• 제목/요약/키워드: mouse model

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Db/db 마우스 모델에 있어서 한약재조성물의 혈당 및 혈장 콜레스테롤 개선효과 (Amelioration of Plasma Glucose and Cholesterol levels in Db/db Mice by a Mixture of Chinese Herbs)

  • 이재헌;조창우;한상복;황지연;강민정;주희정;김미은;서영주;김정인
    • 한국약용작물학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.225-230
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    • 2008
  • 흰양삼, 황기, 감초, 구기자, 뽕나무잎, 갈근, 하고초, 오갈피,오미자, 황금, 산약, 황정, 작약, 생지를 1 : 0.7 : 0.4 : 0.7 : 0.4 :0.7 : 1.1 : 0.9 : 0.4 : 0.4 : 0.7 : 0.7 : 0.9 : 0.9의 비율로 함유한 한약재 조성물의 혈당 및 지질대사 개선효과를 제2형 당뇨동물 모델인 db/db 마우스에 있어서 조사하였다. In vitro에서 한약 재조성물 메탄올 추출물의 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 측정한 결과, 경구 혈당강하제로 사용중인 아카보스 (20.7%)에 비해 높은 저해활성 (25.2%)을 나타내었다. 4주령의 수컷 db/db 마우스 (C57BL/KsJ, n = 14)를 1주간의 적응기간이 지난 후 2군으로 나누어 대조군에게는 AIN-93G diet를 기본으로 한 basal diet를, 실험군에게는 동결건조된 한약재조성물 가루를 식이의 10% 수준으로 함유한 식이를 6주간 제공하였다. 한약 재조성물의 섭취는 실험동물의 체중 및 식이 섭취량에 유의적인 영향을 주지 않았으나 공복 혈당 (442.5 ${\pm}$ 36.0mg/dL)을 대조군 (489.8 ${\pm}$ 34.6mg/dL)에 비해 유의적으로 감소시켰다 (p < 0.05). 또한 한약재조성물 섭취군의 혈장 콜레스테롤 (159.2 ${\pm}$ 18.4mg/dL) 농도는 대조군 (185.4 ${\pm}$ 13.7mg/dL)에 비해 유의적으로 감소하였으며 (p < 0.05), 혈장 중성지방 농도는 한약재 조성물 섭취군 (99.4 ${\pm}$ 15.0mg/dL)이 대조군 (108.8 ${\pm}$11.0mg/dL)에 비해 낮아지는 경향을 나타내었다. 따라서 한약 재조성물의 섭취는 당뇨동물모델에 있어서 혈당 및 혈장 콜레스테롤 농도를 감소시켜, 당뇨병 개선 및 당뇨합병증 예방에 기여할 것으로 사료된다.

온열 요법 후 종양 내 주입한 수지상 세포의 국소 및 원격 항종양 효과 (Intratumoral Administration of Dendritic Cells Combined with Hyperthermia Induces Both Local and Systemic Antitumor Effect in Murine Tumor Models)

  • 권병현;김원택;김용간;김동원
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제24권1호
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    • pp.51-57
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    • 2006
  • 목적: 마우스 대퇴부에 심은 종양에 43 도의 열을 가한 뒤 수지상 세포를 종양내에 주입하여 국소 및 원격 항종양 효과를 관찰하였다. 대상 및 방법 : 마우스 우측 대퇴부에 MCA-102 fibrosarcoma를 피하로 주입하여 종양을 만들었고, 7일째는 반대편 대퇴부에도 주입하여 종양을 만들었다. 종양 세포를 접종한 지 7 일째 약 6 mm 가 된 종양에 43도의 열을 30 분간 가하고 골수 유래 미성숙 동종 수지상 세포를 종양내에 직접 주입하고, 이를 1 주 간격으로 2회 더 시행했다. $3{\sim}4$일 간격으로 양측 대퇴부의 종양의 크기를 측정하여 국소 및 원격 항종양 효과를 평가하였다. 또한 종양 특이적 면역 반응을 평가하기 위해 마우스의 비장 세포를 분리하여 cytotoxicity를 측정하였다. 결과 : 온열치료는 apoptosis를 유도하고 heat shock protein 발현을 증가시켰고, 6시간 경에 최고치를 보였다. 치료한 국소 종양에 있어서 온열 요법 단독만으로 종양의 성장을 억제했지만, 온열 요법 후 수지상세포를 주입했을 때는 그 성장 억제 효과는 온열요법 단독의 효과보다 높게 나왔다. (p<0.05). 한편 치료하지 않은 원 격종양에 있어서도 온열 요법 단독으로 원격 종앙의 성장 억제 효과를 보였으며 온열 요법 후 수지상 세포 를 주입했을 때도 원격 종양의 성장 억제 효과가 온열 요법 단독보다 높았으나, 그 억제 정도가 온열 요법 단독과 비교하여 통계적인 차이는 없었다 (p>0.05). Cytotoxicity 검사에서 온열요법과 수지상 세포 복합 치료 군에서 가장 높은 세포살해능을 보였고 (p<0.05), 이러한 면역 반응은 종양 특이적이었다. 결론 : 온열요법으로 apoptosis 와 heat shock protein 을 유도하고 종양내에 동종의 미성숙 수지상 세포를 주입하여 국소 및 원격 종양에 높은 항종양 효과를 유도할 수 있었다. 이러한 새로운 치료법은 암 치료에 응용 될 수 있을 것이다.

톳 분획물이 조골세포의 증식 및 분화에 미치는 영향 (Effect of Hijikia fusiforme Fractions on Proliferation and Differentiation in Osteoblastic MC3T3-E1 Cells)

  • 전민희;김미향
    • 생명과학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.300-308
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    • 2011
  • 톳은 새로운 생리활성 물질을 생산할 수 있는 소재로 각광받고 있으며, mouse calvaria 유래의 MC3T3-E1 세포는 골세포의 세포 활성과 관련된 연구에서 유용하게 이용되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 MC3T3-E1 세포를 이용하여 톳 분획물이 세포 증식에 미치는 영향과 ALP 활성, 조골세포의 골 형성을 위한 필수 인자인 collagen 합성 및 조골세포의 표식인자인 골 석회화 형성능에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 각 분획물의 수율은 aqueous 분획물이 47.4%로 가장 높은 수율을 나타내었으며 다음으로 butanol 분획물, methanol 분획물 순으로 나타났으며, hexane 분획물이 4.7%로 가장 낮은 수율을 나타내어 극성 성분의 함유량이 더 높은 것으로 확인되었다. 톳분획물의 농도(1, 10 50, 100 ${\mu}g$/ml)에 따른 조골세포 성장에 미치는 영향을 MTT assay로 분석한 결과, 모든 분획물에서 대조군과 비교하여 120% 정도의 증식률을 나타내었다. 이는 선행연구자에 의한 대두 에탄올 추출물 실험 결과인 최고 117%의 세포 증식률과 비슷한 조골세포 증식유도 결과임을 확인할 수 있었다. 톳 분획물이 ALP 활성에 미치는 영향을 조사한 결과, 톳 분획물 중 hexane 분획물과 butanol 분획물이 조골세포의 ALP 활성을 증가시켰으며, 특히 butanol 분획물은 120% 이상의 ALP 활성을 증가시켜 조골세포의 분화에 영향을 줄 가능성이 제시 되었다. 톳 분획물이 조골세포의 collagen 합성에 미치는 실험결과에서 모든 분획물에서 유의적인 collagen 합성능력을 나타내었다. 또한 조골세포의 골 석회화 형성에 미치는 영향은 methanol 분획물을 제외한 다른 분획물에서 유의적인 형성능을 보였으며, 특히 butanol 분획물을 100 ${\mu}g$/ml 첨가하였을 때는 281.25%, aqueous 분획물을 100 ${\mu}g$/ml 첨가하였을 때는 240.46%로 높은 골 석회화 형성능을 나타냈다. 따라서 톳 분획물이 조골세포의 증식, ALP 활성, collagen 합성 및 골 석회화 형성을 촉진하여 골 생성에 영향을 줄 수 있는 것이 확인되었으며, 구체적인 기작 연구와 in vivo 연구가 병행된다면 골다공증 예방과 관련된 기능성 식품의 천연소재로 개발이 가능하리라 사료된다.

양면교잡(兩面交雜)에 의(依)한 Mouse 주요(主要) 형질(形質)의 결합능력(結合能力) 추정(推定) -II. 이유시(離乳時) 체중(體重)과 60일령(日齡) 체중(體重)에 대한 결합능력(結合能力) 추정(推定) (Estimation of Combining Abilities for Traits of Mice from Diallel Crosses -II. Estimation of Combining Abilities for Baby Weights at Weaning and at the Age of 60 Days)

  • 현병화;최광수
    • Current Research on Agriculture and Life Sciences
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    • 제4권
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    • pp.119-123
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    • 1986
  • 본(本) 연구(硏究)는 마우스의 이유시체중(離乳時體重) 및 60일령(日齡) 체중(體重)에 대한 유전자(遺傳子) 효과(效果)를 구명하기 위하여, BALB/c, CBA, C3H 및 C57BL의 4 계통(系統)을 양면교잡(兩面交雜)시켜 생산(生産)된 후대(後代) 343마리를 대상으로 조사(調査) 분석(分析)한 것이다. 공시(供試)된 마우스는 1984년(年) 11월(月)부터 1985년(年) 2월(月)까지 경북대학교(慶北大學校) 농과대학(農科大學) 부속동물사육장(附屬動物飼育場)에서 사육(飼育)되었으며, Harvey의 방법(方法)에 의하여 일반결합능력(一般結合能力), 모체효과(母體效果), 특수결합능력(特殊結合能力) 및 상반교잡(相反交雜) 효과(效果) 등(等)이 분석(分析)되었다. 일반결합능력(一般結合能力) 효과(效果)는 이유시체중(離乳時體重)에서 -0.6033~0.5298 그리고 60일령(日齡) 체중(體重)에서 -0.5086~1.0012로 추정(推定)되었으며, 두 형질(形質)에 대한 일반결합능력(一般結合能力) 효과(效果)는 BALB/c와 C57BL이 CBA와 C3H보다 우수하였다(P<0.05). 모체효과(母體效果)는 C3H가 BALB/c보다 크게 나타났다(P<0.05). 모체효과(母體效果)는 이유시체중(離乳時體重)에서 -0.9678~0.4609 그리고 60일령(日齡) 체중(體重)에서 -1.1886~0.7029로 추정(推定)되었다. 특수결합능력(特殊結合能力) 효과(效果)도 유의성(有意性)이 인정(認定)되었는데(P<0.05), 그 효과(效果) 추정치(推定値)는 이유시체중(離乳時體重)에서 -0.1999~0.3380 그리고 60일령(日齡) 체중(體重)에서 -0.4056~0.3317 이었다. 상반교잡(相反交雜) 효과(效果)는 BALB/c${\times}$C57BL 및 BALB/c${\times}$C3H에서 크게 나타났는데 이유시체중(離乳時體重)에 있어서 효과(效果) 추정치(推定値)는 각각(各各) -0.5049 및 0.4972 그리고 60일령(日齡) 체중(體重)에 있어서 효과(效果) 추정치(推定値)는 각각(各各) -1.0336 및 1.2793이었다.

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Dextran Sodium Sulfate 유발 장염 모델에서 루테올린의 치료효과 (Effect of the Flavonoid Luteolin for Dextran Sodium Sulfate-induced Colitis in NF-${\kappa}B^{EGFP}$ Transgenic Mice)

  • 장병익
    • Journal of Yeungnam Medical Science
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    • 제23권1호
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    • pp.26-35
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    • 2006
  • 전염증성 사이토카인의 분비를 조절하는 전사인자인 NF-${\kappa}B$는 염증성 장질환 환자의 대장 점막에서 발현이 증가되어 있다고 보고하고 있으며 이를 억제하여 대장의 염증을 억제하려는 연구가 진행 중이다. 루테올린은 다양한 한약제에 포함되어 있는 플라보노이드 중 하나로 항염증 및 항산화작용이 있다고 알려져 있으며 LPS 자극된 대식세포에서 TNF-${\alpha}$ 분비의 억제 뿐만 아니라 전사인자인 NF-kB의 발현을 억제하여 항염증작용을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 DSS을 이용한 염증성 장질환 모델에서 루테올린의 장염의 치료효과를 보고자 하였다. C57BL/6 NF-${\kappa}B^{EGFP}$ 쥐에게 2.5% DSS를 투여하여 장염을 유발하였으며 치료군(n=6)에서는 매일 루테올린(1 mg/kg, vol 0.1 ml)을 비위관을 통해 경구투여 하였으며, 비치료군(n=6)에서는 매일 같은 양의 vehicle(vol 0.1 ml)를 투여하여 정상대조군(n=6)과 비교하였다. 실험 기간 동안 질병활성도를 기록하였으며, 투약 6일 후 모든 쥐를 희생하여 대장을 분리하여 길이를 측정하고, 조직검사를 시행하였다. 또한 대장점막조직을 배양하여 m IL-12 p40의 분비를 측정하였고, 공초점 형광현미경하에서 EGFP 발현의 정도를 관찰하였다. 질병의 활성도의 관찰에서 치료군에서 2.7점, 비치료군에서 2.5점으로 양군 사이에 유의한 차이가 없어 루테올린에 대한 장염예방효과는 없었다. 또한 치료군과 비치료군에서 대장점막의 m IL-12 p40의 분비 각각 $535.2{\pm}198.2pg/ml$, $412.5{\pm}48.2pg/ml$ 로 양군 사이의 차이는 없었다. 흥미롭게도 EGFP 발현은 치료군에서 오히려 높게 나타났으며, 공초점 형광현미경관찰에서 대부분의 고유근층하 대식세포에서 증가되어 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과로 루테올린의 경구 투여는 DSS 유발 염증성 장질환 모델에서 대장 점막 염증을 억제하는 대체 요법으로써의 치료효과는 관찰할 수 없었으며, 향후 항염증작용이 있다고 알려져있는 플라보노이드 물질의 개발에 신중함이 있어야 할 것으로 사료된다.

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아밀로이드 베타(amyloid beta)로 유도된 인지장애 마우스 모델에서 갑주백목(Diospyros kaki) 추출물의 인지기능 및 뇌 신경세포 보호 효과 (Protective effect of Gabjubaekmok (Diospyros kaki) extract against amyloid beta (Aβ)-induced cognitive impairment in a mouse model)

  • 유슬기;김종민;박선경;강진용;한혜주;박효원;김철우;이욱;허호진
    • 한국식품과학회지
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    • 제51권4호
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    • pp.379-392
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    • 2019
  • 본 연구에서는 갑주백목 에탄올 추출물(ethanolic extraction from Diospyros kaki (Gabjubaekmok))을 이용하여 in vitro 항산화 활성과 더불어 $A{\beta}$로 유도된 인지기능 저하를 갖는 마우스 모델에서 인지기능 및 뇌 신경세포 보호 효과를 검증하였다. 갑주백목 추출물은 양성대조군과 비교하여 우수한 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거활성($IC_{50}=83.30$, $403.88{\mu}g/mL$) 및 MDA 생성 억제 활성($IC_{50}=62.10{\mu}g/mL$)을 보여주었고, in vitro 아세틸콜린 분해효소 억제 활성은 $312.82{\mu}g/mL$$IC_{50}$ 값을 나타내었다. 또한, MC-IXC 뇌 신경세포에 과산화수소를 처리하여 산화적 스트레스를 유발시킨 뇌 신경세포 사멸에 대해 보호 효과를 나타냈다. 갑주 백목 추출물의 인지기능 개선 효과를 확인하기 위하여 $A{\beta}$를 사용하여 인지기능 장애 마우스 모델을 수립하였으며, Y-미로, 수동 회피 및 Morris 수중 미로 실험과 같은 행동실험을 통해 인지 및 기억능력에 대한 개선 효과를 나타냈다. 이후 마우스 뇌조직에서의 아세틸콜린 함량의 증가 및 아세틸콜린 분해효소의 활성을 억제함으로써 cholinergic 시스템을 보호하였고, SOD, 환원형 GSH 및 MDA 함량 측정을 통해 항산화 시스템을 개선시켜줌을 확인하였다. 더불어 뇌 조직의 미토콘드리아에서 ROS의 생성 억제, MMP 보호 및 ATP 함량을 회복시켜주었으며, western blot 분석을 통해 $TNF-{\alpha}$와 같은 염증성 사이토카인을 억제시켜 줌으로써 면역반응에 관여하는 JNK의 인산화를 감소시키고 Akt 신호전달을 활성화시켜 세포자동 사멸화를 억제시키는 것으로 확인되었다. 마지막으로 HPLC 분석을 통해서 갑주백목의 주요 생리활성물질이 갈산으로 확인되었다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 갑주백목 에탄올 추출물은 뇌 조직에서의 cholinergic 및 항산화 시스템 보호효과를 통해 $A{\beta}$ 처리에 대하여 학습 및 기억 능력을 개선 시킬 수 있는 천연 소재로서의 가능성뿐만 아니라 $A{\beta}$ 및 과산화수소로부터 유발된 산화적 스트레스의 환경에서 뇌신경세포를 보호함으로써 알츠하이머성 질환과 같은 퇴행성 뇌신경질환을 예방할 수 있는 고부가가치 건강기능식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다.

한약재 식물 에탄올추출물을 이용한 인플루엔자 불활화백신 제작 (Preparation of an Inactivated Influenza Vaccine Using the Ethanol Extracts of Medical Herbs)

  • 조세희;이승훈;김선정;정유철;김예원;김주원;김수정;서승인;서동원;임재환;전세진;장요한
    • 생명과학회지
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    • 제32권12호
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    • pp.919-928
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    • 2022
  • 코로나-19 펜데믹에서 볼 수 있듯이, 새로운 바이러스 감염병의 출현은 전 세계적으로 공중보건에 심각한 우려를 발생시킨다. 특히, 항바이러스제 및 백신의 부재는 감염병의 피해를 더욱 증가시킨다. 식물 유래 천연물은 안전하고 효과적인 항바이러스제 개발의 주요 공급원이다. 본 연구는 한약재 식물의 에탄올추출물의 항바이러스 활성을 분석함으로써 안전성과 효능을 갖는 새로운 항바이러스제 후보물질을 발굴하는 것을 목표로 하였다. 10종의 한약재 에탄올추출물의 항산화활성과 세포독성을 분석한 후 로타바이러스, A형간염바이러스, 독감바이러스에 대한 광범위한 바이러스 사멸활성을 분석하였다. 특히, 마가목과 감초의 추출물은 독감바이러스에 대한 강력한 사멸활성을 나타내었다. 또한, 마가목과 감초의 추출물로 사멸된 독감바이러스의 백신효능과 방어효능을 마우스 모델에서 검증하였다. 추출물로 사멸된 바이러스는 높은 수준의 중화항체를 유도하였으며 야생형 바이러스 공격접종을 효과적으로 방어하는 우수한 백신효능을 나타내었다. 본 연구의 결과는 한약재 유래 천연물을 기반으로 하는 항바이러스제와 사백신 제조를 위한 바이러스 불활화제 개발에 활용될 수 있는 가능성을 제시한다.

코르티코스테론 및 멜라토닌 수치 조절을 통한 동애등에 물 추출물의 항스트레스 및 수면 개선 효과 (Anti-stress and Sleep-enhancing Effects of Ptecticus tenebrifer Water Extract Through the Regulation of Corticosterone and Melatonin Levels)

  • 오둘리;고해주;홍성현;김유진;오교녀;김영욱;배동혁
    • 생명과학회지
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    • 제32권8호
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    • pp.601-610
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    • 2022
  • 동애등에는 파리목(Diptera) 동애등에과(Stratiomyidae)에 속한다. 최근에 곤충 산업은 식품, 동물사료 및 환경개선 이점으로 주목받고 있다. 가바 및 멜라토닌은 수면 및 우울증 조절에 관여하며, 가바는 억제성 신경전달물질이며, 유산균에 의해 MSG가 가바로 생체전환되어 합성된다. 본 연구에서는 MSG를 동애등에에 급여하여 가바 생성이 증가된 동애등에 추출물을 사용하였다. 스트레스 및 불면증에 대한 작용은 코르티코스테론에 의해 유도된 ER 스트레스 및 만성 구속 스트레스(CRS)에 노출된 마우스 모델과 마우스에 펜토바르비탈(45 mg/kg)-유도 수면개선에 미치는 메커니즘에 대해 조사하여 확인하였다. 본 연구에서 MSG를 급여하지 않은 동애등에 추출물과 MSG를 급여한 동애등에 추출물을 HPLC-ELSD기기분석을 통해 GABA 피크를 확인한 결과, MSG를 급여한 동애등에 추출물에서만 GABA 피크가 나타남을 확인하였다. 또한, MSG를 급여한 동애등에 물 추출물 및 동애등에 70% 에탄올 추출물이 CORT에 의해 유도된 인산화된 ERK1/2 및 CREB의 하향 조절에 대해 보호함으로써 신경세포 보호 효과가 있을 확인하였다. 동애등에 물 추출물(300 mg/kg)은 CRS-노출된 마우스에서 혈청 코르티코스테론 수치를 유의적으로 감소시켰다. 더 나아가, 동애등에 물 추출물(100 및 300 mg/kg)는 혈청 멜라토닌 증가에 관여하여 펜토바르비탈(45 mg/kg)로 유도된 수면 행동에서 입면시간 감소 및 총 수면 시간을 증가시켰다. 결론적으로, 동애등에 물 추출물은 혈청 코르티코스테론 및 멜라토닌 수치를 조절함으로써 항스트레스 및 수면 향상 효과가 있는 것으로 사료된다.

8주 케톤체 투여가 마우스 지구성 운동수행능력과 골격근의 자가포식에 미치는 영향 (The Effects of 8-week Ketone Body Supplementation on Endurance Exercise Performance and Autophagy in the Skeletal Muscle of Mice)

  • 주정선;박민주;이달우;이동원
    • 생명과학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.242-251
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    • 2023
  • 마우스 모델을 사용하여, 8주 케톤체(베타-하이드록시뷰티레이트, β-HB)가 지구성 운동 수행능력과 골격근의 단백질 합성 및 분해에 미치는 영향을 조사하였다. 48마리의 수컷 ICR 마우스(8주령)를 무작위로 4개 그룹으로 나누었다: 비운동 통제군(Sed+Con), 비운동+베타-하이드록시뷰티레이트(Sed+β-HB), 운동 통제군(Exe+Con), 운동+베타-하이드록시뷰티레이트(Exe+β-.HB). β-HB 투여를 위해 β-HB를 PBS (150 mg/mL)에 용해시켜 8주 동안 매일 피하 주사(250 mg/kg)하였다. 운동 훈련을 위해 마우스는 8주 동안 20분 트레드밀 달리기 운동 훈련을 주 5일 수행하였다. 훈련은 10° 경사도에서 10 m/min 속도에서 5 min 동안 실시하고 나서, 매 1 min 마다 1 m/min의 속도를 나머지 15 min 동안 증가시켰다. 8주간의 처치 후, 내장 지방량과 골격근량, 혈액 매개변수, 자가포식 및 단백질 합성 마커가 분석되었다. 데이터는 SPSS 21 프로그램을 사용하여 ANOVA (p<0.05)로 분석되었다. Exe+β-HB 그룹의 혈중 젖산 수치는 모든 3개 그룹(Sed+Con, Sed+β-HB 및 Exe+β-HB)보다 유의하게 낮았다(p<0.05). Sed+Con 및 Exe+Con 그룹에 비해, 8주 Exe+β-HB 처치는 최대 달리기 수행 시간(탈진 시간)을 유의하게 증가시켰다(p<0.05). 8주 β-HB 투여는 마우스의 골격근에서 자가포식 유동과 자가포식 관련 단백질을 유의하게 감소시켰다(p<0.05). 반대로, β-HB와 지구력 운동 훈련의 조합된 처치는 단백질 합성(mTOR 신호 및 번역 속도)을 증가시켰다(p<0.05). 8주간의 β-HB 처치와 지구력 운동 훈련은 마우스 골격근에서 지구력 수행능력 증가, 단백질 합성 증가, 단백질 분해 감소 효과를 보여주었다.

Development of High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Mediated AuNP-liposomal Nanomedicine and Evaluation with PET Imaging

  • Ji Yoon Kim;Un Chul Shin;Ji Yong Park;Ran Ji Yoo;Soeku Bae;Tae Hyeon Choi;Kyuwan Kim;Young Chan Ann;Jin Sil Kim;Yu Jin Shin;Hokyu Lee;Yong Jin Lee;Kyo Chul Lee;Suhng Wook Kim;Yun-Sang Lee
    • 대한방사성의약품학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.9-16
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    • 2023
  • Liposomes as drug delivery system have proved useful carrier for various disease, including cancer. In addition, perfluorocarbon cored microbubbles are utilized in conjunction with high-intensity focused-ultrasound (HIFU) to enable simultaneous diagnosis and treatment. However, microbubbles generally exhibit lower drug loading efficiency, so the need for the development of a novel liposome-based drug delivery material that can efficiently load and deliver drugs to targeted areas via HIFU. This study aims to develop a liposome-based drug delivery material by introducing a substance that can burst liposomes using ultrasound energy and confirm the ability to target tumors using PET imaging. Liposomes (Lipo-DOX, Lipo-DOX-Au, Lipo-DOX-Au-RGD) were synthesized with gold nanoparticles using an avidin-biotin bond, and doxorubicin was mounted inside by pH gradient method. The size distribution was measured by DLS, and encapsulation efficiency of doxorubicin was analyzed by UV-vis spectrometer. The target specificity and cytotoxicity of liposomes were assessed in vitro by glioblastoma U87mg cells to HIFU treatment and analyzed using CCK-8 assay, and fluorescence microscopy at 6-hour intervals for up to 24 hours. For the in vivo study, U87mg model mouse were injected intravenously with 1.48 MBq of 64Cu-labeled Lipo-DOX-Au and Lipo-DOX-Au-RGD, and PET images were taken at 0, 2, 4, 8, and 24 hours. As a result, the size of liposomes was 108.3 ± 5.0 nm at Lipo-DOX-Au and 94.1 ± 12.2 nm at Lipo-DOX-Au-RGD, and it was observed that doxorubicin was mounted inside the liposome up to 52%. After 6 hours of HIFU treatment, the viability of U87mg cells treated with Lipo-DOX-Au decreased by around 20% compared to Lipo-DOX, and Lipo-DOX-Au-RGD had a higher uptake rate than Lipo-DOX. In vivo study using PET images, it was confirmed that 64Cu-Lipo-DOX-Au-RGD was taken up into the tumor immediately after injection and maintained for up to 4 hours. In this study, drugs released from liposomes-gold nanoparticles via ultrasound and RGD targeting were confirmed by non-invasive imaging. In cell-level experiments, HIFU treatment of gold nanoparticle-coupled liposomes significantly decreased tumor survival, while RGD-liposomes exhibited high tumor targeting and rapid release in vivo imaging. It is expected that the combination of these models with ultrasound is served as an effective drug delivery material with therapeutic outcomes.