신안군 압해도 남서해역에 위치하는 김 양식 어장의 해양환경 특성을 파악하기 위하여 2013년 10월부터 2014년 월까지 김 엽상체의 성육 단계인 유엽기, 중엽기 및 성엽기에 맞추어 3회에 거쳐 수질환경과 식물플랑크톤 군집 파악을 위한 현장조사를 실시하였다. 압해 김 양식장은 수심의 얕은 천해역에 위치하여 바람과 조석혼합 등 물리적 교란에 의해 해저 표층퇴적물의 재부유가 심하게 발생하고 있다. 해저 표층퇴적물의 재부유는 영양염류의 공급과 함께 높은 총부유물질량에 의해 해수 중으로 투과되는 빛을 방해하여, 겨울 김 성장시기에 김과 동일한 영양염류 흡수를 경쟁하는 식물플랑크톤 성장을 방해하는 것으로 판단되었다. 이러한 압해 김 양식장 해양환경은 최근 일본의 김 흉작과 변색에 의해 품질이 저하되는 원인인 김 성장기 질소원을 중심으로 하는 영양염류 부족과 투명한 해수로 인한 충분한 광 투과로 김 보다 영양흡수 효율이 좋은 대형 규조류가 겨울 규조적조를 발생시키는 환경과 대조된다. 즉 압해도 김 양식장의 물리적 교란에 따른 퇴적물 재부유로 인한 영양염 공급과 높은 부유물질량에 따른 식물플랑크톤 성장 억제와 같은 해양환경이 우리나라 서해 남부 김 양식장의 높은 생산량으로 연결하는 중요한 인자로 작용한다고 판단되었다.
이 연구는 고지방 고콜레스테롤 식이를 12주 동안 랫트에게 공급하여 복분자와 홍삼, 복분자와 홍삼 발효 추출물의 지질대사 및 비만 개선효과를 조사하였다. 정상식이, 고지방 고콜레스테롤 식이, 양성대조군, 유산균발효군, 복분자와 홍삼, 복분자와 홍삼 발효 추출물 투여군의 체중증가, 음수, 식이 섭취량은 그룹간의 유의적인 차이를 보이지 않았다. 하지만 혈중 HDL-콜레스테롤은 고지방 고콜레스테롤 식이와 비교 했을 때 복분자와 홍삼 발효 추출물에서 유의적인 증가를 보였으며, LDL-콜레스테롤, 중성지방은 유의적인 감소율을 보였다. 또한, 간 조직에서 복분자와 홍삼 발효추출물 처치에 의해 HMG-CoA reductase, LDL receptor 및 SREBP-2 mRNA의 발현 증가와 지방생성 억제를 확인하였다. 그리고 복분자와 홍삼 발효 추출물 투여군은 비만인자인 혈중 leptin과 FAS의 농도를 유의적으로 감소시켰을 뿐만 아니라 대변에서 체내 콜레스테롤 배출을 증가시켰다. 이러한 결과로 미루어 보아 복분자와 홍삼 발효 추출물은 혈중 지질 대사 및 비만의 예방에 기여할 것으로 판단된다.
본 연구는 다슬기(Semisulcospira libertine) 열수 추출물이 D-galactosamine에 의해 급성 간독성이 유도된 흰쥐에 미치는 보호 효과를 조사하였다. 다슬기 열수 추출물은 D-galactosamine에 의해 유발된 간 조직 내 국소적 지방변성과 염증세포 침윤을 크게 완화하여 대조군과 유사하게 보호하는 경향을 보였다. 또한 다슬기 열수 추출물을 처리한 실험군은 간 손상 지표 효소인 AST와 ALT, LDH 및 ALP의 활성이 대조군 수준으로 유지되었으며 간조직 내 지질함량과 과산화지질함량이 감소되는 것으로 나타나 다슬기 열수 추출물이 D-galactosamine으로 인한 혈중 효소 활성과 조직 내 지질함량을 개선하는 것으로 조사되었다. 또한 다슬기 열수 추출물을 처리한 실험군은 염증반응을 촉진시켜 조직 상해 및 괴사를 유도하는 TNF-α의 발현을 억제하고 있어 염증 반응에서 세포 손상을 감소시키는 데 관여하는 것으로 나타났다. 따라서 다슬기 열수 추출물은 D-galactosamine에 의한 조직 괴사를 감소시키고 혈중 효소의 활성과 조직 내 지질함량을 개선하는 효과를 나타내고 있으며 염증 반응 인자의 발현과 항산화효소 활성을 조절하여 간독성에 대해 보호 효과가 높을 것으로 생각된다.
본 연구에서는 Ardisia arborescens 에탄올 추출물(AAEE)의 항산화능과 항염증 생리활성을 in vitro assay system 및 cell culture model system을 이용하여 분석하였다. 먼저 AAEE의 항산화능을 DPPH radical 소거능으로 분석한 결과 양성 대조군으로 사용한 ascorbic acid와 유사한 정도의 높은 활성을 보여 매우 강한 항산화능을 보유함을 확인하였다. 또한 RAW 264.7 세포주를 이용한 $H_2O_2$ 및 LPS의 유도에 의해 생성된 ROS에 대한 소거능을 분석한 결과에서도 농도의존적인 강한 소거능을 보였다. 뿐만 아니라 대표적인 항산화효소로 천연물에 의한 항산화능 활성에 의해 발현이 유도되는 HO-1, TrxR1 및 그 전사 인자인 Nrf2의 단백질 발현이 AAEE의 처리에 의해 농도의존적으로 증가됨을 보였으며 이러한 HO-1, TrxR1 및 Nrf2의 발현 변화는 상위신호전달계인 MAPKs에 의해 조절될 가능성을 보였다. 한편 AAEE가 LPS에 의해 유도된 NO 생성에 미치는 영향을 분석한 결과 세포독성 없이 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 확인하였다. 이와 같은 AAEE의 NO 생성 억제 효과는 염증 상위신호전달계인 NF-${\kappa}B$ 및 AP-1의 조절을 통해 일어날 가능성을 보였다. 이러한 결과를 통해 AAEE의 높은 항산화능과 항염증 활성을 처음으로 확인하였으며 향후 기능성 소재로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 홍화자 추출물이 항염증에 대한 실험연구가 이루어져 있지 않은 것에 착안하여 LPS에 의해 활성화된 대식세포로부터 유도되는 염증반응에 대한 억제효과를 조사하였다. 홍화자 추출물을 이용하여 피부 염증에 대하여 연구를 하였다. 산화질소와 cytokine의 생산은 면역세포의 대표적인 염증인자이다. 세포는 LPS 처리 후 한 시간 뒤에 홍화자 추출물을 처리를 하였다. 세포 독성이 나타나지 않는 농도인 5, 10, 25 및 50 ${\mu}g/ml$를 사용하였다. 홍화자의 에틸아세테이트 분획물은 NO, $PGE_2$, TNF-${\alpha}$, IL-$1{\beta}$, IL-6, iNOS, COX-2의 생성을 저해 시켰다. $PGE_2$는 50 ${\mu}g/ml$의 농도에서 60%에 가까운 저해율을 나타내었다. iNOS와 COX-2 역시 ${\mu}g/ml$의 농도에서 각각 54%, 65%가 저해가 되었다. 게다가 홍화자 에틸아세테이트 분획물은 염증성 사이토카인인 TNF-${\alpha}$, IL-$1{\beta}$, IL-6의 생성을 감소 시켰다. 이러한 결과로 홍화자 추출물은 염증 예방과 치료에 효과적임을 확인 할 수 있었다.
Sirtuin family 단백질은 암, 당뇨, 심혈관 질환, 뇌신경계 질환과 같은 노화와 연관된 질병들의 발병에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 우선적으로 혈관내피세포를 이용하여 Hypoxia에서의 sirtuin family의 발현을 확인한 결과, SIRT2 mRNA가 가장 강하게 발현되는 결과를 얻었다. 혈관신생과정에서의 SIRT2 단백질의 생리학적 역할을 규명하고자, 본 실험실에서는 저산소상태에서의 SIRT2의 생리학적인 의미에 주안점을 두었다. Normoxia에서 SIRT2는 세포질에 존재하고 있으나, hypoxia에 의해서 SIRT2 단백질이 핵 내로 이동이 일어남을 확인하였다. 또한 hypoxia에 의해서 SIRT2와 혈관신생인자인 VEGF의 발현이 증가하며, Normoxia와 hypoxia 두 환경에서 혈관내피세포의 혈관형성능력이 SIRT2 inhibitor인 AK-1에 의해서 억제된 것을 확인하였다. 본 연구결과를 통해서 SIRT2가 혈관신생과정을 조절하는 중요한 역할을 함을 시사하였다.
본 연구에서는 장수풍뎅이 유충 추출물을 이용하여 알레르기 및 염증 반응에 미치는 효과를 확인하였다. 장수풍뎅이 유충 추출물의 항알레르기와 항염증 효능은 Compound 48/80에 의해 활성화된 비만세포(RBL-2H3)와 lipopolysaccharide(LPS)로 활성화된 대식세포(Raw 264.7)로부터 분비 또는 발현되는 ${\beta}-hexosaminidase$, $TNF-{\alpha}$, IL-4, IL-6, COX-2, nitric oxide, 및 iNOS를 측정하여 관찰하였다. 비만세포에 장수풍뎅이 유충 추출물과 Compound 48/80을 함께 처리한 경우 비만세포의 탈과립에 의해서 분비되는 ${\beta}-hexosaminidase$의 양이 현저히 감소하였으며 $TNF-{\alpha}$, IL-4, COX-2의 발현 또한 효과적으로 감소시킴을 확인할 수 있었다. 또한 LPS에 의해 활성화된 대식세포(Raw 264.7)는 장수풍뎅이 유충 추출물 처리에 의해 염증반응인자인 IL-6와 nitric oxide의 분비량이 현저히 감소함을 확인할 수 있었다. 이상의 결과는 장수풍뎅이 유충 추출물이 알레르기와 염증반응의 원인 물질인 ${\beta}-hexosaminidase$ 억제 효과뿐만 아니라, 염증 cytokine의 발현을 저해하는 것으로 보아 알레르기와 염증 질환의 예방과 치료에 효과적으로 이용될 수 있음을 확인할 수 있었다.
암을 포함한 다양한 인간의 질병 발생이 circadian clock 유전자의 변형된 발현 양상과 깊은 연관관계를 나타내고 있다. 세포 주기와 세포 성장은 circadian rhythm과 연결되어 있으며, 이를 조절하는 clock 유전자의 비정상적인 발현은 결국 종양 발생과 암의 발달을 유발하게 된다. Circadian clock에 관한 분자적 기전은 다수의 clock activator와 clock repressor의 통합적인 조절에 따른 전사 및 번역이 포함된 음성피드백 고리로 구성되어 있다. 이러한 circadian rhythm의 자동조절 기전에 의해 전체 유전체의 약 10~15%가 전사 수준에서 영향받는 것으로 나타났다. 많은 clock 유전자들 중, Period 1 (Per1)과 Period 2 (Per2)는 clock repressor 유전자로 정상적인 생리적 리듬을 조절하는 것에 기여한다. PER1과 PER2는 cyclin, CDK, CKI를 포함하는 세포 주기 조절자의 발현에 관여함이 밝혀졌으며, 다양한 암에서 PER1과 PER2의 발현 감소가 보고되었다. 따라서, 본 논문에서는 PER1과 PER2의 circadian rhythm에서의 분자적 기능과 종양 발생과 관련된 PER1과 PER2의 하위 표적인자에 대해 살펴보고, 암 치료를 위한 새로운 치료 표적과 암의 예후를 예측하기 위한 분자 지표로써의 PER1과 PER2의 가능성에 대해 서술하고자 한다.
본 연구에서는 청국장의 항비만 및 항염증 효과를 알아보고자 C57BL/6 마우스에 고지방식이를 13주감 섭취시켜 비만을 유도한 후에 고지방 식이에 청국장을 10% 첨가하여 항비만과 항염증 활성을 확인하였다. 고지방식이를 통해 비만이 유도된 mice (HFD)에 고지방식이와 함께 청국장을 첨가하여 섭취한 그룹(CGJ)의 체중 증가율은 고지방식이군과 비교하였을 때 현저하게 감소하였을 뿐만 아니라 정상식이군보다도 유의적으로 감소하였으며 혈중 TG, TC, glucose, insulin, AST와 ALT 분비는 감소하였고 adiponectin의 수치는 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 또한 H&E와 Oil red O staining을 통해 13주 동안 고지방식이를 통해 유도된 지방 간의 심각정도가 청국장의 섭취로 인하여 감소한 것을 확인하였다(p<0.05). 간세포는 대식세포, T세포와 같은 면역시스템의 세포들을 포함하고 있는데 비만으로 유도된 간 조직의 염증반응에 청국장이 미치는 영향을 조사하기 위해 FACS 분석을 수행하였다. CGJ군은 HFD군에 비하여 T cell의 침윤과 대식세포의 축적, 호중구의 유입이 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 간 조직으로 침윤된 면역세포의 증가가 간 조직 내 염증반응을 유도하는지 확인하기 위해 염증성 cytokine의 수준을 조사한 결과 간과 지방 조직에서 염증성 cytokine인 MCP-1과 $TNF-{\alpha}$의 mRNA 발현이 감소하였으며 지방합성에 관여하는 $PPAR-{\gamma}$, SREBP-1와 $CEBP/{\alpha}$의 mRNA 발현 역시 감소하였다. 이러한 결과들을 통해 청국장이 면역 시스템과 지방생성 전사 인자들의 발현에 관여함으로써 adipogenesis를 조절함과 동시에 염증 억제 효과를 가진다는 사실을 증명하였다.
전통 기호음료의 하나인 볶음보리 추출물을 사용하여 발암성 니트로사민의 직접적인 생성인자인 아질산염 소거작용을 검토하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 볶음보리 추출물의 수율은 볶음온도와 볶음시간에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. $230^{\circ}C$에서 60분간 볶았을 때에 수율이 가장 많았으며, 이 때의 수율은 28.5%였다. 아질산염 소거작용은 pH 1.2, 3.0에서는 반응시간과 더불어 증가하였고, pH6.0에서는 2시간 까지는 증가하였으나, 그 이후부터는 큰 변화를 나타내지 않았다. 볶음보리 추출물의 아질산염 소거작용은 볶음온도와 시간에 영향을 받았으며, 수용성획분의 경우 $230^{\circ}C$에서 볶음 보리에서 가장 강한 것으로 나타났다. 수용성획분을 에탄올 침전획분과 에탄올 가용성획분으로 나눈 경우, 에탄올 가용성획분의 아질산염 소거작용이 가장 강한것으로 나타났다. 볶음보리 추출물과 디메칠아민의 아질산염 소거작용을 조사해 본 결과, 반응시간이 3시간 되었을 때 볶음보리 추출물에 의해서는 아질산염을 거의 100% 소거시켰으나, 디메칠아민은 30% 소거시켜, 발암성 니트로사민 생성억제에 볶음보리 추출물이 유효하다고 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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