• Biomolecules & Therapeutics
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• 제26권6호
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• pp.568-575
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• 2018

In order to discover lifespan-extending compounds made from natural resources, activity-guided fractionation of Zingiber officinale Roscoe (Zingiberaceae) ethanol extract was performed using the Caenorhabditis elegans (C. elegans) model system. The compound 6-gingerol was isolated from the most active ethyl acetate soluble fraction, and showed potent longevity-promoting activity. It also elevated the survival rate of worms against stressful environment including thermal, osmotic, and oxidative conditions. Additionally, 6-gingerol elevated the antioxidant enzyme activities of C. elegans, and showed a dose-depend reduction of intracellular reactive oxygen species (ROS) accumulation in worms. Further studies demonstrated that the increased stress tolerance of 6-gingerol-mediated worms could result from the promotion of stress resistance proteins such as heat shock protein (HSP-16.2) and superoxide dismutase (SOD-3). The lipofuscin levels in 6-gingerol treated intestinal worms were decreased in comparison to the control group. No significant 6-gingerol-related changes, including growth, food intake, reproduction, and movement were noted. These results suggest that 6-gingerol exerted longevity-promoting activities independently of these factors and could extend the human lifespan.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제32권1호
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• pp.77-83
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• 2024

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease characterized by neuronal cell death and memory impairment. Corticosterone (CORT) is a glucocorticoid hormone produced by the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in response to a stressful condition. Excessive stress and high CORT levels are known to cause neurotoxicity and aggravate various diseases, whereas mild stress and low CORT levels exert beneficial actions under pathophysiological conditions. However, the effects of mild stress on AD have not been clearly elucidated yet. In this study, the effects of low (3 and 30 nM) CORT concentration on Aβ_25-35-induced neurotoxicity in SH-SY5Y cells and underlying molecular mechanisms have been investigated. Cytotoxicity caused by Aβ_25-35 was significantly inhibited by the low concentration of CORT treatment in the cells. Furthermore, CORT pretreatment significantly reduced Aβ_25-35-mediated pro-apoptotic signals, such as increased Bim/Bcl-2 ratio and caspase-3 cleavage. Moreover, low concentration of CORT treatment inhibited the Aβ_25-35-induced cyclooxygenase-2 and pro-inflammatory cytokine expressions, including tumor necrosis factor-α and interleukin-1β. Aβ_25-35 resulted in intracellular accumulation of reactive oxygen species and lipid peroxidation, which were effectively reduced by the low CORT concentration. As a molecular mechanism, low CORT concentration activated the nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, a redox-sensitive transcription factor mediating cellular defense and upregulating the expression of antioxidant enzymes, such as NAD(P)H:quinone oxidoreductase, glutamylcysteine synthetase, and manganese superoxide dismutase. These findings suggest that low CORT concentration exerts protective actions against Aβ_25-35-induced neurotoxicity and might be used to treat and/or prevent AD.

• 생명과학회지
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• 제28권2호
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• pp.207-215
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• 2018

염증 반응과 산화적 스트레스는 다양한 질환의 발생과 진행에 중요한 역할을 담당한다. 따라서 염증과 산화적 스트레스를 동시에 억제할 수 있는 소재의 발굴은 인체 질환 제어에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 본 연구의 목적은 RAW 264.7 대식세포에서 검은콩 품종인 소청자와 소청2호 추출물이 염증성 및 산화적 스트레스에 미치는 영향을 알아보기 위함이다. 본 연구의 결과에 의하면 소청자 및 소청2호 추출물은 LPS에 의한 iNOS와 COX-2의 발현을 억제하여 NO와 $PGE_2$의 생성을 억제하였으며, $TNF-{\alpha}$, $IL-1{\beta}$와 같은 염증성 cytokine의 분비와 발현을 감소시켰다. 또한 소청자 및 소청2호 추출물은 LPS로 자극된 세포 내 ROS 축적을 유의적으로 차단시켰고, Nrf2와 HO-1 발현을 증가시켰다. 또한 LPS에 의해 유도된 MAPKs의 활성화도 소청자 및 소청2호 추출물에 의하여 억제되었다. 결론적으로 소청자 및 소청2호 추출물은 RAW 264.7 대식세포에서 MAPKs 경로를 차단시킴으로써 LPS-유도 염증 및 산화 반응에 대한 보호 역할을 할 수 있으며, 이러한 효과에는 최소한 Nrf2/HO-1 경로 활성화가 관련되어 있었다. 이러한 결과를 고려해 볼 때 소청자 및 소청2호 추출물은 대식세포의 과다 활성화로 인한 염증성 및 산화적 반응 차단에 잠재적인 효과가 있음을 일 수 있었다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제46권3호
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• pp.327-337
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• 1999

연구배경: 활성산소종(reactive oxygen species)은 발암 기전의 여러 단계 과정에 관여한다. 대부분의 종양 세포주 및 종양 조직내의 종양 세포는 활성산소종을 생성하는 반면 종양 세포의 catalase, Mn- 및 CuZn-SOD등 기존 항산화 단백의 활성도는 대부분 저하되어 있다. 이로 인한 종양 조직내의 지속적인 산화 스트레스는 종양의 국소 침습 및 전이를 촉진한다. 12-kDa thioredoxin은 glutathione 및 glutaredoxin과 함께 세포내 산화-환원 전위를 조절하여 세포 활성, 증식, 분화 및 산화-환원에 의한 아포토시스 조절에 관여하는 것으로 알려져 있다. 한편 histiocytic lymphoma 세포 (U937, human)에서 14-kDa 및 10-kDa의 eosinophilic cytotoxic enhancing factor(ECEF)로 정제되었으며 호산구 자극의 생물학적 기능은 10-kDa에서 20배 이상 높은 것으로 알려져 있다. 성인 T-세포백혈병, 자궁경부상피세포암 및 간세포암에서 thioredoxin 양이 증가 되어 있고 폐암에서는 thioredoxin mRNA가 증가되어 있는 것으로 알려져 있다. 이에 폐암 조직과 주위 정상 조직을 비교하여 catalase, CuZn-SOD 및 glutathione peroxidase 등 기존 항산화 단백과 thioredoxin 발현 변화를 비교 관찰하고 대식세포에서 산화 스트레스 및 내독소에 의한 thioredoxin 발현 변화를 관찰하고자 하였다. 방 법: 동일한 환자의 폐암 조직과 주변의 정상 폐 조직을 immunoblot 분석으로 catalase, CuZn-SOD, glutathione peroxidase 및 thioredoxin 발현을 비교 관찰하였으며 대식세포인 mouse monocyte-macrophage 세포 (RAW 264.7)에 5 ${\mu}M$ menadione 및 1 ${\mu}g/ml$ endotoxin을 처치하여 thioredoxin 발현을 관찰하였다. 결 과: Immunoblot 분석상 12-kDa의 thioredoxin 발현은 폐암 조직에서 정상 폐조직과 비교하여 의미있는 증가를 보였으나 catalase 및 CuZn-SOD의 발현은 폐암 조직에서 정상 폐조직과 비교하여 감소하였고 glutathione peroxidase의 발현은 일정 하지 않은 변화를 보였다. 절단형(truncated) thioredoxin 역시 폐암에서 증가하였다. Mouse monocyte-macrophage cells에 5 ${\mu}M$ menadione 및 1 ${\mu}g/ml$ endotoxin을 처치하였을때 thioredoxin 발현은 12시간에 최고로 증가하여 48 시간까지 지속되었다. 결 론: 폐암에서 기존의 항산화 단백과는 달리 12-kDa 및 절단형 thioredoxin 발현이 증가하며 이는 종양 조직내의 지속적인 산화 스트레스와 밀접한 연관이 있다. 특히 절단형 thioredoxin의 생물학적 기능을 고려할 때 절단형 thioredoxin 발현 증가는 종양 세포 증식을 통한 종양 성장에 더욱 의미있는 역할하리라고 생각된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권8호
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• pp.1112-1121
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• 2019

Objective: Gram-negative bacteria lipopolysaccharide (LPS) has been reported to be associated with uterine impairment, embryonic resorption, ovarian dysfunction, and follicle retardation. Here, we aimed to investigate the toxic effects of LPS on the maturation ability and parthenogenetic developmental competence of bovine oocytes. Methods: First, we developed an in vitro model to study the response of bovine cumulusoocyte complexes (COCs) to LPS stress. After incubating germinal vesicle COCs in $10{\mu}g/mL$ of LPS, we analyzed the following three aspects: the expression levels of the LPS receptor toll-like receptor 4 (TLR4) in COCs, activities of intracellular signaling protein p38 mitogen-activated protein kinase (p38 MAPK) and nuclear factor-kappa B (NF-${\kappa}B$); and the concentrations of interleukin (IL)-$1{\beta}$, tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$, and IL-6. Furthermore, we determined the effects of LPS on the maturation ability and parthenogenetic developmental competence of bovine oocytes. Results: The results revealed that LPS treatment significantly elevated TLR4 mRNA and protein expression levels in COCs. Exposure of COCs to LPS also resulted in a marked increase in activity of the intracellular signaling protein p-p38 MAPK and NF-${\kappa}B$. Furthermore, oocytes cultured in maturation medium containing LPS had significantly higher concentrations of the proinflammatory cytokines IL-$1{\beta}$, TNF-${\alpha}$, and IL-6. LPS exposure significantly decreased the first polar body extrusion rate. The cytoplasmic maturation, characterized by polar body extrusion and distribution of peripheral cortical granules, was significantly impaired in LPS-treated oocytes. Moreover, LPS exposure significantly increased intracellular reactive oxygen species levels and the relative mRNA abundance of the antioxidants thioredoxin (Trx), Trx2, and peroxiredoxin 1 in oocytes. Moreover, the early apoptotic rate and the release of cytochrome C were significantly increased in response to LPS. The cleavage, morula, and blastocyst formation rates were significantly lower in parthenogenetically activated oocytes exposed to LPS, while the incidence of apoptotic nuclei in blastocysts was significantly increased. Conclusion: Together, these results provide an underlying mechanism by which LPS impairs maturation potential in bovine oocytes.

• 대한한방부인과학회지
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• 제28권2호
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• pp.40-54
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• 2015

Objectives : In the theory of Korean medicine, Citri Reticulatae Viride Pericarpium (CRVP) can soothe the liver to break qi stagnation, eliminate mass and relieve dyspepsia. This study was carried out to investigate the effects of CRVP on the apoptotic cell death in breast cancer cells. Methods : In the present experiment, the effects of CRVP on proliferation rates, type of cell death, cell cycle distribution, and intracellular oxidative stress were investigated using MDA-MB-231 cells in vitro. In addition, the effects on expression levels of caspase 3, caspase 9, Bax and Bcl-2 were also investigated. Results : Treatment with CRVP decreased proliferation rates in a dose dependent manner. ID50 (50% inhibitory dosage) was 175.4 μg/ml. In the CRVP treated group, cell volumes showed smaller than non-treated normal. In addition, CRVP increased percentage of apoptotic and sub G1 arrested cells respectively. 200 μg/ml of CRVP treatment increased intracellular ROS level significantly. Finaly the expression level of caspase 3 and Bax/Bcl-2 ratio were elevated by treatment with CRVP respectively. Conclusions : These results suggest that CRVP can trigger intrinsic apoptotic pathway in MDA-MB-231 cells.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제62권4호
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• pp.347-353
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• 2019

Stings of jellyfish, which frequently occur in a warm season, cause severe pain, inflammation and sometimes irreversible results such as the death. Harmful venoms from jellyfish, therefore, have been studied for finding the therapeutic agents to relieve pain or to neutralize toxic components. However, it is still unclear if and how jellyfish venom reveal neuronal toxicity even though pain induction seems to result from the activation of nociceptors such as nerve endings. In this study, using HT-22 cell line, we investigated neurotoxic effects of the venom of Chrysaora pacifica (CpV) which appears in South-East ocean of Korea. In 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide assay, CpV significantly reduced the viability of HT-22 cells in a dose-dependent manner. Additionally, in 2',7'-Dichlorofluorescin diacetate fluorescence test under the culture condition lacking dominant inflammatory factors, CpV remarkably increased the production of intracellular reactive oxygen species (ROS). Reduced responsive fluorescence to Rhodamine123 and increased expression of intracellular cytochrome c were also observed in HT-22 cells treated with CpV. These indicate that CpV-reduced viability of HT-22 cells may be due to the activation of apoptotic signalings mediated with oxidative stress and mitochondrial dysfunction. Furthermore, removing Ca²⁺ ion or adding N-acetyl-Lcystein remarkably blocked the CpV effect to reduce the viability of HT-22 cells. The findings in this study clearly demonstrate that CpV may activate Ca²⁺-mediated ROS signalings and mitochondrial dysfunction resulting in neuronal damage or death, and suggest that blocking Ca²⁺ pathway is a therapeutic approach to possibly block toxic effects of jellyfish venoms.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제34권2호
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• pp.49-54
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• 2009

Mitochondrial DNA (mtDNA) deletion is a well-known marker for oxidative stress and aging and also contributes to their unfavorable effects in cultured cells and animal tissues. This study was conducted to investigate the effect of ionizing radiation (IR) on mtDNA deletion and the involvement of reactive oxygen species (ROS) in this process in human lung fibroblast (IMR-90) cells. Young IMR-90 cells at population doubling (PD) 39 were irradiated with $^{137}Cs$ $\gamma$-rays and the intracellular ROS level was determined by 2',7'-dichlorofluorescein diacetate (DCFH-DA) and mtDNA common deletion (4977bp) was detected by nested PCR. Old cells at PD 55 and $H_2O_2$-treated young cells were compared as the positive control. IR increased the intracellular ROS level and mtDNA 4977 bp deletion in IMR-90 cells dose-dependently. The increases of ROS level and mtDNA deletion were also observed in old cells and $H_2O_2$-treated young cells. To confirm the increased ROS level is essential for mtDNA deletion in irradiated cells, the effects of N-acetylcysteine (NAC) on IRinduced ROS and mtDNA deletion were examined. 5 mM NAC significantly attenuated the IR-induced ROS increase and mtDNA deletion. These results suggest that IR induces the mtDNA deletion and this process is mediated by ROS in IMR-90 cells.

• 생명과학회지
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• 제33권10호
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• pp.776-782
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• 2023

Silymarin은 간 보호, 항산화, 항염, 항암 등 다양한 생리 활성을 나타내는 것으로 보고되었고, 본 연구에서는 산화 스트레스에 대한 항산화 잠재력과 그 기전을 세포 생존력 및 활성산소종 생성 분석과 Western blot 분석을 통해 RAW 264.7 세포에서 알아보고자 하였다. Silymarin은 세포 독성 없이 lipopolysaccharide(LPS)에 의해 자극된 세포 내 활성산소종을 농도 의존적으로 소거하였다. 그리고 항산화 효과를 보여주는 것으로 알려진 제2상 효소 중 하나인 heme oxygenase (HO)-1의 발현은 silymarin 처리에 의해 강하게 유도되었다. 또한 silymarin 처리는 항산화 효소의 전사인자인 nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor (Nrf)-2의 발현을 유의미하게 유도하였고, 이는 HO-1 발현증가와 일치하였다. 세포내 산화와 환원 항상성 조절과 관련된 신호 전달물질인 mitogen activated protein kinase (MAPK)와 phosphoinositde 3-kinase (PI3K)의 인산화 정도 또한 Western blot으로 분석하였고, 그 결과 silymarin 은 p38 MAPK 인산화에 의해 HO-1 발현을 유도하는 것으로 나타났다. 그리고 tert-butyl hydroperoxide (t-BHP)를 이용하여 세포내 지질 과산화를 유도함으로써 silymarin에 의해 유도된 HO-1의 항산화 효과를 확인하였다. 그 결과 silymarin 처리에 의해 세포사멸이 유의적으로 억제되었고, p38의 선택적 저해제를 처리한 세포군에서는 t-BHP에 의해 유의적인 세포사멸이 발생하였다. 이 결과를 통해 silymarin은 Nrf-2/p38 MAPK 신호 전달 경로를 통해 HO-1의 발현을 유도하고, 이를 통해 항산화 효과를 높이는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.1-9
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• 2006

도처에 분포하는 peroxiredoxins (Prxs)은 세포 내 방어신호전달 과정에서 다양한 기능을 하는 것으로 나타났다. Prxs는 크게 typical 2-Cys Prx, atypical 2-Cys Prx와 1-Cys Prx의 세 부류로 분류되는데, 이것들은 cysteine 잔기의 수와 촉매기전에 따라 구분된다. 세 종류의 단백질 중, N-말단에 peroxidatic cysteine 잔기를 포함하는 typical 2-Cys Prx는 $H_2O_2$ 분해과정 동안 과산화물-의존적인 sulfenic acid로의 산화와 thiol-의존적 환원과정이 순환되어 일어난다. Sulfenic acid는 고농도의 $H_2O_2$와 Trx, Trx reductase와 NADPH를 포함하는 촉매 요소의 존재하에 cysteine sulfenic acid로 과산화 될 수 있다 과산화된 2-Cys Prx는 ATP 의존성 효소인 sulfiredoxin의 작용에 의해 천천히 환원된다. 세포가 강력한 산화나 열 충격 스트레스에 노출되면, 2-Cys Prx는 LMW 단백질에서 HMW complex로 구조를 변화시켜 peroxidase에서 chaperone으로 기능의 전환을 일으킨다. 2-Cys Prx의 C-말단 부분 역시 이러한 구조적 전환에 중요한 역할을 한다. 따라서, C-말단이 잘려진 단백질은 과산화가 되지 않고 단백질의 구조와 기능이 조절될 수 없다. 이러한 반응들은 활성 자리인 peroxidatic cysteine 잔기에 의해 일차적으로 유도되며, 그것은 세포에서 '$H_2O_2$ sensor' 로서 작용하다. 2-Cys Prx의 가역적인 구조와 기능 변화는 세포가 외부자극에 적응하는 수단으로 작용하며, 아마도 세포내 방어신호체계를 활성화 시키는 것으로 생각된다. 특히, chloroplast에 존재하는 식물 2-Cys Prx는 촉매반응 동안 주된 구조적인 변화를 나타내는 역동적인 단백질 구조를 가지고 있어서, 산화-환원 의존적으로 super-complex를 형성하고 가역적으로 thylakoid membrane에 부착한다.