• 제목/요약/키워드: intracellular $Mg^{2+}$

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보리새우육의 부분동결저장중 단백질 및 아미노산의 조성변화 (Postmortem Changes of the Protein and Amino Acid Composition of Muscles in the Partially Frozen Prawn, Pandalus japonica)

  • 변재형;최영준;김정한;조권옥
    • 한국수산과학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.280-290
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    • 1984
  • 부분동결상태하의 선도 변화와 육단백질 조성변화와의 관계를 규명하기 위하여, 보리새우를 시료로하여 부분동결 조건($-3^{\circ}C$)에 저장하여 두고 저장일수의 경과와 더불어 선도 변화의 단계별로 육의 단백질의 조성, 단백질 구성아미노산 및 유리아미노산의 조성 등의 변화를 비교, 분석하였다. 그리고, 단백질의 조성 변화는 이를 엄밀히 검토하기 위하여, 육에서 근형질 단백질과 근원섬유 단백질을 각각 추출하고 선도변화에 따른 각 단백질의 구성 subunit의 변화를 SDS-PAG 전기영동분석에 의하여 검토하였으며, 한편, 근원섬유 단백질에 대하여는 $-3^{\circ}C$$-20^{\circ}C$에 저장하면서 Ca-ATPase 활성도의 변화를 측정하여 변성의 속도정수($K_D$)도 구하였다. 보리새우의 육중에는 약$23\%$ 조단백질을 함유하고 있었으며, 단백질조성을 분석한 결과, 근형질단백질 $31.45\%$, 근원섬유 단백질 $5.04\%$, 세포내잔사단백질 $10.30\%$, 그리고 기질 단백질 $2.17\%$로 이루어져 있었다. 부분동결 저장 중의 선도변화를 선도변화 지표인 K-값, 총휘발성 염기질소량 및 pH의 변화로서 측정한 결과, 저장 26일째에 부패 초기에 접근하는 총휘발성 염기질소량 $25.29mg\%$, K-값 $31.36\%$, pH 8.83에 도달하였다. 부분동결 저장 중에는 저장기간의 경과와 더불어 근원섬유 단백질은 현저한 감소를 보였으며 기질단백질은 조금씩 감소하였다. 그러나 세포내잔사 단백질은 많은 증가를 보였고 근형질 단백질도 조금 증가하였다. 별도로 근원섬유 단백질의 일부를 $-3^{\circ}C$$-20^{\circ}C$에 두고 Ca-ATPase 활성도의 변화를 측정하여 변성속도정수를 구하였더니 $-3^{\circ}C$에서는 $K_D=9.03{\times}10^{-6}sec^{-1}$, 그리고 $-20^{\circ}C$에서는 $K_D=4.42{\times}10^{-6}sec^{-1}$을 보여 $-20^{\circ}C$ 일때가 훨씬 안정하였다. 근형질 단백질과 근원섬유 단백질의 구성 subunit의 변화를 SDS-PAG 전기영동법으로 분석한 결과, 근형질 단백질은 즉살했을때 12개의 subunit 이던것이 부패초기에 가까운 상태를 보인 26일째에는 8개 subunit만이 남았고, 근원섬유 단백질에 있어서는 즉살했을 때 17개 subunit이던 것이 26일이 경과했을 때는 22개 subunit로 증가하였다. 근원섬유 단백질 구성 subunit중에서 저장중에 새로히 출현한 subunit는 30,000, 41,000, 107,000, 136,000, 170,000, 173,000, 185,000 및 198,000 dalton의 각 subunit이었으며, 소멸한 subunit는 19,000, 22,000, 140,000 및 165,000 dalton의 각 subunit였다. 부분동결 저장 중 단백질을 구성하는 아미노산의 조성 변화를 분석한 결과, 대부분의 아미노산은 시일의 경과와 더블어 일률적으로 조금씩 감소하는 경향이었다. 그러나 유리아미노산의 조성 변화에 있어서는 즉살한 보리새우육 중에는 glycine, proline, arginine, alanine 및 taurine 등 5종의 아미노산이 총유리아미노산의 $93\%$를 차지하였다. 저장중에는 taurine, valine, leucine, phenylalanine, serine, Lysine, methionine, isoleucine, histidine 등이 2배 이상 증가하였으나 proline만은 대폭 감소한 것이 특징이었다.

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흰쥐 침샘의 방사선조사시 Apoptosis에 대한 Diltiazem과 Pentoxifylline의 효과 (The Effects of Diltiazem and Pentoxifylline on Apoptosis of Irradiated Rat Salivary Gland)

  • 양광모;서현숙
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제16권4호
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    • pp.367-375
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    • 1998
  • 목적 : 두경부에 방사선 조사를 받는 경우 대부분의 환자에서 구강 건조증을 겪게 된다. 이와 같은 구강 건조증은 침샘 세포의 소실에 의해 침이 생성되지 않거나 적게 생성되기 때문이다. 침샘 세포가 방사선 조사에 의해 소실되는 기전은 침샘 세포의 간기사망(interphase death) 혹은 apoptosis에 의한 직접 손상에 의해 발생된다는 것이 가장 가능성 있는 기전으로 알려져 있고 apoptosis는 세포내의 칼슘농도의 증가로 인해 일어난다. 따라서 본 연구는 흰쥐 침샘의 방사선조사에서 칼슘통로 차단제인 diltiazem과 방사선의 급성반응에 작용하고세포 내 칼슘농도를 감소시킬 수 있는 pentoxifylline을 방사선조사 전에 투여하여 apoptosis 발생이 감소되는 지를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 체중 약 200-250g의 흰쥐 10마리를 대상으로 대조군, 방사선조사 단독군, 방사선 조사전 diltiazem 혹은 pentoxifylline을 투여군과 두 약제를 동시에 동시 투여군으로 나누었다. 방사선 조사는 침샘을 포함하는 두경부에 1600cGy를 단일 조사하고 diltiazem은 쥐의 체중 kg 당 30mg을 방사선조사 30분전, pentoxifylline은 쥐의 체중 kg 당 50mg을 방사선조사 20 분전에 복강내 투여하였다. 방사선조사 후 24시간에 쥐를 회생시켜 이하선과 악하선을 제거하여 hematoxylin-eosin 염색을 한 후 200배의 배율에서 무작위로 10-20곳을 선택하여 현미경시야당 전체 세포수(T)에 대한 apoptotic body의 수(A)의 백분율(A/TX100)을 구하여 각 군을 비교하였다. 결과 : 이하선에서 방사선단독, diltiazem, pentoxifylline 단독 투여군과 두약제의 동시 투여군에서 관찰된 apoptosis 백분율은 각각 1.72$\%$(8.35/486), 0.64$\%$(2.9/453), 0.23$\%$(1.2/516), 0.28$\%$(1.1/399)이였다. 방사선조사 단독군에 비해 약제 투여군에서 apoptotic body의 빈도는 통계적으로 의미있는 감소를 보였다(p<0.05). 악하선의 장액성 세포에서 방사선조사단독군, diltiazem, pentoxifylline 단독 투여군과 두 약제의 병합 투여군에서 관찰된 apoptosis 백분율은 각각 1.94$\%$(l1/567), 0.34$\%$(1.9/554), 0.28$\%$(1.8/637), 0.22$\%$(1.3/601)이었고 방사선조사 단독군에 비해 약제 투여군에서 apoptotic body의 빈도는 통계적으로 의미 있는 감소를 보였다(p<0.05). 점액성 세포에서 apoptosis 백분율은 각 군에서 0.92$\%$(5.1/552), 0.41$\%$(2.5/ 612), 0.29$\%$(1.3/455), 0.18$\%$(1.0/562)였다. 방사선조사 단독군에 비해 약제 투여군에서 apoptotic body의 발생 빈도는 통계적으로 의미 있는 차이를 보이지 않았다. 악하선의 장액성과 점액성 세포에서 방사선 단독 투여군의 경우 apoptotic body 발생의 백분율은 각각 1.94$\%$ (l1/567)와 0.92$\%$(5.1/552)로써 두 세포간에 apoptotic body의 발생에 통계적인 차이가 없었다. 이하선과 악하선 모두에서 약제 투여 군들간의 apoptotic body 발생은 통계적으로 의미 있는 차이가 없었고 특히 약제의 병합 투여군이 단일 약제 투여군 보다 낮은 apoptotic body 발생빈도를 보이고 있으나 통계적으로 의미 있는 차이는 없었다. 결론 :본 연구 결과로 침샘의 방사선 조사에서 장액성 세포에서 발생되는 apoptosis는 pentoxifylline 혹은 dlltiazem의 투여에 의해 효과적으로 감소되는 것이 관찰되었다. 따라서 향후 이들 약제에 의한 apoptosis의 감소가 침샘의 만성변화에도 영향을 미치는지에 대한 연구가 이루어 져야겠다.

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Leptin 유전자 결핍 동물모델을 이용한 시네트롤(Sinetrol-XPur)의 항비만 효과와 cAMP를 통한 UCP-2 활성화 기전 연구 (Effects of Sinetrol-XPur on Leptin-Deficient Obese Mice and Activation of cAMP-Dependent UCP-2)

  • 유재명;이민희;권한올;최세규;배문형;김옥경
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제45권4호
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    • pp.484-491
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    • 2016
  • 본 연구에서는 시네트롤(Sinetrol-XPur)을 유전성 비만 마우스(Obese)에 7주간 식이 투여하여 항비만 효과를 알아보고자 하였다. 시네트롤을 섭취한 유전성 비만 마우스군(Sinetrol low와 Sinetrol high)의 체중증가량은 Obese군에 비하여 유의적으로 감소하였고, 간 무게변화량은 Sinetrol high군에서 Obese군보다 유의적으로 감소하였다. 백색지방의 무게변화량은 Sinetrol high군에서 Obese군보다 유의적으로 감소하였음을 확인하였다. 실험동물의 혈청 지질 함량은 TC, TG, LDL/VLDL-콜레스테롤이 Obese군에 비해 Sinetrol군에서 감소하였고, HDL-콜레스테롤은 유전성 비만군(Obese, Sinetrol low, Sinetrol high) 간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. HDL/LDL ratio를 계산한 결과에서는 Sinetrol군에서 Obese군보다 유의적으로 증가하였음을 확인하였다. 실험동물군의 지방조직에서 비만 관련 유전자들의 발현을 측정한 결과, FAS와 LPL의 발현은 Obese군보다 Sinetrol군에서 감소하였고 HSL의 발현은 유의적인 차이가 나타나지 않았지만, UCP-2의 발현은 Obese군에 비해 Sinetrol high군에서 유의적으로 증가하였음을 확인하였다. 또한 세포 내 cAMP를 측정한 결과 시네트롤 처리 시 농도 의존적으로 cAMP가 증가하였음을 확인하였고, 증가한 cAMP에 의해 UCP-2의 발현이 증가되는 것을 확인하였다. 이러한 결과로부터 시네트롤이 지방 합성과 관련된 유전자 발현의 억제 및 에너지 소비와 관련된 유전자의 발현을 증가시키고 체내 지방의 축적이나 합성을 감소시켜 체중의 증가를 예방하며, 혈중 지질 함량들을 개선하여 항비만 효과가 있는 천연 기능성 식품으로 활용할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

포도당 처리로 유도된 뇌신경세포 독성에 대한 눈개승마 추출물의 보호효과 (Protective effects of Aruncus dioicus var. kamtschaticus extract against hyperglycemic-induced neurotoxicity)

  • 박수빈;이욱;강진용;김종민;박선경;박상현;최성길;허호진
    • 한국식품과학회지
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    • 제49권6호
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    • pp.668-675
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    • 2017
  • 본 연구에서는 눈개승마(Aruncus dioicus var. kamtschaticus)의 in vitro 산화방지활성 및 고당(intensive glucose)과 과산화수소($H_2O_2$)로 야기된 산화적 스트레스로부터의 뇌신경세포 손상에 대한 보호효과와 더불어 알파글루코사이드가수분해효소 및 아세틸콜린에스터가수분해효소 억제효과를 확인하였으며 또한 HPLC를 이용하여 주요 물질을 분석하였다. 눈개승마 아세트산에틸 분획물(ethylacetate fraction from Aruncus dioicus var. kamtschaticus: EFAD)은 매우 우수한 총 페놀화합물 함량(430.08 mg GAE/g)과 총 플라보노이드 함량(511.72 mg RE/g)을 나타냈으며, 높은 ABTS 라디칼 소거 활성과 과산화지방질생성물의 억제력을 확인하였다. 또한 고당(intensive glucose)과 과산화수소($H_2O_2$)로 야기된 뇌신경세포에서의 산화적 스트레스 및 이로 인한 뇌신경세포 사멸을 측정한 결과, 눈개승마 아세트산에틸 분획물(EFAD)의 유의적인 뇌신경세포 보호효과를 확인할 수 있었다. 추가적으로 다당류 분해 효소인 알파글루코사이드가수분해효소 억제효과 및 아세틸콜린 분해 효소인 아세틸콜린에스터가수분해효소 억제효과를 살펴봄으로써 혈당 상승 억제효과와 뇌신경전달물질의 세포 내 유지 효과를 확인하였다. 마지막으로 눈개승마 아세트산에틸 분획물(EFAD)의 주요 페놀성 물질을 확인하기 위해 HPLC분석을 한 결과 카페산으로 추정되었다. 본 연구 결과들을 고려할 때, 눈개승마는 고혈당 지연 또는 개선을 통한 고혈당 예방 소재로서의 가능성뿐만 아니라 이로 인해 야기되는 산화적 스트레스로부터 뇌신경 세포를 보호함으로써 고혈당에 의한 대사성 뇌신경질환 예방 소재로도 활용 가능성이 있을 것이라 판단된다.

고포도당으로 유도된 산화 스트레스에 대한 로젤 아세트산에틸 분획물의 신경세포 보호효과 (Protective Effect of Ethyl Acetate Fraction from Hibiscus Sabdariffa L. Extract against High Glucose-induced Oxidative Stress)

  • 승태완;박상현;박선경;하정수;이두상;강진용;김종민;이욱;허호진
    • 한국식품과학회지
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    • 제48권3호
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    • pp.284-288
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    • 2016
  • 본 연구에서는 고포도당 조건에서 로젤의 산화방지 효과와 산화 손상에 대한 신경세포 보호효과를 검증하였다. 총 페놀 함량은 아세트산에틸 분획물(71.41 mg GAE/g)이 다른 분획물보다 높았으며, 이에 따라 아세트산에틸 분획물로 in vitro 산화방지 실험을 진행한 결과 상대적으로 우수한 ABTS 라디칼 소거활성과 지방질과산화물 생성 억제효과를 나타내었다. 신경세포에 고포도당으로 유발시킨 산화 스트레스에 대한 로젤 아세트산에틸 분획물은 산화 스트레스의 생성을 억제하고 신경세포 생존율을 향상 시켰다. 더불어 신경전달물질인 아세틸콜린 분해하는 아세틸콜린 에스터레이스의 억제효과를 보였으며, 마지막으로 HPLC 분석 결과 로젤 아세트산에틸 분획물에 존재하는 주요 페놀화합물은 클로로겐산인 것으로 판단되었다. 결국 클로로겐산을 함유하는 로젤 아세트산에틸 분획물은 우수한 산화방지 효과와 신경세포 보호효과 그리고 아세틸콜린 에스터레이스 억제 효과를 유도한 것으로 추정되며, 이를 통해 고포도당 상태에서 발생하는 당뇨성 퇴행성 신경질환과 같은 질병을 예방할 수 있는 고부가가치 소재로서의 활용가치가 있다고 판단된다.

Changes in the Endothelin-1-induced Contraction of Aorta in Streptozotocin-induced Diabetic Rats

  • Cheong, Hyun-Joo;Kim, Eun-Jin;Kim, Su-Jin;Lee, Sun-Hee;Rhim, Byung-Yong
    • The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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    • 제4권3호
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    • pp.185-195
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    • 2000
  • Vascular diseases are significant complications of diabetes mellitus (DM), and the endothelial cells may play a pivotal role in the development of vascular disease in DM. Endothelin-1 (ET-1) released from endothelium is a potent vasoconstrictor peptide and circulating level of ET-1 is increased in a variety of disease states. The purpose of this study was to determine the changes of responsiveness to ET-1 in DM, and we experimented on the changes in the ET-1-induced contraction, levels of nitrite and lipid peroxidation, and ET-1 immunoreactivity in aorta from streptozotocin-induced DM rats. DM was induced by single injection of streptozotocin (55 mg/kg, i.p.). The immunoreactive ET-1 levels in endothelial layer of thoracic aorta were much higher in DM rats than control rats. Nitrite in tissue homogenate was decreased and plasma nitrite was increased in DM rats. Malondialdehyde (MDA) was significantly increased in DM rats and cGMP was not significantly different between control and DM rats. ET-1 produced concentration- dependent contractile responses that are significantly attenuated in DM rats compared to controls. In the presence of selective $ET_A$ receptor antagonist BQ610, the maximum contraction was decreased and the concentration ratios for BQ610 yielded $pA_2$ values of 7.3 (slope, 0.65) in control rats, whereas BQ610 had no antagonistic effect on ET-1-induced contraction in DM rats. However, pretreatment with BQ788, an $ET_B$ receptor antagonist, maximum response was decreased and the dose-response curves for ET-1 were shifted to the right in both groups and $pA_2$ values were 7.9 and 7.7 (slope, 1.05 in control and DM rats), respectively. IRL 1620 and sarafotoxin S6c, $ET_B$ agonists, induced relaxation in control rats but not in DM rats. These results indicate that endothelial cell dysfunction and enhanced immunoreactivity of ET-1 have been found in DM rat and ET-1-induced contraction was attenuated in DM rat. These attenuated responses might be at least in part caused by the alteration of $ET_A$ receptor properties (e.g. desensitization), and partly related with an alteration in intracellular mechanism for contraction to ET-1.

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PROTECTIVE ACTION OF N-ACETYLCYSTEINE AGAINST HEPATOTOXIC AGENTS IN ISOLATED RAT LIVER CELLS

  • Park, Soo-Hee;Dong, Mi-Sook;Kang, Dong-Chul;Lee, Ki-Wan;Cha, Young-Nam
    • Toxicological Research
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    • 제3권2호
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    • pp.129-141
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    • 1987
  • Hepatocytes isolated from rats which have been pretreated with phenobarbital (80 mg/kg for 3 days), were able to take up N-acetylcysteine from surrounding medium and were able to synthesize the reduced glutathione ($GSH^{\ast}-3$) intracellularly. The N-acetylcysteine is quickly deacetylated after the uptake and increases the pool size of cysteine, which was very low initially (5 nmol/$10^6$ cells). From this increased intracellular cysteine pool, GSH was synthesized. Freshly isolated rat hepatocytes contained a high level of GSH (30 nmol/$10^6$ cells), but upon incubation with the diethylmaleate, it was markedly decreased (10 nmol/$10^6$ cells). The hepatocytes with depleted GSH have lost viability upon incubations with acetaminophen (5mM) and paraquat (2 mM). However, when the N-acetylcysteine (1 mM) was added to this incubation condition, these chemical induced hepatocellular necrosis were prevented for longer durations. This N-acetylcysteine dependent protective effect against the hepatotoxic chemicals was lost by adding methionine sulfoximine (10 mM), an inhibitor of GSH biosynthesis. Both the carbontetrachloride (5 mM) and chioroform (5 mM) added to the incubation medium caused rapid losses of GSH and cell viability, even without the prior depletion of cellular GSH. However, again, if the 1mM N-acetylcysteine was supplemented, the rates of losses of GSH and cell viability were retarded in both cases. Even though large amounts of the added N-acetylcysteine was present in the cell, N-acetylcysteine conjugate of acetaminophen was not formed. Instead, only large amounts of GSH conjugate of the drug was produced. Thus, it is concluded that the added N-acetylcysteine is taken up and utilized for resynthesis of GSH. In turn, this resynthesized GSH contributes to the protection against cytotoxicity inducible with hepatotoxic drugs.

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Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Interaction between Metformin and (-)-Epigallocatechin-3-gallate

  • Ko, Jeong-Hyeon;Jang, Eun-Hee;Park, Chang-Shin;Kim, Hyoung-Kwang;Cho, Soon-Gu;Shin, Dong-Wun;Yi, Hyeon-Gyu;Kang, Ju-Hee
    • Molecular & Cellular Toxicology
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    • 제5권4호
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    • pp.298-303
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    • 2009
  • (-)-Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), a major flavonoid in green tea has multiple health benefits including chemoprevention, anti-inflammatory, anti-diabetic, and anti-obesity effects. In connection with these effects, EGCG can be a candidate to help the treatment of metabolic diseases. Metformin is a widely used anti-diabetic drug regulating cellular energy homeostasis via AMP-activated protein kinase (AMPK) activation. Therefore, the combination of metformin with EGCG may have additive or synergistic effects on treatment of type 2 diabetes. Nevertheless, there is no report for the pharmacokinetic and/or pharmacodynamic interaction of EGCG with metformin. Here, we evaluated the pharmacokinetic and pharmacodynamic interaction between metformin and EGCG in rats. Pharmacokinetics parameters of metformin were measured after oral administration of metformin in rats pre-treated with EGCG (10 mg/kg) or saline for 7 days. The results showed that there is no significant difference in pharmacokinetic parameters between saline control and EGCG-treated group. In addition, the hepatic AMPK activation by metformin in EGCG-treated rats was also similar to the control. The lack of additive effects of EGCG on AMPK activation or intracellular uptake of metformin was also evaluated in cells in the presence or absence of EGCG. Treatment of HepG2 cells with EGCG inhibited the metformin-induced AMPK activation. Combined results suggested that EGCG has no effect on the pharmacokinetics of metformin but may contribute to metformin action.

미세조류 유래 astaxanthin의 항염증 및 항산화 효과 (Anti-Inflammatory and Antioxidant Effect of Astaxanthin Derived from Microalgae)

  • 곽태원;차지영;이철원;김영민;유병홍;김성구;김종명;박성하;안원근
    • 생명과학회지
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    • 제21권10호
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    • pp.1377-1384
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    • 2011
  • Astaxanthin (ATX)은 다양한 생명체에서 생성되는 카로티노이드 색소이다. 본 연구에서는 ATX가 RAW264.7 cell에서 LPS에 의한 inducible nitric oxide synthase (iNOS), nitric oxide (NO), 염증성 사이토카인, nuclear factor-kappa B (NF-${\kappa}B$)와 reactive oxygen species (ROS)의 생성을 억제 시키는 지 또한, superoxide radical 소거능이 있는 지를 조사하였다. iNOS와 NF-${\kappa}B$는 immunoblot analysis로, interleukin (IL)-6와 tumour necrosis factor-${\alpha}$ (TNF-${\alpha}$)는 ELISA 법으로 분석하였다. NO 양은 nitrite의 양을 측정하였고, ROS는 2',7'-dichlorodihydrofluorescin diacetate (DCFH-DA) 법으로 superoxide radical 소거능은 superoxide radical scavenging activity assay로 검증하였다. 100 ${\mu}M$의 ATX 농도에서 LPS로 유도된 NO, IL-6 및 TNF-${\alpha}$ 같은 염증성 사이토카인의 생성 뿐만 아니라 iNOS 및 NF-${\kappa}B$의 발현도 억제되었다. 특히, IL-6 및 TNF-${\alpha}$ 생성에 있어 ATX의 최대 억제율은 각각 65.2% 및 21.2% 이었으며 LPS로 유도된 NF-${\kappa}B$의 전사활성을 억제하였다. 이러한 현상은 세포질에서 핵으로 NF-${\kappa}B$의 전위를 억제하는 것과 관련이 있다. 또한, 25-100 ${\mu}M$의 ATX 농도에서 세포 내 ROS 생성을 억제하였으며, 5 mg/ml 농도의 ATX는 동일농도의 ${\alpha}$-tocopherol에 비해 superoxide radical 소거능이 1.33배 높았다. 이러한 결과들은 ATX가 대식세포에서 ROS 생성 및 NF-${\kappa}B$ 활성을 저해하므로 iNOS의 발현, NO 및 염증성 사이토카인의 생성을 억제하며, 또한 우수한 superoxide radical 소거능을 보유한다는 것을 나타내었다. 결론적으로, ATX가 항염증제 및 항산화제로서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

허혈양상화와 KATP 통로가 허혈후 재관류된 흰쥐의 골격근육에서 SOD 활성 및 apoptosis에 미치는 영향 (Effects of ischemic preconditioning, KATP channel on the SOD activation and apoptosis in ischemic reperfused skeletal muscle of rat)

  • 안동춘;백두진;양홍현
    • 대한수의학회지
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    • 제39권5호
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    • pp.878-895
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    • 1999
  • Ischemic preconditioing (IPC), i.e., a preliminary brief episode of ischemia and reperfusion, has been shown to reduce the cell damage induced by long ischemia and reperfusion. Superoxide radical which is produced during reperfusion after ischemia was recognized as a factor of the ischemic injury and it is dismutated into $H_2O_2$ and $O_2$ by two types of intracellular superoxide dismutase (SOD), Cu,Zn-SOD in cytoplasm and Mn-SOD in mitochondria. Recently oxygen free radicals are suggested to induce the apoptosis, however mechanism of the reduced apoptosis by ischemic preconditioing was unknown, while many studies performed in mammalian heart indicated that ATP-sensitive $K^+$ ($K_{APT}$) channel activation related with the protective effects. The aim of present study is to investigate 1) whether IP upregulate the Cu,Zn-SOD and Mn-SOD activities, and 2) whether ischemic preconditioning decreases apoptosis via $K_{APT}$ channel activation in timely reperfused skeletal muscle after long ishemia. The experimental animals, Sprague-Dawley rats weighing 250~300g, were divided into 8 groups; 1) control group, 2) ischemic preconditioning only groups, 3) pinacidil, a $K_{APT}$ channel opener, treatment only groups, 4) glibenclamide, a $K_{APT}$ channel blocker, treatment only groups, 5) ischemia groups, 6) ischemia after IPC groups, 7) ischemia and pinacidil treatment groups, and 8) IP and ischemia after glibenclamide pretreatment groups. Animals of the control group were administered with the vehicle (DMSO) alone. Pinacidil (1mg/kg) was administered intravenously 5 minutes after initiation of ischemia, and glibenclamide (0.5mg/kg) was injected intravenously 20 minutes before IPC. In rats that were ischemic preconditioned, the left common iliac artery was occluded for 5 minutes followed by 5 minutes of reperfusion by three times using vascular clamp. Ischemia was done by occlusion of the same artery for 4 hours. The specimens of left rectus femoris muscle were obtained immediately (0 hour), 12 hours, 24 hours after drug administrations, IP or ischemia and reperfusion. The immunoreactivities of SOD and its alterations were observed by use of sheep antihuman Cu,Zn-SOD and Mn-SOD antibodies on the $10{\mu}m$ cryosections. The incidencies of apoptosis were observed by TUNEL methods with in situ apoptosis detection kit on $6{\mu}m$ paraffine section. The results obtained were as follows : 1. After IPC, immunoreactivities of Cu,Zn-SOD mainly in the small-sized fibers were increased by 24 hours, that of Mn-SOD at 0 hour and 24 hours. 2. No significant changes in immunoreactivities of SOD was observed in the pinacidil and in the glibenclamide treatment only groups, and in the ischemia only groups. 3. The immunoreactivities of the Cu,Zn-SOD were increased in the ischemia after IPC groups and the ischemia and pinacidil treatment groups. 4. The immunoreactivities of the Cu,Zn-SOD in the IPC and ischemia after glibenclamide pretreatment groups were not increased except for the 12 hours reperfusion group. But, Mn-SOD immunoreactivities were increased in the 0 hours, 12 hours and 24 hours after reperfusion. 5. In the control group, the IPC only groups, and the pinacidil treatment only groups, negative or trace apoptotic reactions were observed, but the positive apoptotic reaction occured in the glibenclamide treatment groups. 6. Moderate or many number of apoptosis were revealed in the ischemia groups, and also the IPC and ischemia after glibenclamide pretreatment group except for 12 hours and 24 hours after reperfusion. However, the incidence of apoptosis was decreased in the ischemia after IPC groups and in the ischemia and pinacidil treatment groups. 7. There is a coincidence between the increase of Cu,Zn-SOD immunoreactivities and the decrease of apoptosis in the presence of ischemia and reperfusion. These results suggest that the protective effects of ishemic preconditioing may related to the SOD activation, and the ischemic preconditioning decreases the apoptosis partially via $K_{APT}$ channel activation in timely reperfused rat skeletal muscle. It is also suggested that inhibition of apoptosis by IPC may related with the SOD activation.

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