최근 기상이변, 불투수층의 증가와 배수체계개선 등의 요인으로 인한 홍수량의 증대로 하도방어 위주의 현재 홍수방어체제는 지속적인 치수사업의 시행에도 불구하고 오히려 하류에서의 홍수가 격심해지는 등 상당한 어려움에 직면하고 있다. 따라서 최근의 유역종합치수계획에서는 천변저류지 등에 의한 면적 개념의 2차원적 홍수량 분담을 통한 피해의 잠재성을 경감시키고자 하는 방안들이 제시되고 있다. 이러한 기술적 수요의 증가에 따라 낙동강유역종합치수계획, 삽교천유역종 합치수계획 등에서는 중규모 이상의 천변저류지가 검토되었지만 이러한 예는 대하천유역이므로 홍수피해가 빈발하는 농촌지역의 중소규모 하천에서는 계획된 적이 없다. 지금까지 지속적인 하천개수사업으로 2004년말 현재 하천연장 기준으로 전국의 하천 개수율은 78%에 이르고 있다. 이 중 국가하천과 지방1급하천은 약 15%로서 개수율이 약 90%이상으로 높고, 지방2급하천은 약 85%를 차지하나 대부분은 농촌지역에 위치하여 약 70% 미만의 낮은 개수율을 나타내고 있으므로 향후 중소규모유역의 지방2급하천에서 하천개수가 지속적으로 추진될 것이다. 현재 하천정비기본계획이 미수립된 하천구간에 대하여 하도계획시 제방축제에 의한 경제성이 미미한 일부 구간에 무제부의 소규모 아지늪을 조성하고, 홍수파의 전파속도를 저감하여 하류의 홍수집중을 경감시키고 유수 에너지를 감소시키며 아울러 본천의 유수환경과는 다른 습지로서의 정수환경을 창출하여 하천생태계의 다양성을 확보하는 방안도 있을 것이다. 본 연구에서는 경남 하동군에 위치하는 지방2급하천인 주교천에 약 $4000m^2$의 소형 습지(아지늪)를 2004년 3월에 조성하고 2006년 11월에 습지의 어류 및 수생식물에 대한 모니터링을 실시하여 아지늪의 하천생태의 다양성의 달성도를 평가하였다. 또한 주교천에서 홍수량의 증가에 따른 홍수류의 유속 변동과 그에 따른 에너지의 변화를 고찰하기 위하여 HEC-RAS를 적용하고 주교천 아지늪 주변의 수리학적 거동을 고찰하였다.
조경수목(造景樹木)들의 대기오염물질(大氣汚染物質)들에 대한 감수성(感受性) 및 저항성(抵抗性)을 규명하기 위해서 야외조사(野外調査)와 실내실험(室內實驗)을 통하여 엽내(棄內) 유황함량(硫黃含量)과 superoxide dismutase(SOD) 함량(含量)을 측정(測定) 분석(分析)하였다. 전(全) 수종(樹種)에서 엽내(棄內) 유황함량(硫黃含量)과 SOD 활성간(活性間)에 정(正)의 상관(相關)을 나타내었다. 식물체(植物體)가 오염물질(汚染物質)에 대하여 자체방어(自體防禦)를 위하여 초기(初期)에는 효소활성(酵素活性)을 증대(增大)시키지만, 식물체(植物體)의 수용한계(收容限界)를 넘을 때는 오히려 효소(酵素)의 실활(失活)과 함께 식물체(植物體)가 피해(被害)를 받았다. 활엽수(闊葉樹)는 대기오염물질(大氣汚染物質)의 정화능력(淨化能力)이 큰 반면 침엽수(針葉樹)는 오염물질(汚染物質)에 대한 방어기능(防禦機能)이 크게 나타났다. 엽내(葉內) SOD 활성(活性)은 비오염지역(非汚染地域)과 오염지역간(汚染地域間)에 차이(差異)가 뚜렷하였는데, SOD 활성(活性)은 활엽수(闊葉樹)에 비하여 침엽수(針葉樹)에서 높게 나타났으며 묘목(苗木)보다는 성목(盛木)에서 높았고, 소나무보다는 잣나무에서 활성(活性)이 높았으며, 튜립나무는 은행나무와 양버듬나무보다 낮은 것으로 나타나 SOD 활성(活性)이 높은 것이 대기오염물질(大氣汚染物質)에 대한 내성(耐性)이 강(强)함을 알 수 있었다. 고유(固有)의 SOD 활성(活性)이 높은 소나무 2년생(年生)잎과 잣나무 1, 2년생(年生)잎에서는 $SO_2$ 처리농도(處理濃度)가 강(强)해질수록 SOD 활성(活性)이 증가(增加)하였으나, 고유(固有)의 SOD 활성(活性)이 나은 수종(樹種)은 저농도(低濃度(0.5ppm)처리(處理)에서는 증가(增加)하고 고농도(高濃度) 처리(處理)에서는 감소(減少)하는 경향(傾向)이었다.
활성산소종은 DNA의 손상에서 중요한 역할을 한다. 최근 활성산소를 제어하고 조절하기 위해 천연항산화제를 개발하기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다. 느티나무(Zelkova serrate)는 느릅나무과의 식물로 한국 마을 입구에 흔히 심어져 친숙한 식물이다. 하지만 느티나무의 항산화 활성 및 산화적 DNA 손상에 대한 방어효과에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서 느티나무 잎의 에틸아세테이트 분획물 및 열수 추출물의 항산화 활성 및 산화적 DNA 손상에 대한 억제활성을 확인하였다. 에틸아세테이트 분획물은 열수 추출물에 비해 DPPH 라디칼 소거활성, ABTS 라디칼 소거활성, $Fe^{2+}$ 킬레이팅 활성 그리고 reducing power에서 높은 항산화 활성을 보였다. 또한, 페놀류 화합물 함량은 각각 에틸아세테이트 분획물은 56.63 mg/g 그리고 열수 추출물은 51.61 mg/g으로 분석됐다. ${\phi}X$-174 RF I plasmid DNA를 이용한 산화적 DNA 손상억제활성은 에틸아세테이트 분획물과 열수 추출물 모두 상당한 방어효과를 나타냈다. 따라서 느티나무 잎의 에틸아세테이트 분획물 및 열수 추출물은 뛰어난 항산화 활성 및 산화적 DNA 손상 억제 효과를 통한 천연 자원으로서의 잠재성을 보였다.
본 연구는 목초액의 섭취가 훈련된 흰쥐의 항산화방어기전에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행되었다. 실험대상으로는 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 사용하였는데 실험그룹은 비운동 대조군과 운동 대조군, 목초액 섭취 비 운동 대조군, 목초액 섭취 운동 대조군으로 나누어 수행하였는데 체중과 혈중성분 변화, 글리코겐 함량, SOD 활성 수준, MDA 함량에 관한 분석을 하였다. 체중과 체지방(장간막, 복막후, 부고환)은 각 그룹 간에 유의한 차이가 없었고, TG와 FFA 농도도 목초액 섭취로 인한 차이는 없었다. Glucose 농도는 대조군 보다 운동군에서 유의한 차이를 나타내었으나 목초액 섭취로 인한 차이는 없었다. 목초액 투여 운동군에서의 SOD 활성은 다른 그룹보다 유의하게 높았다. 운동 대조군에서의 MDA 함량은 비운동 대조군보다 유의하게 낮게 나타났으나 대조군과 목초액 투여군 간의 차이는 없었다. 결론적으로 운동과 목초액 섭취는 산화적 스트레스의 감소에 긍정적인 영향을 줄 것으로 예상된다.
본 연구에서는 혈관염증 억제 효능이 입증된 원료인 백수오, 우엉, 마를 혼합하여 혈관염증을 완화시키고 동맥경화의 발생 위험을 줄일 수 있는 소재를 개발하기 위하여, 혼합물이 혈관염증을 가장 효과적으로 억제하는 배합비율을 찾아내고자 하였다. 백수오, 우엉, 마 단독투여 및 다양한 혼합비로 혼합물을 제조하여 인간유래 동맥 평활근 세포에 공급하였다. 세포부착인자인 VCAM-1의 mRNA 발현에 미치는 영향을 비교하여 가장 강한 억제효과를 나타낸 CADM5 (백수오:우엉:마=2:1:1)을 선택하였다. 선택된 혼합물이 혈관세포에서 얼마나 독성을 나타내는지 실험하였고, 백수오, 우엉, 마 추출혼합물이 혈관염증에 관여된 단백질 발현에 미치는 영향을 측정하였다. CADM5처리 결과 염증으로 인하여 증가하였던 ICAM-1과 VCAM-1 단백질의 발현이 감소하였다. 또한 CADM5를 처리한 결과 혈관내피세포에서 산화적 손상 및 염증 방어와 관련이 있는 HO-1과 Nrf-2의 발현이 증가되었다. 따라서 CADM5이 염증에 의해 유도된 ICAM-1 그리고 VCAM-1의 발현을 조절하고 산화스트레스의 방어기전을 활성화 함으로써 동맥경화증을 유발하는 혈관염증의 초기단계를 억제하여 항염증 작용에 효과가 있음을 기대할 수 있다. 비교적 저농도인 32 ㎍/㎖에서 효과적으로 혈관염증 관련 단백질 발현을 조절하였으므로 본 연구를 통해 선택된 CADM5의 혈관염증개선 및 혈관건강개선 소재로서의 개발 가능성을 확인하였다.
역병균 접종, UV-B 조사 등의 환경인자에 의해 고추의 생체방어물질 및 유도되는 화합물을 조사하엿다. Capsidiol은 2,4-D(1mg/$\ell$), benzyl adenine (0.001 mg/$\ell$)이 첨가된 MS배지에서 jasmonic acid 100$\mu$M을 처리한 담배와 고추 현탁배양세포의 추출물로 부터 Rf 0.32(TLC)에서 동정되었다. 고추식물체내에서 70개의화합물이 동정되었고, 그중 부위별 차이가 있는 성분은 30개 이었다. 역병균 접종, metalaxyl 처리, UV-B 조사 등과 같은 환경인자에 의하여 식물체 중의 1-propanethiol, $\alpha$-D-xylofur-anoside, phenol, hexadecanoni acid, linoleic acid, phytol, ethyl tridecanoate 및 capsidiol 등의 생성 성분 함량 간에 차가 있었다. Capsidiol은 역병균 접종, metalayl과 역병균 혼용 접종 및 UV-B 조사에 의해 생성되었다. capsidiol 함량은 역병균 단독 접종에 비하여 metalaxyl 혼용 처리가 높았고, 역병균 접종 전 metalaxyl(1${\mu}\ell$/$m\ell$)처리시보다 접종 후 처리시가 높았다. UV-B 조사시의 capsidiol은 잎에서 생성되었고, 특히 UV-B 20분조사후 24시간 incubationgon 했을때 가장 높았다.
Hormesis법칙의 주핵심은 유해작용을 가진 물질이 유해량 이하에서는 다량의 동일 작용물질이 보여주는 장해영향과는 정반대의 영향을 보여주는 것이다. 미량의 유해물질 투여는 생체에 미세 변화를 일으키고, 조절기능은 생체를 통상상태에서 예민상태와 회복태세로 바꾼다. 자극 받은 생체는 이전과는 다르게 환경 변화에 민감하게 반응하며, 통상기능은 지연되고 회복과 방어와 같은 기능에 에너지와 자원을 우선 이용하게 한다. 예민상태하의 생체는 영양분을 효과적으로 이용하고 성장을 빠르게 하며 방어 반응을 향상시키고 성숙도 빠르게하여 보다 효율적으로 번식시키며 질병이 감소되고 오래 살게된다. 저선량 전리 방사선 조사효과는 hormesis 일반 개념과 일치하였는데 방사선 종류에 상관없이 저선량으로 조사된 생물은 자극효과를 보여주었다. 식물에서는 발아, 출아, 생장, 발육, 개화, 결실촉진과 수량증대와 질병저항력 증가 및 저선량 조사 이후의 고선량 방사선에 대한 저항력 증가 등이 나타났다. 방사선 hormesis 작용은 대상식물, 종자상태, 환경 및 재배조건, 측정하는 생리적 기능, 선량율과 선량에 따라 다르고, 조절되지 않은 많은 변수 때문에 일관된 재현성이 적으나, 일반적 용선량은 환경방사선량의 약 100배($10{\sim}1,000$), 또는 확실한 유해작용이 있는 선량의 100($10{\sim}1,000$)분의 1정도로 생각되나 실험조건에 따라 변경될 것이다. 방사선 hormesis의 생화학적 작용기작은 아직 미확인 상태이나 회복기능의 과잉보상이 주요 작용기작의 하나로 제시되고 있다.
표피조직은 비교적 분화되지 않은 기본 표피세포와 식물에 따라 특수하게 분화되어 형태와 기능이 매우 다른 여러 이형세포로 발달할 수 있다. 본 연구에서는 약용으로 활용되는 접시꽃 (Althaea rosea)의 엽육 표피조직에 발달하는 모용에 대하여 이들 모용 유형에 따른 분화 발달 양상을 주사전자현미경적으로 연구하였다. 접시꽃 엽육 표피상에 발달하는 모용은 크게 단모(simple hairs), 총생모 (non-grandular tufted hairs)와 분비모 (peltate glandular hairs)로 대별되는데, 총생모는 상, 하피 및 하피의 엽맥을 따라 특히 더 발달하는 장상의 총생모 (longtufted hairs, ${\sim}1000{\mu}m,\;2{\sim}10$ branchlet)와 상, 하피 및 하피의 엽신에 더 밀생 분포하는 단상의 총생모 (shorttufted hairs, ${\sim}210{\mu}m,\;2{\sim}7$ branchlet)로 나뉘어진다. 장상의 총생모는 단순모로부터 시작하여 10개까지 분지되며, 분화 초기에는 비교적 일정한 방향으로 분지되는 양상을 보인다. 반면 분비모는 $1{\sim}2$개의 두정세포(head cell, 직경 $20{\sim}35{\mu}m$), 2개의 자루세포(stalk cell, 길이 $10{\sim}15{\mu}m$), 기저세포 (basal cell)로 이루어진다. 또한, 엽신 전체에 발달하는 총생모와는 달리 분비모는 특히 표피면에서 함몰된 망목극(areole)을 따라 분포한다. 이들 모용 중 총생모는 엽육 표피의 보호 및 방어기능을 주로 수행할 것으로 추측되며, 분비모는 두정세포 내에 함유되어 있는 성분이 유용한 이차대사 물질을 분비하는 기능과 보호기능에도 중요한 역할을 하는 것으로 추정된다. 일반적으로 모용은 분비기능이 활발한 식물에서 유용한 이차대사 화합물을 생성, 축적하고 분비하는데 중추적인 기능을 수행하는 것으로 알려져 있어 이들에 대한 세포수준에서의 연구 및 분비되는 유용한 물질에 대한 연구는 구조적 정보 및 적응을 위한 방어기작 규명 등에 이르기까지 매우 유용하게 쓰일 것이다.
인수공통 호흡기바이러스인 인플루엔자바이러스 감염으로 인해 공중보건과 가축산업에 심각한 피해가 지속적으로 발생하고 있다. 인플루엔자 백신 접종을 통해 항원형이 일치하는 바이러스 감염에 대해 우수한 방어면역을 제공하고 있으나, 효과적인 바이러스 감염 제어에는 여전히 큰 공백이 존재하고 있다. 다양한 항원형을 갖는 바이러스에 동시방어가 가능한 범용인플루엔자백신 개발과 함께 바이러스 치료효과를 제공하는 항바이러스제의 개발도 중요한 접근법으로 고려되고 있다. 현재 널리 사용되고 있는 인플루엔자 항바이러스제의 불완전한 치료효과와 내성바이러스의 출현 등의 문제들로 인해 식물 유래 천연물의 항바이러스 활성에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 현재 진행 중인 코로나-19 팬데믹은 범용적인 항바이러스 활성을 갖는 안전하고 효과적인 항바이러스제 개발의 필요성을 뚜렷이 보여준다. 본 리뷰는 현재까지 보고된 천연물의 항인플루엔자바이러스 활성을 요약하였다. 또한, 항바이러스 활성을 갖는 천연물의 바이러스 사멸활성과 면역증강활성을 이용하는 신규 백신개발과 면역증강제 개발 가능성에 대해서도 분석하였다.
한국에 분포하고 있는 82종의 약용식물에 대하여 환경내성 및 기능성 소재의 개발을 위한 탐색을 위하여 항산화효소와 관련된 첫 번째 방어기작인 SOD 효소활성과 Phenol 화합물의 함량정도를 검정하여 본 결과 SOD 효소활성은 원지 (P. tenuifolia Willd.), 백편두 (D. lablab L.), 백개자 (S. alba L.), 대황 (R. palmatum L.), 감초 (G. uralensis Fisch), 연자육 (N. nucifera Gaertn), 지황 [R. glutinosa (Gaertner) Liboshitz], 현삼 (S. buergeriana Miq.), 인진 (A. capillaris Thb.)등에서 다른 약용작물보다 비교적 높은 SOD 효소 활성 능력을 나타냈다. Total phenol함량은 $(3{\sim}249.731\;{\mu}g/g)$의 범위를 보였으며 지유(S. officinalis L.), 대황 (R. palmatum L.), 복분자 (R. chingii Hu)에서 각각 $249.731\;{\mu}g/g,\;209.546\;{\mu}g/g,\;170.333\;{\mu}g/g$으로 가장 높은 함량을 나타냈다. 16종의 phenol 화합물의 경우에서는 82종의 약용식물이 각기 매우 상이한 농도의 분포를 나타내었다. 앞으로의 연구에서는, 항산화 효소 및 phenol 화합물이 많이 함유하여 우수한 기능성을 가지고 있는 것을 확인된 약용식물에 대해 그들의 이용성을 증대시킬 수 있는 구체적인 연구가 수행되어져야 할 것으로 사료된다. 또한 phenol성 물질을 많이 함유하는 약용식물 추출물을 이용한 기능성 식품, 화장품, 천연 보존재 및 의약품 등으로 개발 (Cook & Samman, 1996)할 수 있을 것으로 판단되어진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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