• Journal of Nutrition and Health
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• 제55권3호
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• pp.348-358
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• 2022

본 연구는 한국에서 최초로 시행되는 연구로서, 성인 제2형 당뇨환자에서 혈청 AGEs의 농도에 따라 두 군으로 나눈 뒤 신체계측 및 체조성, 영양소 섭취량, 생화학적 지표를 비교 분석한 연구이다. Low AGEs group과 High AGEs group의 평균 AGEs는 각각 0.4 ± 0.2, 3.4 ± 1.7 ng/mL로 나타났다. 항산화 효소인 HO-1은 High AGEs group이 Low AGEs group에 비해 유의적으로 높게 나타났다. 또한, 전체 연구참여자를 대상으로 연령과 성별을 보정한 후 상관관계를 분석한 결과, 혈청 HO-1 농도와 혈청 AGEs 농도 및 소변 8-OHdG 농도는 양의 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 혈청 HO-1은 당뇨환자 특이적 지표인 AGEs와 더불어 DNA 손상 지표에도 예민하게 반응하는 것을 확인하였으며, 추후 한국 당뇨환자의 산화적 스트레스와 합병증 연구의 근거자료로 널리 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제60권3호
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• pp.304-313
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• 2006

연구배경 : Heme oxygenase-1 (HO-1)은 heme의 분해 대사과정에 관여하는 유도성 효소로 heme을 분해하여 biliverdin, free iron, 및 일산화탄소 등을 생성시킨다. HO-1의 발현은 다양한 스트레스성 자극에 반응하여 생체방어 기능을 갖는 것으로 알려져 있는데 세포성장이나 세포사 특히 세포고사를 조절하는 것으로 보고되고 있다. 현재 신장암, 전립선암, 간암, 육종 등의 고형암에서 발현됨이 알려져 있고, 실제 HO-1 억제제를 투여했을 때 암성장이 억제됨이 보고되었다. 저자들은 폐암세포주들에서 HO-1의 발현유무와 그 역할을 규명하고 나아가 HO-1 억제제의 치료제로서의 가능성을 알아보고자 하였다. 방 법 : 비소세포폐암세포주인 A549, H23, NCI-H157, NCI-H460을 이용하였다. 세포독성은 MTT 방법으로 구하였고, HO-1의 발현은 Western blotting으로 확인하였다. HO의 효소활성은 시간당 세포단백질의 mg당 형성된 빌리루빈의 양을 이용하여 측정하였다. 또한 $H_2O_2$의 생성은 horse radish peroxidase(HRP)와 형광물질인 2',7'-dichlorofluorescein(DCF)를 이용한 두 가지 방법을 이용하였다. A549세포에 HO-1 small interfering RNA(siRNA)을 주입하여 유식세포 분석과 caspase-3에 대한 Western blotting을 통하여 세포고사유무를 확인하였다. 결 과 : 비처리 상태에서 다른 세포주에 비해 A549세포의 HO-1 발현이 증가되었으며 HO-1 활성억제제인 ZnPP를 처리하였을 때 생존율의 의미 있는 감소를 보였다. 이러한 소견과 일치하여 ZnPP는 용량의존적으로 HO 의 효소활성 감소와 세포 내 $H_2O_2$ 생성의 증가를 초래하였다. 또한 HO-1 siRNA로 주입된 A549세포는 세포고사를 유도하였다. 결 론 : HO-1은 폐암의 치료에 있어서 새로운 분자생물학적 기전의 가능성을 제시하여 HO-1에 대한 표적치료의 가능성을 보여줄 것으로 기대된다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제20권3호
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• pp.306-312
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• 2012

Resveratrol (trans-3,5,4'-trihydroxystilbene) has received considerable attention recently for the potential neuroprotective effects in neurodegenerative disorders where heme oxygenase-1 (HO-1) and sirtuin 1 (SIRT1) represent promising therapeutic targets. Resveratrol has been known to increase HO-1 expression and SIRT1 activity. In this study, the effects of resveratrol and trans-3,5,4'-trimethoxystilbene (TMS), a resveratrol derivative, on cytotoxicity caused by glutamate-induced oxidative stress, HO-1 expression, and SIRT1 activation have been investigated by using murine hippocampal HT22 cells, which have been widely used as an in vitro model for investigating glutamate-induced neurotoxicity. Resveratrol protected HT22 neuronal cells from glutamate-induced cytotoxicity and increased HO-1 expression as well as SIRT1 activity in a concentration-dependent manner. Cytoprotection afforded by resveratrol was partially reversed by the specific inhibition of HO-1 expression by HO-1 small interfering RNA and the nonspecific blockage of HO-1 activity by tin protoporphyrin IX, but not by SIRT1 inhibitors. Surprisingly, TMS, a resveratrol derivative with methoxyl groups in lieu of the hydroxyl groups, and trans-stilbene, a non-hydroxylated analog, failed to protect HT22 cells from glutamate-induced cytotoxicity and to increase HO-1 expression and SIRT1 activity. Taken together, our findings suggest that the cytoprotective effect of resveratrol was at least in part associated with HO-1 expression but not with SIRT1 activation and, importantly, that the presence of hydroxyl groups on the benzene rings of resveratrol appears to be necessary for cytoprotection against glutamate-induced oxidative stress, HO-1 expression, and SIRT1 activation in HT22 neuronal cells.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권4호
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• pp.897-901
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• 2009

Heme oxygenase-1 (HO-1) is an anti-inflammatory and anti-apoptotic protein and has been applied to various gene therapy researches. However, constitutive expression of HO-1 may induce deleterious side effects. In this research, hypoxia inducible HO-1 expression plasmid, pEpo-SV-HO-1, was constructed with the erythropoietin (epo) enhancer and simian virus 40 (SV40) promoter to avoid these unwanted side effects. Dexamethasone conjugated polyethylenimine (PEI-Dexa) was used as a gene carrier. It was previously reported that dexamethasone protected cardiomyocytes from apoptosis under hypoxia. In this research, PEI-Dexa reduced the caspase-3 level in hypoxic H9C2 cardiomyocytes as a derivative of dexamethasone, suggesting that PEI-Dexa is an anti-apoptotic reagent as well as a gene carrier. pEpo-SV-HO-1 was transfected to H9C2 cardiomyocytes using PEI-Dexa and the cells were incubated under normoxia or hypoxia. HO-1 expression was induced in the pEpo-SV-HO-1 transfected cells under hypoxia. In addition, cell viability under hypoxia was higher in the pEpo-SV-HO-1 transfected cells than the pEpo-SV-Luc transfected cells. Also, caspase-3 level was reduced in the pEpo-SV-HO-1 transfected cells under hypoxia. In addition to the anti-apoptotic effect of PEI-Dexa, hypoxia inducible HO-1 expression by pEpo-SVHO- 1 may be helpful to protect cardiomyocytes under hypoxia. Therefore, pEpo-SV-HO-1/PEI-Dexa complex may be useful for ischemic heart disease gene therapy.

• 생명과학회지
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• 제21권7호
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• pp.1046-1051
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• 2011

Dially disulfide (DADS)는 마늘의 주요한 유기 황화합물 성분으로서 다양한 약리 작용을 나타낸다. 최근 DADS가 항염증과 항동맥경화 작용뿐만 아니라 암세포의 증식을 억제하고 사멸을 유도한다는 보고가 이어지고 있고, 이에 관련된 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 한편, DADS가 세포 내 항산화 인자인 glutathione을 증가시킨다는 연구결과와 세포 내 항산화 효소의 일종인 HO-1의 발현을 직접 유도한다는 결과가 보고되었다. 그래서, 본 연구에서는 논란이 되고 있는 DADS의 세포 내 항산화 효소인 HO-1의 발현에서의 효과 및 그 전사인자들의 작용에 관여하는지를 인간 간암세포주 HepG2에서 조사하였다. 배양 중인 HepG2 세포에서 DADS는 독성이 없는 농도에서 세포의 증식을 크게 억제하였고, 전사인자 Nrf2의 발현을 약하게 유도하였으나 HO-1의 발현에는 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 또한, DADS는 HO-1 유도제인 CoPP와 hemin에 의해 자극된 HepG2 세포의 HO-1 발현의 증가를 단백질 수준에서 강력하게 억제시키는 것으로 나타났다. 그러나 DADS는 CoPP에 의한 HO-1 유전자의 mRNA 수준의 전사에는 억제 효과를 보이지 않았으며, 또한 Nrf2와 small Maf의 발현을 증가시키고 핵 내에 축적시키는 것으로 나타났다. 이를 종합해 볼 때 DADS는 단독으로 HO-1 발현을 유도하지 못하고, HO-1 유도제에 의한 HO-1 유전자의 발현과정에서는 전사단계가 아닌 번역단계에서 역할을 함으로써 HO-1의 단백질 합성을 억제하는 것으로 보인다. 결론적으로, 항산화 효소인 HO-1의 활성은 외부 자극으로부터 세포를 보호하고 사멸에 저항하게 하는데, DADS는 인간 간암세포주 HepG2에서 이 효소의 발현을 억제함으로써 항암제 및 redox 변화에 따른 암세포주의 성장을 억제하고 세포사멸을 촉진시킬 수 있다고 여겨진다.

• BMB Reports
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• 제44권11호
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• pp.753-757
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• 2011

Heme oxygenase-1 (HO-1), an inducible enzyme with broad tissue expression, is wel1-regulated in response to hematopoietic stress and preserves vascular homeostasis. We investigated the involvement of HO-1 in HL-60 cell differentiation. Dimethyl sulfoxide (DMSO) completely decreased HO-1 expression in a time-dependent manner, but clearly induced HL-60 cell differentiation, as evidenced by a marked increase in CD11b expression. Interestingly, zinc protoporphyrin (ZnPP), a strong inhibitor of HO-1, induced HL-60 cell differentiation. In contrast, treatment with cobalt protoporphyrin (CoPP), an activator of HO-1, decreased CD11b expression. Additionally, ZnPP down-regulated HO-1 protein expression in HL-60 cells, whereas CoPP induced upregulation. These results suggest that HO-1 might have a negative function in DMSO-induced HL-60 cell differentiation. This study provides the first evidence that HO-1 plays an important role in DMSO-induced HL-60 cell differentiation.

• KSBB Journal
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• 제20권1호
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• pp.21-25
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• 2005

흔하게 사용되어온 제초제인 paraquat는 파킨슨병의 원인이 될 수 있는 유력한 위험 요소이다. 헴산화효소-1(HO-1)은 산화적 스트레스와 소포체 스트레스의 marker인데, 여러 가지 자극에 의해 heme을 분해하여 biliverdin, 일산화탄소, 철 성분으로 전환시킨다 본 연구에서는 뇌의 흑색질 유래의 도파민 세포주 SN4741에서 paraquat가 시간별, 농도별로 HO-1을 활성화시키는 기작을 조사하였다. HO-1이 Paraquat에 의해 활성화되는 것은 주로 유전자 전사 수준에서 조절되었다. HO-1 유전자의 promoter와 5' enhancer인 El, E2를 결실시킨 실험에서, E2 enhancer가 도파민 세포에서 paraquat에 의한 HO-1 유전자 발현을 유도하는 핵심 부위로 판명되었다 E2 enhancer 부위를 돌연변이 시킨 실험 결과는 전사인자 활성 단백질-1 (AP-1) 결합부위를 통해 HO-1 발현이 유도됨을 밝히게 되었다. 또한, 도파민 세포에서 HO-1 유전자 발현의 조절과 신호전달 과정의 관계를 조사하기 위해 MAP kinase들의 특이적 저해제를 처리하고 paraquat로 자극을 준 결과, JNK 저해제인 SP600125가 가장 현저하게 paraquat에 의한 HO-1 발현을 억제하였다. 결론적으로, 도파민 세포에서 paraquat가 HO-1을 유도하는 데는 E2 enhancer가 중요하게 작용하고, AP-1과 JNK 경로를 통해 HO-1 발현이 조절된다는 사실을 처음으로 밝히게 되었다.

• 농업생명과학연구
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• 제46권6호
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• pp.137-146
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• 2012

본 연구는 중간대뇌동맥을 폐쇄한 대뇌허혈성 손상모델에서 ferulic acid에 의해 조절되는 HO-1과 HO-2의 발현에 관하여 조사하였다. 흰쥐(Sprague-Dawley, 수컷)에 ferulic acid (100 mg/kg) 또는 vehicle을 중간대뇌동맥폐쇄술(MCAO) 후 정맥으로 주사하였고 중간대뇌동맥폐쇄술(MCAO)을 실시한 24시간 후 대뇌피질의 조직을 적출하였다. Hematoxylin과 eosin 염색을 통하여 MCAO로 유도된 뇌 손상시 ferulic acid의 보호효과를 확인하였다. MCAO을 시행한 대뇌피질에서는 응축된 핵과 신경세포의 괴사 소견을 보였으나, ferulic acid 투여군에서는 이들 신경세포의 병변을 현저히 완화시켰다. HO-1과 HO-2의 RNA와 단백질 발현의 변화를 reverse-transcription PCR과 Western blot으로 분석하였다. HO-1 발현은 MCAO 후 vehicle 투여군에서 현저히 감소하였으나, MCAO 후 ferulic acid를 투여한 실험군에서는 이들 감소의 완화를 보였으며, MCAO를 시행하지 않은 실험군의 수준으로 유지되었다. 그러나, HO-2의 발현은 MCAO 후 vehicle 투여군과 ferulic acid 투여군에서 유의적인 차이는 관찰되지 않았고 MCAO를 시행하지 않은 실험군의 수준으로 유지되었다. 따라서, 본 연구의 결과는 허혈성 뇌 손상시 ferulic acid는 HO-1 발현을 조절하였으나, HO-2의 발현에는 영향을 미치지 못함을 확인하였다. 결론적으로, 허혈성 뇌손상시 ferulic acid는 HO-1의 발현을 조절하여 신경세포를 보호하는 역할을 수행한다는 사실을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제17권9호통권89호
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• pp.1204-1210
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• 2007

Totopoisomerase II 저해제인 etoposide는 핵안에 DNA double strand breaks를 일으키므로써 세포의 DNA에 손상을 초래한다. 본 연구에서는 인간 망막색소상피세포인 ARPE-19 세포에서의 세포성장 및 아폽토시스에서 etoposide의 역할을 살펴보았다. Etoposide는 세포의 성장을 크게 감소시켰으며 TUNEL에서 아폽토시스를 나타내는 DNA fragmentation의 증가를 유도하였다. 게다가, etoposide는 산화적 손상에 대해 세포나 조직을 보호하는 역할을 하는 것으로 알려진 세포내 항산화효소인 heme oxygenase-1 (HO-1)의 발현을 크게 증가시켰다. Etoposide에 의한 HO-1 발현증가는 항산화물질 NAC에 의해 억제되었는데, 이는 etoposide에 의한 세포내 ROS의 증가가 HO-1 발현에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 또한 HO-1 발현을 억제하기 위하여 HO-1 siRNA 방법을 사용하였다. 흥미롭게도, HO-1 유전자의 knock-down은 etoposide에 의해 유도되는 DNA fragmentation의 정도를 증가시켰다. 이들 결과를 종합해볼 때, etoposide에 의해 자극되어진 ARPE-19 세포에서 발현증가된 HO-1은 etoposide에 의한 아폽토시스 유발과정에서 세포를 보호하는 항아폽토시스의 기능을 한다는 것을 시사한다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제40권11호
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• pp.1507-1511
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• 2011

본 연구에서는 LPS에 의해 활성화된 RAW264.7 대식세포에서의 NO 생성 및 iNOS와 HO-1 단백질 발현의 변화를 측정하여 개망초(Erigeron annuus L.) 꽃(EAF) methanol 추출물의 항염증 효과를 확인하였다. RAW264.7 대식세포에 LPS를 처리한 결과 NO의 함량이 11.48 ${\mu}m$ 수준으로 증가하였다. 그러나 EAF methanol 추출물(25, 50, 100, 200 ${\mu}g$/mL)을 처리하였을 때 NO의 함량이 12.82, 9.61, 6.83, 2.52 ${\mu}m$로 농도 의존적으로 감소하였다. 또한 EAF methanol 추출물은 NO의 생성에 관여하는 iNOS 단백질의 발현을 농도 의존적으로 저해하였으며 HO-1 단백질의 발현을 유도하였다. EAF methanol 추출물에 의한 HO-1 발현이 NO 생성에 미치는 영향에 대해 확인하기 위해 HO-1의 inhibitor인 ZnPP를 사용하였다. 실험결과 ZnPP를 처리하여 HO-1의 발현을 저해하였을 때 추출물에 의해 감소된 NO의 함량이 다시 증가되었다. 본 연구 결과, EAF methanol 추출물은 염증을 유발하는 중요 인자인 NO를 저해하였고, iNOS의 발현을 억제시켰으며 산화적 손상으로부터 세포 보호 방어 기작에 관여하는 HO-1의 발현 등 항염증에 우수한 효과를 보였으며 항염증 연구의 기초 자료로 활용될 것으로 예상된다.