• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제25권2호
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• pp.167-175
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• 2021

Far-infrared rays (FIR) are known to have various effects on atoms and molecular structures within cells owing to their radiation and vibration frequencies. The present study examined the effects of FIR on gene expression related to glucose transport through microarray analysis in rat skeletal muscle cells, as well as on mitochondrial biogenesis, at high and low glucose conditions. FIR were emitted from a bio-active material coated fabric (BMCF). L6 cells were treated with 30% BMCF for 24 h in medium containing 25 or 5.5 mM glucose, and changes in the expression of glucose transporter genes were determined. The expression of GLUT3 (Slc2a3) increased 2.0-fold (p < 0.05) under 5.5 mM glucose and 30% BMCF. In addition, mitochondrial oxygen consumption and membrane potential (ΔΨm) increased 1.5- and 3.4-fold (p < 0.05 and p < 0.001), respectively, but no significant change in expression of Pgc-1a, a regulator of mitochondrial biogenesis, was observed in 24 h. To analyze the relationship between GLUT3 expression and mitochondrial biogenesis under FIR, GLUT3 was down-modulated by siRNA for 72 h. As a result, the ΔΨm of the GLUT3 siRNA-treated cells increased 3.0-fold (p < 0.001), whereas that of the control group increased 4.6-fold (p < 0.001). Moreover, Pgc-1a expression increased upon 30% BMCF treatment for 72 h; an effect that was more pronounced in the presence of GLUT3. These results suggest that FIR may hold therapeutic potential for improving glucose metabolism and mitochondrial function in metabolic diseases associated with insufficient glucose supply, such as type 2 diabetes.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.3-10
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• 2021

지구온난화 및 기후변화에 대한 전문 연구기관인 IPCC에 따르면 인간은 기후 시스템에 영향을 끼치고 있다. 이러한 기후 시스템의 변화는 기존 생육환경을 변화시켜 농업 분야의 식재료 공급에 문제를 야기할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 수직형 팜은 안정적인 식재료의 공급을 위한 좋은 대안이 될 수 있다. 수직형 스마트 팜은 농작물의 생육환경 유지 및 관리에 깊은 관심을 쏟고 있음에도 불구하고 건축 공간에 온도, 습도, 조도, 산소, CO₂ 농도 등을 균일하게 구현하는 데에는 어려움이 있다. 공기의 균일성 확보를 위해 CFD 분석을 진행한 결과 주목할 만한 결과는 수직형 스마트 팜 내의 공기 균일성을 위해서는 적합한 CO₂ 농도를 장기간 지속적으로 분사하는 것이 유리하다는 것이다. 이 결과를 통해 수직형 스마트 팜에 최적화 된 생육환경 시스템을 효율적으로 계획할 수 있다. 본 연구를 기초로 수직형 스마트 팜의 최적화된 생육환경을 조성하여 효율적인 작물이 생산이 이루어진다면 농업 분야의 발전에 이바지 할 수 있을 것이다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제46권6호
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• pp.759-770
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• 2022

Background: Aerobic cellular respiration provides chemical energy, adenosine triphosphate (ATP), to maintain multiple cellular functions. Sirtuin 1 (SIRT1) can deacetylate peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 alpha (PGC-1α) to promote mitochondrial biosynthesis. Targeting energy metabolism is a potential strategy for the prevention and treatment of various diseases, such as cardiac and neurological disorders. Ginsenosides, one of the major bioactive constituents of Panax ginseng, have been extensively used due to their diverse beneficial effects on healthy subjects and patients with different diseases. However, the underlying molecular mechanisms of total ginsenosides (GS) on energy metabolism remain unclear. Methods: In this study, oxygen consumption rate, ATP production, mitochondrial biosynthesis, glucose metabolism, and SIRT1-PGC-1α pathways in untreated and GS-treated different cells, fly, and mouse models were investigated. Results: GS pretreatment enhanced mitochondrial respiration capacity and ATP production in aerobic respiration-dominated cardiomyocytes and neurons, and promoted tricarboxylic acid metabolism in cardiomyocytes. Moreover, GS clearly enhanced NAD⁺-dependent SIRT1 activation to increase mitochondrial biosynthesis in cardiomyocytes and neurons, which was completely abrogated by nicotinamide. Importantly, ginsenoside monomers, such as Rg1, Re, Rf, Rb1, Rc, Rh1, Rb2, and Rb3, were found to activate SIRT1 and promote energy metabolism. Conclusion: This study may provide new insights into the extensive application of ginseng for cardiac and neurological protection in healthy subjects and patients.

• BMB Reports
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• 제55권9호
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• pp.453-458
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• 2022

Diabetes mellitus (DM) is a serious disease in which blood sugar levels rise abnormally because of failed insulin production or decreased insulin sensitivity. Although many studies are being conducted for the treatment or early diagnosis of DM, it is not fully understood how mitochondrial genome (mtDNA) abnormalities appear in patients with DM. Here, we induced iPSCs from fibroblasts, PBMCs, or pancreatic cells of three patients with type 2 DM (T2D) and three patients with non-diabetes counterpart. The mtDNA mutations were detected randomly without any tendency among tissues or patients. In T2D patients, 62% (21/34) of iPSC clones harbored multiple mtDNA mutations, of which 37% were homoplasmy at the 100% mutation level compared to only 8% in non-diabetes. We next selected iPSC clones that were a wild type or carried mutations and differentiated into pancreatic cells. Oxygen consumption rates were significantly lower in cells carrying mutant mtDNA. Additionally, the mutant cells exhibited decreased production of insulin and reduced secretion of insulin in response to glucose. Overall, the results suggest that screening mtDNA mutations in iPSCs from patients with T2D is an essential step before pancreatic cell differentiation for disease modeling or autologous cell therapy.

• 생명과학회지
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• 제31권4호
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• pp.389-399
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• 2021

이 연구는 인간진피섬유아(HDF)세포에서 병풀 및 아시아티코사이드가 H₂O₂ 유래 세포주기 정지기, 미토콘드리아 활성 및 염증성 사이토카인에 미치는 영향을 조사하였다. 병풀 80% 메탄올 추출물, 에틸아세티이트 분획물 및 병풀의 대표물질인 아시아티코사이드를 사용하였다. 병풀 추추물, 에틸아세테이트 분획 및 아시아티코사이드로 처리한 세포는 낮은 수준의 TNF-α 및 IL-6을 분비하였고, 아시아티코사이드의 항산화 효과는 병풀 추출물 및 에틸아세테이트 분획물보다 높았다. 아시아티코사이드 처리는 미토콘드리아의 막포텐셜을 증가시키고, 미토콘드리아를 정상으로 되돌렸다. 스트레스 유도 후 에틸아세테이트 분획물 및 아시아티코사이드에 의해 미토콘드리아 산소 소비율이 증가하였고, TLR4-MyD88-TRAF6-p65 경로가 재감소하였다. 이러한 결과는 병풀 추출물, 에틸 아세테이트 분획 및 아시아티코사이드가 HDF 세포의 미토콘드리아 활성을 조절할 뿐 아니라 항산화 및 항염증에 효과 있음을 시사한다.

• 한국해양생명과학회지
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• 제7권1호
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• pp.45-51
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• 2022

대왕자바리의 대량생산을 위한 적정 염분을 구명하였다. 각 염분별 노출시킨 대왕자바리의 생존율은 0 psu에서 노출 4일째 모두 폐사하였으며, 염분 5 psu 이상에서 생존율은 100%였다. 성장률은 염분 5 psu 이상에서 염분 상승에 따라 체중과 체장은 모두 증가하였으며, 염분 30 psu(대조구)에서 성장률은 가장 높았다. 먹이섭취량은 염분이 하강함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 염분 3 psu에서 먹이섭취는 없었으며, 염분 20, 25 및 30 psu 간에 유의한 차이는 없었다. 염분별 혈액 삼투질농도는 염분 5~30 psu에서 341~368 mg Osmol/kg였다. 염분변화에 따른 산소소비율은 30 psu(대조구)에서 163.6±22.3 mg O₂/kg fish/h으로 유의하게 높았다. 염분변화에 따른 SOD, CAT 및 GSH-PX는 염분 15 psu에서 가장 높았다. 따라서 대왕자바리 생존 최저임계염분은 5 psu이며, 양성을 위한 적정 염분은 20~30 psu으로 추정된다.

• 한국국제농업개발학회지
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• 제23권5호
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• pp.497-502
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• 2011

브로콜리는 항암기능 및 항산화 물질로 알려진 글루코시놀레이트와 플라보노이드를 다량 함유하고 있어 최근 우리나라에서도 생산 및 소비가 급증하고 있는 채소이다. 그러나, 브로콜리는 신선 농산물 중에서 호흡율이 매우 높아 수확 후 품질 수명이 짧은 단점을 갖고 있다. 브로콜리의 수확 후 품질에 영향을 미치는 주요 요인으로는 화뢰의 황화현상, 시들음, 이취, 부패 등이 있으며, 1-MCP, 에탄올, UV-C, 열처리 등과 같은 수확 후 처리기술을 사용하여 우수한 품질을 유지하는 것이 가능하다. 특히 예냉과 저온저장을 포함하는 콜드체인 시스템은 저장 수명 연장 및 우수 품질을 유지하기 위한 가장 좋은 방법으로 제시되고 있다. 적정 저장 온도는 0℃, 상대 습도는 95~100%가 바람직하며, CA 저장 또는 MA포장을 통해 저장성을 높이는 방법으로 1-2% O₂+ 5--10% CO₂의 공기조성이 제시되고 있다. 건강채소로 각광받고 있는 브로콜리는 수확시기에 따라 가격변동성이 높고, 기후변화에 의한 생산량 예측이 어려워 저장에 따른 품질 유지가 재배농가의 소득에 직접적인 영향을 미친다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구는 브로콜리의 수확에 따른 생리적 변화 특성을 이해하고, 저장방법 및 유통 단계별 품질 저하를 최소화 할 수 있는 종합적인 관리방법의 연구동향을 파악하고자 하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제41권3호
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• pp.705-720
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• 2024

본 연구는 12주 복합운동 프로그램이 비만 중년 여성의 심혈관계 기능과 심전도 기반의 ST 분절 및 QRS에 미치는 영향을 알아보기 위하여 중년 여성 24명을 무작위 배정하였다. 결과에 대한 분석은 집단 내 및 기간·집단 간 차이 검증을 실시하였다. 심혈관계 기능에서 심근 산소소비량은 실험군에서 안정단계와 운동 중 최고 강도 단계에서 유의한 감소가 나타났으며, 안정 시 집단·기간 간 상호작용 역시 나타났다. 심박수 회복률은 실험군에서 회복기 2분에 유의한 감소가 나타난 반면 대조군에서는 반대로 유의한 증가가 나타났다. 수축기 혈압에서는 실험군이 유의하게 감소한 것으로 나타났으며, 집단·기간 간 상호작용 역시 나타났다. 이완기 혈압은 실험군 대조군 모두 변화가 없었으며, 맥압에서는 회복기 3분 단계에서 실험군에서만 통계적으로 유의한 감소가 나타났다. 심전도의 경우 QRS 높이는 실험군이 안정 시, 회복기 3분, 6분, 9분에서 대부분 유의한 증가를 나타낸 반면 QRS 기간은 실험군 대조군 모두 유의한 차이가 없었으며, ST 분절 높이는 실험군에서 안정 시에 유의하게 증가한 것으로 나타났다. 따라서 본 연구의 결과를 종합해 보면 12주 복합운동 프로그램은 비만 중년여성의 심혈관계 기능과 심전도에서 심실의 수축력 향상과 심근의 허혈을 개선하는데 긍정적인 효과가 있다고 사료된다.

• Oncology Letters
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• 제42권5호
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• pp.2149-2158
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• 2019

Primary refractory acute myeloid leukemia (AML) and early recurrence of leukemic cells are among the most difficult hurdles to overcome in the treatment of AML. Moreover, uncertainties surrounding the molecular mechanism underlying refractory AML pose a challenge when it comes to developing novel therapeutic drugs. However, accumulating evidence suggests a contribution of phosphatase and tensin homolog (PTEN)/protein kinase B (AKT) signaling to the development of refractory AML. To assess PTEN/AKT signaling in AML, two types of AML cell lines were evaluated, namely control HL60 cells and KG1α cells, a refractory AML cell line that is resistant to idarubicin and cytarabine (AraC) treatment. Changes in the expression level of glycolysis- and mitochondrial oxidative phosphorylation-related genes and proteins were evaluated by reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction and western blot analyses, respectively. The mitochondrial oxygen consumption and extracellular acidification rates were measured using an XF24 analyzer. CCK8 assay and Annexin V/PI staining were used to analyze cell viability and cellular apoptosis, respectively. The PTEN protein was found to be depleted, whereas AKT phosphorylation levels were elevated in KG1α cells compared with HL60 cells. These changes were associated with increased expression of glucose transporter 1 and hexokinase 2, and increased lactate production. AKT inhibition decreased the proliferation of KG1α cells and decreased extracellular acidification without affecting HL60 cells. Notably, AKT inhibition increased the susceptibility of KG1α cells to chemotherapy with idarubicin and AraC. Taken together, the findings of the present study indicate that activation of AKT by PTEN deficiency sustains the refractory AML status through enhancement of glycolysis and mitochondrial respiration, effects that may be rescued by inhibiting AKT activity.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제40권3호
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• pp.236-249
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• 1993

연구배경 : 정상 폐상피세포에서는 항상 생성되고 있는 활성산소(oxygen radical)에 의한 유해작용에 노출되어 있고, 이들 유해 산소들은 폐기종과 같은 폐질환의 원인 기전으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 이 방법을 이용하여 만든 폐상피세포 단일막에서 전기생리학적인 관점에서 물질의 이동지표인 short-circuit current(Isc)와 조직저항(R)에 대한 활성산소의 하나인 $H_2O_2$(hydrogen peroxide)가 어떤 영향을 미치는지를 연구함으로서 세포생리학적 기전을 구명하고자 한다. 방법 : Tissue culture-treated polycarbonant membrane filter 에서 배양시킨 쥐 제 2 형 폐상피세포 배양 단일막에서 $H_2O_2$의 능동적 이온 이동 (Isc) 과 수동적 용질이동에 대한 조직저항(R)에 미치는 효과를 관찰하였다. 배양 제 3 일과 제 4 일째 단일막을 수정된 Ussing chamber에 설치하고 막 양측에 HEPES-buffered Ringer 용액으로 incubation 하였다. 외부에서 0~100 mM 농도의 $H_2O_2$를 apical 또는 basolateral side에 작용시켜 Isc와 R의 변화를 관찰하였다. 폐상피세포 장벽이 외부의 $H_2O_2$에 대하여 방어작용을 가지는 세포내 catalase 활성도를 측정하고, catalase 억제제인 aminotriazol(ATAZ) 20 mM의 효과도 함께 관찰하였다. 결과 : 이 단일막은 형태학적으로 보아서 in vivo 에서의 포유류 제 1 형 폐상피세포 장벽의 특성을 나타내고 세포들 사이는 tight junction을 이루며(조직저항 R: 2,000 ohm-$cm^2$ 이상) sodium ion의 능동적 이동 (Isc: 5 ${\mu}A/cm^2$)을 보였다. $H_2O_2$는 dose-dependent 양식으로 Isc와 R 모두 감소시켰다. Apical side에 작용하는 $H_2O_2$에 있어서는 60분에 50% 억제하는 농도인 $ED_{50}$는 Isc와 R은 약 4mM 이었으나 basolateral side의 경우는 약 0.04mM 로서 그 작용 강도는 apical에 비하여 약 100배 정도 더 컸다. ATAZ 존재시 apical side의 $ED_{50}$는 0.4mM로 감소하였으나 basolateral side의 경우 변화가 없었다. $H_2O_2$의 제거율은 apical 또는 basolateral side 어느 쪽에 존재하든 같았으며, 세포내 catalase 활성도는세포배양기간이 길어짐에 따라 증가함을 보였다. 결론 : 이상의 실험결과는 basolateral side에 작용하는 $H_2O_2$는 세포내 막구성성분 중 basolateral 측에 존재하는 곳에(예, $Na^+,\;K^+$-APTase) 직접 장애를 미칠 것으로 생각된다. 한편 apical side에 작용하는 $H_2O_2$는 막성분에 도달하기 전에 세포내에 존재하는 catalase에 의하여 대부분 그 작용을 잃게 된다. 결론적으로 Isc와 R로 측정된 폐상피세포 장벽의 특성은 $H_2O_2$에 의하여 손상을 받고 apical side 보다는 basolateral side 측정이 더 손상을 잘 받게 된다.