생명과학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.310-317
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    • 2022
  • 최근 인체에 유해한 요인으로 대기오염의 주성분인 미세먼지에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 직경이 2.5 ㎛ 미만인 PM2.5는 인간의 폐 상피세포에서 자가포식을 동반한 산화적 스트레스를 유발하는 것으로 알려져 있다. 그러나 PM2.5가 산화적 스트레스 하에서 자가포식을 증가시키는지와 이 과정이 ROS 의존적인지에 대한 연구는 충분하지 않은 실정이다. 본 연구에서는 PM2.5가 인간 폐 상피 A594 세포에서 ROS 생성을 통해 자가포식을 촉진하는지를 조사하였다. 우리의 결과에 의하면, PM2.5와 H2O2를 함께 처리한 세포에서는 각각이 단독 처리된 세포에 비하여 세포 생존력이 유의적으로 감소하였으며, 이는 전체 및 미토콘드리아 ROS 생성의 증가와 관련이 있었다. 또한, PM2.5와 H2O2의 동시 처리는 Cyto-ID 염색을 통해 확인된 바와 같이 자가포식 유도의 증가와 LC3, p62 및 beclin 1과 같은 자가포식 바이오 마커 단백질의 발현을 증가시켰다. 그러나 NAC의 전처리에 의하여 ROS의 생성을 인위적으로 차단하였을 경우, PM2.5와 H2O2의 동시 처리에 의한 세포 생존율의 감소와 자가포식 유도는 현저하게 억제되었다. 따라서, PM2.5에 의해 유도된 ROS 생성이 A549 세포에서 자가포식 유도에 중요한 역할을 할 것으로 추측되며, 이는 PM2.5에 의해 유도될 수 있는 폐 기능 손상이 산화적 스트레스 하에서 더욱 증가할 수 있음을 의미한다.

교육용 시뮬레이션 설계를 위한 온실 환경 제어 모델의 활용 (Application of Greenhouse Climate Management Model for Educational Simulation Design)

  • 윤승리;김동필;황인하;김진현;신민주;방지웅;정호정
    • 생물환경조절학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.485-496
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    • 2022
  • 국내외로 첨단 ICT 융합기술이 농업 분야에 적용되기 시작하면서, 시설원예 설비들이 고도화되고, 스마트팜 구축 기술 및 인력이 축적되기 시작하였다. 그러나 우리나라 농촌의 경우, 농업생산 연령의 고령화, 국내 농촌 인구의 지속적인 유출, 저출산 등으로 인하여 스마트팜 확대 및 적용에 어려움이 많은 실정이다. 따라서 공간 및 시간에 구속을 받지 않는 간편한 농업인 교육 프로그램이 필요하며, 최근 부상하고 있는 시뮬레이션 기술을 활용한다면 농업 교육용 시뮬레이션 툴 개발도 가능할 것으로 판단된다. 온실 환경 제어 모델을 이용한 시뮬레이션은 다양한 지역과 기상 조건 하에서 대상 온실의 열과 물질에너지의 상호작용을 합리적으로 예측할 수 있게 해준다. 본 연구에서는 온실 환경 제어 모델을 활용하여 외부 기상 데이터를 통해 온실의 환경 변화를 예측하고 가상의 환경 제어시스템을 통해 환경 제어 시 필요한 에너지값들을 시뮬레이션 할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 이용자가 직접 맞춤형 환경 제어를 할 수 있도록 편의성을 고려한 사용자 인터페이스를 구축할 것이며, 실제 파프리카 재배 온실의 제어 요소들을 반영할 수 있도록 설계될 것이다. 농업용 교육 시뮬레이션 툴을 최근 활발하게 연구가 이루어지고 있는 작물 생육 모델링 기술 및 전산유체역학 기술과 융합하면 더욱타당한 결과를 보일 것이다.

단일 및 복합 프로바이오틱스 균주에 의한 쓴메밀 내 Rutin의 Quercetin으로의 생물전환 및 이의 생리활성 비교 (Comparison of Bioconversion Ability and Biological Activities of Single and Multi-Strain Probiotics for an Active Molecule in Roasted Tartary Buckwheat)

  • 김송인;조은비;조교희;권창;임석희;김종원;정명준;김수정;임상현
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제51권4호
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    • pp.465-473
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    • 2023
  • 본 연구에서는 볶음 쓴메밀 '황금미소' 분말을 첨가한 배지에 단일 및 복합 프로바이오틱스를 배양하여 쓴메밀 주요성분인 rutin의 quercetin으로 생물전환능과 이의 항산화, 항염 생리활성을 평가하였다. 단일 균주 배양 시 생물전환률은 각각 LP3 89%, SL6 84%, ST3 87%로 보였으며, 프로바이오틱스 3종 복합 배양 시 97%로 단일균주와 비교하여 유의적으로 증가하였다. 배양 전 배양액과 3종의 단일 균주 배양 및 복합 균주 배양액에서 DPPH, ABTS 분석 결과, 3종 프로바이오틱스 복합 균주 배양 시 항산화 활성이 유의적으로 증가하였다. 또한, LPS에 의해 유도된 RAW 264.7 세포의 염증반응 분석결과, 산화질소 생성능, iNOS와 TNF-α의 mRNA 발현, IL-6와 IL-4 사이토카인 분비능이 3종 프로바이오틱스 복합 균주 배양 시 가장 우수한 효능을 확인하였다. 이상의 결과는 쓴메밀 혹은 rutin이 풍부한 천연물과 이의 생물전환이 가능한 CBT LP3, SL6, ST3의 복합 섭취가 rutin 성분의 quercetin으로 전환 및 항염, 항산화 등의 생리활성 효력 증대에 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

젖소에 있어서 원유 중 체세포수, 스트레스 및 면역물질에 대한 환경효과와 유전모수 추정 (Estimation of environmental effects and genetic parameters for somatic cell score, stress and immunological traits in Holstein cattle)

  • 안병석;서국현;권응기
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제48권1호
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    • pp.9-14
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    • 2006
  • 본 시험은 유질에 영향을 미치는 체세포수에 대하여 영향을 미칠 것으로 생각되는 면역물질에 대한 환경효과와 유전모수를 추정하고자 축산연구소에서 사육하고 있는 착유우를 공시하여 이들의 혈액과 우유 시료를 채취하여 조사 분석하였다. 분만산차는 체세포수와 호중구에 영향을 미치는 것으로 나타났고(p<0.01), 비유기는 체세포수와 IgG, 호중구에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 하지만 코티솔과 림프구는 산차와 유기에 의하여 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 체세포수의 산차간 비교에서 1, 2, 3 산차간에는 차이가 없었으나 4산차 이상에서는 높아지는 경향이 있어 3산차 이하와 비교 할 시에 유의적인 차이가 있었고 유기별 비교에서는 비유초기(90일 이하)와 비유후기(181일 이후)가 비유중기(91~180) 보다 높게 나타났다. 코티솔은 체세포수의 산차 성적과 마찬가지로 3산차 이하와 4산차 이상 간에 차이가 있었고 비유기별 성적에서는 높아지는 것처럼 보이나 차이는 없었다. 면역물질인 IgG는 1산차와 4산차 이상의 비교에서만 차이가 있었고 유기에서는 비유 초기가 비유 중기와 후기에 비하여 높은 결과를 보였고 림프구는 1산차와 4산차 이상 간에 차이가 있었으나 유기간에는 차이가 없었다. 호중구는 산차가 증가할수록 감소하는 경향으로 2산차 이하와 3산차 이상간에 차이가 있었으며 비유중기 까지는 차이가 없었고 비유 후기에는 높게 나타났다. 체세포수의 유전력은 낮은 수준이지만 유질 개량을 위하여 의미 있을 정도로 높게 추정되었으며 코티솔, 림프구와 부의 높은 유전상관을 보였다. 코티솔의 유전력은 비교적 낮은 수준이었고 림프구, 호중구간의 정의 상관관계를 보였다. IgG의 유전력은 중 정도를 보였으며 림프구와 호중구와는 높은 부의 유전상관을 보였다. 림프구는 높은 유전력을 보였고 호중구와도 높은 유전적 상관을 보였다. 호중구는 체세포수와 비슷한 수준의 유전력을 나타내었다. 이상의 연구 결과에서 코티솔, IgG, 림프구, 호중구가 체세포수와 유전적으로 높은 상관관계를 가지고 있어 우유 품질 개선에 중요한 형질임을 알 수 있었다. 또한 농가의 사육규모가 증가하고 두 당 생산성이 더욱 증가함에 따라 생산성과 질병을 동시에 고려하는 젖소개량 관련 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

RAW 264.7 세포에서의 단풍잎돼지풀 추출물의 항염증 활성 검증 (Anti-inflammatory Activities Verification of Ambrosia trifida L. extract in RAW 264.7 Cells)

  • 유단희;이진영
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제48권1호
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    • pp.79-89
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    • 2020
  • 본 연구는 단풍잎돼지풀 70% 에탄올 추출물의 항염증 활성을 검증하기 위해 수행되었다. 단풍잎돼지풀 70% 에탄올 추출물의 전자공여능 측정과 ABTS+ 라디칼 소거능을 측정한 결과, 1,000 ㎍/ml 농도에서 각각 84.1%와 92.5%의 효과를 나타냈고, 수렴활성 측정을 한 결과 1,000 ㎍/ml 농도에서 94.7%의 효과를 보였다. 단풍잎돼지풀 70% 에탄올 추출물의 항염증 효과를 측정하기 위해 lipopolysaccharide (LPS)로 유도된 RAW 264.7세포를 사용하여 효과를 측정하였다. 세포에서 단풍잎돼지풀 추출물의 세포독성을 측정하기 위해 MTT assay를 수행하였다. 그 결과, 500 ㎍/ml 농도에서 90% 이상의 생존율을 보였다. Nitric oxide 생산을 억제하는 효과를 측정한 결과, 단풍잎돼지풀 추출물에서 농도가 증가할수록 NO 생성이 감소되는 효과를 확인하였다. 단풍잎돼지풀 추출물의 단백질 발현효과를 western blot을 통해 25, 50, 100 ㎍/ml 농도에서 측정하였고, 양성 대조군으로 β-actin을 사용하였다. 그 결과, inducible nitric oxide synthase (iNOS), cyclooxygenase (COX)-2 단백질 발현효과는 100 ㎍/ml 농도에서 8.6%, 25.1%의 감소됨을 확인하였다. ERK1/2, p38, JNK와 Iκ-Bα의 단백질발현 효과는 인산화를 통해 확인하였고, 농도의존적으로 감소하였음을 확인하였다. mRNA 발현 억제 효과를 RT-PCR을 통해 25, 50, 100 ㎍/ml의 농도에서 측정하였고, 양성 대조군으로 GAPDH를 사용하였다. 그 결과, LPS로 유도된 대식세포에서 iNOS, COX-2, interleukin (IL)-1β, IL-6, TNF-α의 mRNA 발현 억제 효과는 농도가 증가할수록 발현이 감소됨을 확인하였다. 결론적으로 단풍잎돼지풀 추출물은 염증을 억제할 수 있는 가능성이 있는 항염증 소재의 가능성을 증명하였다.

해양관광자원을 활용한 제주 신양항 리모델링 계획 (Jeju Shinyang Fishing Port Remodeling Plan Utilizing Marine Tourism Resources)

  • 김예림;성종상
    • 한국조경학회지
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    • 제44권2호
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    • pp.52-69
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    • 2016
  • 과거 어항(魚港)은 어촌의 생산 및 지역문화의 거점으로 중요한 역할을 하였으나 현대에 와서는 수산업 여건변화로 인해 그 의미가 퇴색되고 유휴공간이 되고 있다. 한편, 제주특별자치도는 2010년부터 해양관광활성화를 위한 노력을 기울이고 있다. 특히 신양항은 마리나항만 개발 예정구역으로 지정 고시되어 제주오션마리나시티 조성사업계획에 착수하였다. 그러나 이러한 해양관광을 활성화하려는 시도와는 달리 이제까지 시행된 제주도내 어항 리모델링 사업들은 대부분 노후시설을 개보수하는 토목사업 중심이었다. 또한 무분별한 개발로 지역경관을 해치는 사례들도 다수 발생하였는데, 경관은 한번 훼손되면 복구하기 힘들다는 특성이 있어 그 문제가 더욱 심각하다. 관 주도 사업의 경우에는 예산부족으로 투자가 저조하여 보강공사수준의 토목공사만 진행되거나 관리소홀이 문제되고 있으며, 민간투자 사업의 경우에는 수익금의 지역 환원이 되지 않는다는 문제가 제기되고 있다. 신양항 또한 2008년에 리모델링을 하였지만 외곽 방파제 연장공사 수준으로 마무리되어 근본적인 문제를 해결하지는 못하였고, 지역사회 활성화에 직접적인 도움이 되지 못하였다. 이러한 토목공사 중심의 개발, 공간의 관리소홀, 수익금의 지역 환원 문제를 해결하면서 마리나항 건설을 통한 해양관광 및 지역 활성화를 위해 본고에서는 첫째, 주변배후지를 연계한 개발계획을 제시하였다. 지역적 맥락을 읽고 현존하는 지형, 돌담, 길을 물리적인 계획에 활용하여 설계 및 프로그램에 반영하였다. 이를 통해 지역 경관 및 특성을 반영한 공간개발계획을 제시하고자 하였다. 둘째, 해양관광자원의 개념을 정리 및 보완하고, 계획요소를 도출하여 지역에 현존한 자원을 활용하고 새로운 해양관광자원을 도입하여 다양한 이용자의 수요를 충족하는 프로그램계획을 하였다. 셋째, 지역주민의 운영관리 참여를 통해 지속가능한 운영관리 방안을 검토하였다. 본 연구는 토목중심으로 시행되어왔던 어항 리모델링 계획을 조경적 관점에서 배후지와의 연계를 통해 통합적 계획안을 제안했다는 의의를 갖는다. 또한, 환경 사회 경제적 이슈 고려 및 지역주민의 참여 등은 이후 유사한 어항 및 수변공간 리모델링 계획 시 주안점이 될 수 있을 것으로 기대된다.

넙치(Paralichthys olivaceus) 커틀렛 제품의 제조 및 품질특성 (Processing and Quality Properties of Olive Flounder Paralichthys olivaceus Cutlet)

  • 윤문주;이재동;권순재;박시영;공청식;주종찬;김정균
    • 수산해양교육연구
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    • 제27권3호
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    • pp.625-633
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    • 2015
  • 5겹 편뜨기한 넙치 육을 비닐랩으로 감싸고 두드려 일정 모양으로 성형한 다음, 밀가루, 소금, 후추, 계란물 및 빵가루를 이용하여 튀김옷을 입혔다. 이를 올리브유에 튀긴 제품과 튀기기 않은 두 종류의 넙치 cutlet 제품을 제조하였다. 그리고 이들 제품을 7일간 $-20^{\circ}C$에서 저장한 다음 동결상태의 Cutlet-1 제품을 전자레인지로 해동하고 데운(2분간) 시료(Sample-1)와 동결상태의 Cutlet-2 제품을 해동한 후 $180^{\circ}C$로 가열된 올리브유에 1분간 튀긴 시료(Sample-2)의 품질 특성을 비교하였다. Sample-1과 Sample-2 모두 생균수가 검출되지 않았으며, 일반성분의 경우 수분(58.0% 및 58.2%)과 조회분(각각 1.8%)의 함량 차이는 거의 없었으나, 조단백질(19.2% 및 15.5%)의 경우는 Sample-1이 더 높았고, 조지방(10.4% 및 13.4%)은 Sample-2가 더 높았다. pH 값은 각각 6.41 및 6.36으로 거의 차이가 없었다. Sample-1과 Sample-2의 TBA 값은 각각 0.076 및 0.083으로 큰 차이가 없었으며, 아미노질소 함량은 각각 0.2 mg/100 g 이었다. 조직감의 경우 Sample-1보다 Sample-2의 조직감이 더 단단하였다. Sample-1 및 Sample-2 두 제품의 색조를 비교하면 명도(L값)는 각각 49.71 및 48.80으로 거의 차이가 없었고, 적색도(a값)는 각각 1.01 및 -0.95, 황색도(b값)는 각각 13.57 및 10.75로 Sample-1이 Sample-2보다 약간 높게 나왔다. 색차(${\Delta}E$값)는 각각 48.88 및 53.00으로 Sample-2가 Sample-1보다 높게 나왔다. Sample-1의 유리아미노산은 arginine 함량이 가장 많았고, 다음이 glutamic acid, alanine 및 lysine 순이었으며, Sample-2의 유리아미노산은 phosphoserine와 alanine 함량이 가장 많았고, 다음이 glutamic acid 및 arginine 순이었다. Sample-1과 Sample-2모두 각각 4종류의 아미노산이 전체 유리아미노산의 약 50%를 차지하였다. 총유리아미노산 함량은 Sample-1이 312.7 mg/100 g, Sample-2가 274.7 mg/100 g이었다. 관능검사 결과 Sample-2의 관능적 기호도가 Sample-1보다 조금 높게 나왔으나 큰 차이는 없었다는 것이 전문가 관능검사원들의 평가였다. 따라서 조리방식이 다른 Sample-1과 Sample-2의 선택은 커틀렛 제품을 구매하는 소비자의 인식에 따라 영향을 미친다고 판단되었다.

남성 근로자의 복부지방두께와 adiponectin, BDNF 및 leptin의 관련성 (A Study on the Relationship between Adiponectin, BDNF and Leptin with Abdominal Fat Thickness in Male Workers)

  • 고경선;최윤정
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제36권3호
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    • pp.209-217
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    • 2013
  • 이 연구는 지방조직에서 분비되어 비만의 진행 조절에 관여하는 adiponectin과 leptin의 복부지방두께와의 관련성을 보고자 하였다. 연구대상자는 남성 근로자 138명으로 초음파를 이용하여 피하 및 내장지방두께를 측정하고 ELISA kit을 이용하여 adiponectin, BDNF 및 leptin의 농도를 측정하였다. 그 결과, 대상자의 평균피하지방과 내장지방두께는 $1.58{\pm}0.51$$4.52{\pm}1.44cm$이었다. Adiponectin, BDNF 및 leptine의 평균농도는 각각 $3.14{\pm}3.52$ ng/ml, $24.11{\pm}8.52$ pg/ml와 $4.27{\pm}2.38$ ng/ml이었다. 내장지방두께는 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, 중성지방 및 인슐린 농도와 양의 상관관계를 보였으나, HDL-콜레스테롤과는 음의 상관관계를 보였다. Adiponectin 농도는 HDL-콜레스테롤의 농도와 양의 상관관계를 보였고 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, 중성지방, 피하 및 내장지방두께와는 음의 상관관계를 보였다. 그러나 leptin의 농도는 adiponectin과 상반되는 결과를 보였다. Adiponectin의 농도는 비만하지 않은 대상자(BMI<25 $kg/m^2$)에서 유의하게 높았으나 leptin의 농도는 비만한 대상자((BMI>25 $kg/m^2$)에서 높았다. 비만과 adiponectin, BDNF 및 leptin의 관련성을 보기 위하여, 연령, 흡연 및 음주습관 등을 보정한 다음, 다중 로지스틱 회귀분석을 실시한 결과, 비만은 adiponectin(교차비=0.784, p=0.006)과 leptin(교차비=1.493, p=0.001)이 관련이 있는 것으로 나타났다. 이상의 결과는 adiponectin과 leptin의 농도가 복부지방에 영향을 주고, 이들 신경영양 물질들의 생성과 분비 기능저하는 궁극적으로 비만과 심혈관계 질환의 유발에 관여함을 보여준 결과라 판단된다.

사료용 옥수수 선발을 위한 수량 및 주요형질의 조합능력 분석 (Studies on the Combining Ability for Silage Yield and Major Agronomic Characters of Corn)

  • 이명훈
    • 한국작물학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.201-207
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    • 1987
  • 옥수수 자식계통의 수량 및 주요형질에 대한 조합능력을 조사하고. 사료용 단교잡종 옥수수의 선발을 위하여 7개 자식계통의 이면교배에서 생육된 21개의 F$_1$ 을 공시하여 3개 환경조건에서 포장시험을 실시하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 총건물중에 있어서는 교잡종 Hi 34$\times$Tx 601이 가장 높았으며, Hi 26$\times$Hi 34와 Hi 29$\times$Hi 34도 비교적 높은 수량을 보였다. 일반적으로 개화기와 숙기가 늦은 교잡종들이 수량이 높은 경향이었다. 2. 초장은 간엽중과 부의 상관을 보였으며, 수량구성요소는 종실수량과 부의 상관을 나타냈다. 엽면적지수는 종실수량 및 간엽중과 고도의 상관을 보였으며 사료용 교잡종 옥수수의 선발에 엽면적지수가 고려되어야 할 하나의 요인으로 생각된다. 3. 공시된 7개의 자식계통 중에 종실수량 및 간엽중에 있어서 자식계통 Hi 34가 일반조합능력이 가장 높았으며, Hi 31과 Hi 33은 낮았다. 자식계통 Hi 34는 수량구성요소에 대한 일반조합능력도 높은 편이었다. 수병(Puccinia sorghi)은 수량 및 모든형질과 부의 상관을 보여 수병이 수량감소에 크게 영향을 주는 것으로 사료된다. 4. 수량 및 주요형질의 일반조합능력은 환경과 유의성 있는 상호작용을 보였으며. 이는 조합능력의 반응이 환경에 따라 상이함을 나타냈다. 5. 종실수량 및 간엽중의 일반 및 특정조합능력은 모두 고도의 유의성을 보여 상가적 및 비상가적 인자가 관여하나, 일반조합능력의 값이 특정 조합능력의 값보다 현저히 크기 때문에 상가적 인자의 작용이 더 큰 것으로 사료된다.벼알의 변색정도가 심할수록 등숙율과 정조 1,000 입중이 현저하게 떨어졌으며 그 감소정도와 부의 상관관계가 있었다. 7. 방풍망 설치방법별로는 한냉과습한 냉조풍과 고온건조한 편서풍을 모두 방풍할 수 있는 종합방풍시설이 가장 효과가 컸으며 방풍망 설치시기별로는 수잉기에 설치하는 것이 가장 효과가 컸다.관이 있었다. 전당함양과 가용성 고형물과는 관계가 없거나 부의 상관이 있었다.장백콩 및 봉의에서 그 차이가 현저하였다. 그러나 포장시험에서는 이와 같은 경향이 현저하지 않았다. 8. 수량구성요소중 개체당 협수 및 입수는 토양 pH가 낮은 경우에 크게 감소하였고 그 정도는 또한 품종에 따라 현저한 차이가 있어 단엽중과 황금콩에서 코고 장백콩, 봉의 및 외알콩 등에서 작았다. 그러나 협당 입수와 100입중은 토양산도에 따른 유의적 차이를 인정할 수 없었다. 9 종실수량은 품종. 토양산도간 및 이들의 상호작용에 모두 유의성이 인정되어 황금콩은 각 토양pH 수준에서 다른 품종에 비하여 가장 다수이었고 단엽콩과 장단백목은 pH 7 수준에서는 다른 품종에 비하여 다수이었으나 pH 5 수준에서는 황금콩이외의 품종에서는 현저한 차이가 없었다. 또한 토양산도간 차이는 장백콩에서는 거의 볼 수 없고 봉의와 외알콩에서는 미미하였으며 그 밖의 품종에서는 현저한 차이가 있었다. 10. 수량과 수량구성요소간의 상관은 개체당입수와 협당입수가 수량과 유의적 상관을 나타내었고 특히 토양 pH 5 수준에서 보다 높은 상관관계를 나타내었으며 개체당 협수는 pH 5 수준에서는 수량과 유의적 상관을 보였으나 pH 7 수준에서는 유예적 상관을 인정할 수 없었다. 11. 종실중의 단백질 함량도 토양 pH가 낮은 경우에 현저히 떨어졌는데 그 정도는 품종에

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결핵균 독성 여부에 따른 기도 상피세포의 Chemokine 발현에 관한 연구 (The Difference in Chemokine Expression in Airway Epithelial Cells According to the Virulence of Tubercle Bacilli)

  • 권오정;김호중;김정희;김호철;서지영;박정웅;박상준;정만표;최동철;이종헌
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제44권4호
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    • pp.729-741
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    • 1997
  • 연구배경 : 저자들은 최근 결핵균의 자극에 의해 peripheral blood monocytes (PBM)에서 IL-$1{\beta}$$TNF{\alpha}$가 생성되고, 기도상피세포에서는 IL-8과 RANTES와 같은 chemokine이 생성된다는 사실을 밝힌 바 있다. 이와같은 사실은 기도상피세포가 IL-8과 RANTES와 같은 chemokine을 분비함으로써 결핵의 병인에 능동적으로 참여함을 시사한다고 하겠다. 기도상피세포에서 발현하는 chemokine들이 결핵의 병태생리에 관여한다면, 폐결핵을 일으키는 가진 균주인 H37Rv와 폐결핵을 일으키지 않는 균주인 H37Ra로 자극하였을때 기도상피세포에서 분비되는 chemokine의 성상이 다를 것이라는 가정이 가능하다. 실제로 독성을 가지고 있는 Erdman 균주와 독성을 가지고 있지 않는 H37Ra의 lipoarabinomannan(LAM) 의 구조가 다르고, 이 LAM으로 대식세포를 자극하였을때 H37Ra LAM은 대식세포에서 $TNF{\alpha}$를 생성시키지만 H37Rv LAM은 $TNF{\alpha}$를 생성시키지 못하고 이와같은 차이가 결핵균에 대한 생체의 방어기전을 설명한다는 보고가 있다. 본 연구는 폐결핵의 병태생리에서 기도상피세포의 역할을 규명하고자, 독성이 있는 균주인 H37Rv와 독성이 없는 균주인 H37Ra를 사용하여 결핵균의 독성여부에 따른 기도상피세포에서 분비되는 chemokine의 차이를 연구하고자 하였다. 방 법 : 정상인에서 채취한 말초혈액에서 말초혈액 단핵세포(PBM)를 분리하여, sonicated H37Rv, H37Ra($5{\times}10^5$ bacilli, A TCC) 또는 LPS($10{\mu}l/ml$)로 자극하면서 24시간 동안 배양하였다. 또한 PBM에 대한 interferon gamma($IFN{\gamma}$)의 영향을 평가하고자 PBM를 결핵균으로 자극하기 한 시간전에 $IFN{\gamma}$(10ng/ml, R & D) 로 전처치한 군과 $IFN{\gamma}$ 전처치 없이 자극한 군을 두었다. 24시간후 상층액을 채취하여 상층액의 일부는 $-70^{\circ}C$에서 보관하였고 이후 ELISA kit(R & D)를 이용하여 $TNF{\alpha}$$IL-1{\beta}$의 농도를 측정하였다. 배양된 PBM의 상충액(1 : 2 희석액 )으로 배양된 A549 세포를 다시 자극하면서 24시간 동안 배양하였다. 24시간 배양후, 상층액은 IL-8, RANTES의 측정을 위하여 $-70^{\circ}C$에서 보관하고, 남아있는 A549 세포에서 tRNA를 추출하였다. 배양 상층액에서는 ELISA kit(R & D)를 이용하여 IL-8, RANTES의 농도를 측정하였고, 추출한 tRNA는 Northern blot analysis를 이용하여 IL-8, RANTES의 mRNA의 양을 측정 정량하였다. 결 과 : 말초혈액 단핵세포를 LPS, H37Rv, 또는 H37Ra로 자극하였을 때 대조군에 바하여 $TNF{\alpha}$와 IL-$1{\beta}$의 생성이 읖미 있게 증가하였다. 독성이 없는 H37Ra로 자극하였을 때가 독성이 있는 H37Rv로 자극하였을 때보다 $TNF{\alpha}$와 IL-$1{\beta}$의 생성이 많았으나 통계적인 유의성은 없었다. $IFN{\gamma}$로 전처치하였을 때 $TNF{\alpha}$와 IL-$1{\beta}$의 생성이 전처치하지 않은 군에 비해 증가하였으나 H37Rv군과 H37Ra군 사이에 통계적으로 유의한 차이는 없었다. A549 세포를 결핵균이나 LPS로 자극한 말초혈액 단핵세포 배양액으로 자극하였을 때, RANTES와 IL-8 의 유전자 발현이 대조군에 비하여 의미있게 증가하였다(p<0.001). 또한 H37Ra 배양액으로 자극한 군에서 H37Rv 배양액으로 자극한 군에 비하여 RANTES와 IL-8의 유전자 발현이 의미있게 증가하였다 (p<0.05). A549 세포를 결핵균이나 LPS로 자극한 말초혈액 단핵세포 배양액으로 자극하였을 때 RANTES와 IL-8의 생성이 대조군에 비하여 의미있게 증가하였다. 그러나 유전자 발현과는 달리, H37Ra 배양액으로 자극한 군에서 H37Rv 배양액으로 자극한 군에 비하여 RANTES와 IL-8의 생성이 증가하였지만 통계적인 유의성은 없었다. 결 론 : 기도상피세포는 폐결핵에서 RANTES와 IL-8과 같은 강력한 chemokine을 분비하여 염증반응을 증폭시킴으로써 폐결핵의 병인에 능동적으로 참여함을 추정할 수 있었다. 그러나 말초혈액 단핵세포에서의 $TNF{\alpha}$와 IL-$1{\beta}$의 생성은 결핵균주의 독성여부에 따라 차이가 없었고, A549 세포에서도 RANTES와 IL-8의 유전자 발현은 H37Ra 에서 유의하게 증가하였으나 RANTES와 IL-8의 생성은 유의한 차이가 없어 결핵균의 독성 여부가 균주에 따른 생체의 면역반응즉 chemokine 생성의 차이 때문이라는 본 연구의 가설을 증명할 수는 없었다.

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