• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제41권2호
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• pp.91-96
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• 2007

The measurement of pathologically low levels of tissue $pO_2$ is an important diagnostic goal for determining the prognosis of many clinically important diseases including cardiovascular insufficiency, stroke and cancer. The target tissues nowaday have mostly been tumors or the myocardium, with less attention centered on the brain. Radiolabelled nitroimidazole or derivatives may be useful in identifying the hypoxic cells in cerebrovascular disease or traumatic brain injury, and hypoxic-ischemic encephalopathy. In acute stroke, the target of therapy is the severely hypoxic but salvageable tissue. $^{18}F-MISO$ PET and $^{99}mTc-EC-metronidazole$ SPECT in patients with acute ischemic stroke identified hypoxic tissues and ischemic penumbra, and predicted its outcome. A study using $^{123}I-IAZA$ in patient with closed head injury detected the hypoxic tissues after head injury. Up till now these radiopharmaceuticals have drawbacks due to its relatively low concentration with hypoxic tissues associated with/without low blood-brain barrier permeability and the necessity to wait a long time to achieve acceptable target to background ratios for imaging in acute ischemic stroke. It is needed to develop new hypoxic marker exhibiting more rapid localization in the hypoxic region in the brain. And then, the hypoxic brain imaging with imidazoles or non-imidazoles may be very useful in detecting the hypoxic tissues, determining therapeutic strategies and developing therapeutic drugs in several neurological disease, especially, in acute ischemic stroke.

• 대한약학회:학술대회논문집
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• 대한약학회 2003년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.2-1
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• pp.104-105
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• 2003

Hypoxic-ischemic (H-I) encephalopathy in the prenatal and perinatal period is a major cause of morbidity and mortality and often results in cognitive impairment, seizures, and motor impairment (cerebral palsy). Many studies of neonatal H-I brain injury have utilized the well characterized Levine model in which unilateral carotid ligation is followed by exposure to hypoxia. (omitted)

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제52권1호
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• pp.105-110
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• 2009

목적 : 신생 백서의 저산소 허혈 뇌손상에 있어서의 erythropietin (Epo) 투여의 손상 예방 효과와 보호 기전에 철 대사가 관여하는지를 조사하고자 하였다. 방 법 : 신생 백서를 암수 구별 없이 생후 7일째에 편측 온목동맥 결찰 후 산소 농도 8%인 환경에 2시간 노출시켜 저산소 허혈을 유도하였으며 저산소 노출 직후 Epo 5,000 u/kg를 복강내 투여하였다. 이들은 저산소 허혈 유도 전 투여한 생리식염수, 철, deferoxamine 등에 따라 Epo군, Iron+Epo군, Def+Epo군, Iron+ Def+Epo군, 대조군으로 나누어 저산소 허혈 유도 후 7일에 뇌손상 정도를 비교하였다. 결 과 : Epo 투여시 뇌손상의 빈도와 정도는 대조군에 비해 감소하였다. 뇌손상의 빈도와 손상 점수로 뇌손상 정도를 비교한 결과 철 투여는 Epo의 뇌손상 예방 효과를 감소시키지 않았다. Deferoxamine 투여는 Epo 단독 투여군에 비해 뇌손상의 빈도와 정도가 경감하였으나 통계적 유의성은 없었다. 결 론 : Epo는 저산소 허혈 뇌손상에 있어 뇌손상 보호 효과를 보인다. 철 투여는 뇌손상을 악화시키지 않았으나 deferoxamine 동시 투여는 Epo 단독 투여에 비해 뇌손상의 빈도와 손상 점수가 감소하여 뇌손상 보호 효과에 철 대사가 관여할 가능성을 제시하였다.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제53권10호
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• pp.898-908
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• 2010

Purpose: The neuroprotective effects of erythropoietin (EPO) have been recently shown in many animal models of brain injury, including hypoxic-ischemic (HI) encephalopathy, trauma, and excitotoxicity; however, limited data are available for such effects during the neonatal periods. Therefore, we investigated whether recombinant human EPO (rHuEPO) can protect against perinatal HI brain injury via an antiapoptotic mechanism. Methods: The left carotid artery was ligated in 7-day-old Sprague-Dawley (SD) rat pups ($in$ $vivo$ model). The animals were divided into 6 groups: normoxia control (NC), normoxia sham-operated (NS), hypoxia only (H), hypoxia+vehicle (HV), hypoxia+rHuEPO before a hypoxic insult (HE-B), and hypoxia+rHuEPO after a hypoxic insult (HE-A). Embryonic cortical neuronal cell culture of SD rats at 18 days gestation ($in$ $vitro$ model) was performed. The cultured cells were divided into 5 groups: normoxia (N), hypoxia (H), and 1, 10, and 100 IU/mL rHuEPO-treated groups. Results: In the $in$ $vivo$ model, Bcl-2 expressions in the H and HV groups were lower than those in the NC and NS groups, whereas those in the HE-A and HE-B groups were greater than those of the H and HV groups. The expressions of Bax and caspase-3 and the ratio of Bax/Bcl-2 were in contrast to those of Bcl-2. In the $in$ $vitro$ model, the patterns of Bcl-2, Bax, and caspase-3 expression and Bax/Bcl-2 ratio were similar to the results obtained in the in vivo model. Conclusion: rHuEPO exerts neuroprotective effect against perinatal HI brain injury via an antiapoptotic mechanism.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제62권12호
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• pp.444-449
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• 2019

Background: Sixty percent of infants with severe neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy die, while most survivors have permanent disabilities. Treatment for neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy is limited to therapeutic hypothermia, but it does not offer complete protection. Here, we investigated whether hypoxia-inducible factor (HIF) promotes cell survival and suggested neuroprotective strategies. Purpose: HIF-1α deficient mice have increased brain injury after neonatal hypoxia-ischemia (HI), and the role of HIF-2α in HI is not well characterized. Copper-zinc superoxide dismutase (SOD)1 overexpression is not beneficial in neonatal HI. The expression of HIF-1α and HIF-2α was measured in SOD1 overexpressing mice and compared to wild-type littermates to see if alteration in expression explains this lack of benefit. Methods: On postnatal day 9, C57Bl/6 mice were subjected to HI, and protein expression was measured by western blotting in the ipsilateral cortex of wild-type and SOD1 overexpressing mice to quantify HIF-1α and HIF-2α. Spectrin expression was also measured to characterize the mechanism of cell death. Results: HIF-1α protein expression did not significantly change after HI injury in the SOD1 overexpressing or wild-type mouse cortex. However, HIF-2α protein expression increased 30 minutes after HI injury in the wild-type and SOD1 overexpressing mouse cortex and decreased to baseline value at 24 hours after HI injury. Spectrin 145/150 expression did not significantly change after HI injury in the SOD1 overexpressing or wild-type mouse cortex. However, spectrin 120 expression increased in both wild-type and SOD1 overexpressing mouse at 4 hours after HI, which decreased by 24 hours, indicating a greater role of apoptotic cell death. Conclusion: HIF-1α and HIF-2α may promote cell survival in neonatal HI in a cell-specific and regional fashion. Our findings suggest that early HIF-2α upregulation precedes apoptotic cell death and limits necrotic cell death. However, the influence of SOD was not clarified; it remains an intriguing factor in neonatal HI.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제64권8호
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• pp.422-429
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• 2021

Background: Carnosine has antioxidative and neuroprotective properties against hypoxic-ischemic (HI) brain injury. Hypothermia is used as a therapeutic tool for HI encephalopathy in newborn infants with perinatal asphyxia. However, the combined effects of these therapies are unknown. Purpose: Here we investigated the effects of combined carnosine and hypothermia therapy on HI brain injury in neonatal rats. Methods: Postnatal day 7 (P7) rats were subjected to HI brain injury and randomly assigned to 4 groups: vehicle; carnosine alone; vehicle and hypothermia; and carnosine and hypothermia. Carnosine (250 mg/kg) was intraperitoneally administered at 3 points: immediately following HI injury, 24 hours later, and 48 hours later. Hypothermia was performed by placing the rats in a chamber maintained at 27℃ for 3 hours to induce whole-body cooling. Sham-treated rats were also included as a normal control. The rats were euthanized for experiments at P10, P14, and P35. Histological and morphological analyses, in situ zymography, terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end-labeling (TUNEL) assays, and immunofluorescence studies were conducted to investigate the neuroprotective effects of the various interventional treatments. Results: Vehicle-treated P10 rats with HI injury showed an increased infarct volume compared to sham-treated rats during the triphenyltetrazolium chloride staining study. Hematoxylin and eosin staining revealed that vehicle-treated P35 rats with HI injury had decreased brain volume in the affected hemisphere. Compared to the vehicle group, carnosine and hypothermia alone did not result in any protective effects against HI brain injury. However, a combination of carnosine and hypothermia effectively reduced the extent of brain damage. The results of in situ zymography, TUNEL assays, and immunofluorescence studies showed that neuroprotective effects were achieved with combination therapy only. Conclusion: Carnosine and hypothermia may have synergistic neuroprotective effects against brain damage following HI injury.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제13권3호
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• pp.257-263
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• 2009

This study aimed to investigate whether selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) attenuate brain injury and facilitate recovery following photothrombotic cortical ischemia in mice. Male ICR mice were anesthetized and systemically administered Rose Bengal. Permanent focal ischemia was induced in the medial frontal and somatosensory cortices by irradiating the skull with cold light laser. The animals were treated with fluoxetine or sertraline once a day for 14 d starting 1 h after ischemic insult. Treatment with fluoxetine and sertraline significantly reduced the infarct size. The Evans blue extravasation indices of the fluoxetine- and sertraline-treated groups were significantly lower than that of the vehicle group. Treatment with fluoxetine and sertraline shifted the lower limit of the mean arterial blood pressure for cerebral blood flow autoregulation toward normal, and significantly increased the expression of heme oxygenase-1 (HO-1) and hypoxia-inducible factor-1 ${\alpha}$ (HIF-1 ${\alpha}$) proteins in the ischemic region. These results suggest that SSRIs, such as fluoxetine and sertraline, facilitate recovery following photothrombotic cortical ischemia via enhancement of HO-1 and HIF-1 ${\alpha}$ proteins expression, thereby providing a benefit in therapy of cerebral ischemia.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제49권2호
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• pp.198-202
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• 2006

목 적 : Fas는 세포표면 수용체로 세포사멸 신호를 전도한다. 많은 질환에서 세포표면의 Fas가 Fas ligand(FasL)와 결합하여 세포사멸 과정을 유발하게 된다. 연구자들은 7일된 신생 흰쥐에 저산소성 허혈성 손상을 유발한 후 뇌 해마에서 Fas와 FasL의 발현을 관찰하고자 하였다. 방 법 : 7일된 신생 흰쥐를 오른쪽 총 경동맥 영구 결찰 후 8% 산소에 2시간 노출시켰다. 저산소성 허혈성 손상 후 12, 24, 48시간에 뇌를 적출 냉동 보관하였다. Western blotting 방법과 면역형광염색 방법으로 냉동 보관된 뇌의 경동맥을 결찰한 오른 쪽 해마에서 Fas와 FasL의 발현을 관찰하였다. 결 과 : Fas와 FasL의 발현은 저산소성 허혈성 손상 후 12시간에 경동맥이 결찰된 오른쪽 해마에서 크게 증가하고 이후 감소하는 것을 western blotting 방법에 의해 관찰하였다. Fas와 FasL의 면역형광발현은 오른쪽 해마의 CA1 영역에서 손상 후 12시간과 24시간에 대조군에 비해 증가하였다. Fas의 면역형광 발현은 손상 후 48시간에 감소하였으나 FasL의 면역형광발현은 손상 후 48시간에도 지속되었다. 결 론 : 세포표면에서 Fas와 FasL의 발현과 그들의 결합은 저산소성 허혈성 손상을 받은 미성숙 뇌의 신경세포 손상에 기여할 것으로 추측되었다.

• The Journal of Korean Physical Therapy
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• 제15권4호
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• pp.199-207
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• 2003

신생아의 정상적인 발달을 저해하고 조기 사망의 주된 원인이 되고 있는 주산기 뇌손상에 관한 신경병리적 기전을 살펴보고자 하였다. 발달하고 있는 과정에서의 주산기 뇌손상은 주로 저산소성-허혈성 뇌손상과 출혈성 뇌손상에 의한 경우가 많다. 저산소성-허혈성 뇌손상과 관련하여 에너지 부전, 세포흥분독성, 미성숙 백질의 선택적 취약성을 고려해 볼 수 있다. 첫번째, 세포호흡에 관여하는 미토콘드리아의 손상과 관련하여 즉각적인 병리와 함께 지연된 양상의 손상을 보인다. 미토콘드리아의 호흡률이 감소하고 칼슘이온의 농도가 상승하여 세포 괴사 및 세포사멸 과정이 진행된다. 두번째, 흥분성 아미노산과 관련하여 미성숙한 뇌에는 NMDA 수용기-채널 복합체의 기능이 매우 풍부하고, phosphoinositide 가수분해가 높아서 흥분독성에 상당히 취약하다. 세 번째, 수초 형성에 중요한 역할을 하는 희돌기교세포가 주산기 뇌손상 특히, 저산소성-허혈성 손상에 취약하다. 희돌기교세포는 글루타메이트에 의한 자유유리기과 사이토카인 손상에 취약하다. 뇌출혈과 관련하여, 미성숙한 뇌는 뇌실 주위에 혈관층이 풍부하나 매우 약한 상태로 재관류 혹은 혈류의 증가로 인해 쉽게 파열된다. 특히 32주 이내인 경우 이러한 손상으로 인해 뇌실주위 백질연화증이 초래된다.

• Neonatal Medicine
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• 제17권2호
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• pp.181-192
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• 2010

목적: 비경쟁적 NMDA 길항제인 dizocilpine (MK-801)는 저산소성 허혈성 뇌병증, 외상성 뇌손상, 흥분독성과 같은 신경 질환의 동물 모델에서 보호 효과가 있다고 발표되고 있지만 주산기 가사로 인한 저산소성 허혈성 뇌병증의 치료제로서 그 기전이 명확하게 밝혀지지 않았다. 저자들은 dizocilpine을 이용하여 주산기 저산소성 허혈성 뇌병증의 치료제로서 항 세포사멸사을 통한 기전을 알아보고자 하였다. 방법: 생체외 실험으로 재태기간 19일된 태아 흰쥐의 대뇌피질 세포를 배양하여 3군(정상산소군, 저산소군, 뇌손상 전dizocilpine 투여군)으로 나누었다. 정상산소군은 5% $CO_2$ 배양기(95% air, 5% $CO_2$)에 두었고, 저산소군과 뇌손상 전 dizocilpine 투여군($10{\mu}g/mL$)은 1% $O_2$ 배양기(94% $N_2$, 5% CO2)에서 16시간 동안 뇌세포손상을 유도하였다. 생체내 실험으로 저산소성 허혈성 뇌병증의 동물 모델에서는 생후 7일된 신생백서의 좌측 총 경동맥을 결찰한 후 6개 군(정상산소군, 수술 없이 저산소군, sham 수술 후 저산소군, 수술 후 저산소군, vehicle 투여후 저산소군, dizocilpine 투여 후 저산소군)으로 나누었고, 저산소 손상은 특별히 제작한 통속에서 2시간 동안 8% $O_2$에 노출시켰다. Dizocilpine은 뇌손상 전후 30분에 체중 kg당 10 mg를 투여하였고, 저산소 손상 후 7일째 조직을 실험하였다. 생체외 내 실험 모두 세포사멸사와 관련된 Bcl-2, Bax, caspase-3항체와 primer를 이용하여 western blots과 실시간 중합효소연쇄반응을 실시하였다. 결과: 세포사멸사와 관련된 생체외 내 실험에서 Bcl-2의 발현은 저산소군에서 정상산소군보다 감소하였으나 dizocilpine 투여군에서 저산소군보다 증가하였다. 그러나 Bax와 caspase-3 발현 및 Bax/Bcl-2의 비는 반대로 표현되었다. 결론: 본 연구에서 dizocilpine은 항 세포사멸사를 통하여 주산기 저산소성 허혈성 뇌손상에서 신경보호 역할을 하는 것을 알 수 있었다.