• Molecules and Cells
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• 제45권11호
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• pp.771-780
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• 2022

The field of extracellular vesicles (EVs) has expanded tremendously over the last decade. The role of cell-to-cell communication in neighboring or distant cells has been increasingly ascribed to EVs generated by various cells. Initially, EVs were thought to a means of cellular debris or disposal system of unwanted cellular materials that provided an alternative to autolysis in lysosomes. Intercellular exchange of information has been considered to be achieved by well-known systems such as hormones, cytokines, and nervous networks. However, most research in this field has searched for and found evidence to support paracrine or endocrine roles of EV, which inevitably leads to a new concept that EVs are synthesized to achieve their paracrine or endocrine purposes. Here, we attempted to verify the endocrine role of EV production and their contents, such as RNAs and bioactive proteins, from the regulation of biogenesis, secretion, and action mechanisms while discussing the current technical limitations. It will also be important to discuss how blood EV concentrations are regulated as if EVs are humoral endocrine machinery.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제64권4호
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• pp.654-670
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• 2022

Spermatogenesis and testis development are highly structured physiological processes responsible for post-pubertal fertility in stallions. Spermatogenesis comprises spermatocytogenesis, meiosis, and spermiogenesis. Although germ cell degeneration is a continuous process, its effects are more pronounced during spermatocytogenesis and meiosis. The productivity and efficiency of spermatogenesis are directly linked to pubertal development, degenerated germ cell populations, aging, nutrition, and season of the year in stallions. The multiplex interplay of germ cells with somatic cells, endocrine and paracrine factors, growth factors, and signaling molecules contributes to the regulation of spermatogenesis. A cell-tocell communication within the testes of these factors is a fundamental requirement of normal spermatogenesis. A noteworthy development has been made recently on discovering the effects of different somatic cells including Leydig, Sertoli, and peritubular myoid cells on manipulation the fate of spermatogonial stem cells. In this review, we discuss the self-renewal, differentiation, and apoptotic roles of somatic cells and the relationship between somatic and germ cells during normal spermatogenesis. We also summarize the roles of different growth factors, their paracrine/endocrine/autocrine pathways, and the different cytokines associated with spermatogenesis. Furthermore, we highlight important matters for further studies on the regulation of spermatogenesis. This review presents an insight into the mechanism of spermatogenesis, and helpful in developing better understanding of the functions of somatic cells, particularly in stallions and would offer new research goals for developing curative techniques to address infertility/subfertility in stallions.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제30권1호
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• pp.65-75
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• 2003

Objectives: To investigate the role of TGF (Transforming growth factor-$\beta$) involved in the paracrinic communication during decidualization between UEC (uterine epithelial cells) and USC (uterine stromal cells), we have employed a co-culture system composed of human endometrial epithelial and stromal cells in defined hormonal conditions. Design: In the co-culture, endometrial epithelial cells cultured in the matrigel-coated cell culture insert are seeded on top of the endometrial stromal cells cultured within a collagen gel. The co-culture was maintained for 48 hours under the following hormonal conditions: progesterone dominant condition (100 nM P4 and 1 nM E2) or estrogen-dominant condition (100 nM E2 and 1 nM P4). 10 ng/ ml HGF and/or 10 ng/ml TGF-$\beta$1 are added. Methods: RT-PCR is utilized to detect mRNAs quantitatively. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and immunohistochemical staining are utilized to detect proteins in the tissue. Results: Prolactin mRNA is expressed in the co-cultured stromal cells under the progesterone dominant condition. TGF-$\beta$1 and its receptors are expressed in both the co-cultured epithelial and stromal cells irrespective of the steroid present, which is in contrast with no or negligible expression of TGF-$\beta$1 or its receptor in cells separately cultured. Both estrogen and progesterone significantly elevate the concentration of hepatocyte growth factor (HGF) in the conditioned medium of the co-culture with the value of 4, 325 pg/ml in E2-dominant and 2, 000 pg/ml in P4-dominant condition compare to 150 pg/ml in no hormone. In separately cultured stromal cells, administration of HGF induces the expression of TGF receptor 1 in both hormonal conditions, but induction of TGF receptor 2 is only manifest in the P4-dominant condition. Administration of TGF-$\beta$ and HGF directly induce the decidualization marker prolactin mRNA in separately cultured stromal cells. Conclusion: It is likely that steroid hormones induces prolactin mRNA indirectly by promoting the cell to cell communication between the stromal and the epithelial cells. TGF-$\beta$ and HGF are two possible paracrine mediators in the human endometrial decidualization.

• 대한임상검사과학회지
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• 제50권4호
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• pp.391-398
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• 2018

중간엽줄기세포는 항염증능, 면역조절능 뿐만 아니라 다계통으로의 분화능 때문에 난치성 환자 치료를 위한 매력적인 대안적 치료방법으로 알려져 왔다. 지금까지 중간엽줄기세포의 이식 치료법은 면역질환, 심혈관질환, 암, 간질환 및 뇌졸중을 비롯한 다양한 질병의 전임상 및 임상적용에 긍정적인 결과를 가져왔다. 여러 연구들에 의하면, 중간엽줄기세포를 이용한 치료는 손상된 세포나 조직에 중간엽줄기세포가 이동하여 직접 세포를 대체하거나 분화시키는 작용이 아니라 중간엽줄기세포에서 분비하는 여러 인자들 즉, 주변분비 효과(paracrine effect)에 의한 것으로 확인되고 있다. 최근에 중간엽줄기세포 유래 엑소좀은 핵산, 단백질, 지질 등을 손상된 세포나 조직의 국소 미세환경으로 전달함으로써 세포간 상호작용을 통해 조직재생을 중재할 수 있는 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 엑소좀의 이용은 세포이식으로부터 발생할 수 있는 종양형성과 같은 다양한 위험성을 피할 수 있으므로 줄기세포 기반 치료 적용에 유용성이 매우 높다. 이러한 이유에서 중간엽줄기세포 유래 엑소좀은 재생의학 및 조직공학에서 안전하고 효율적인 치료적 도구(tool)가 될 수 있다. 여기에서 우리는 치료제로서의 중간엽줄기세포 유래 엑소좀의 정의와 역할에 대한 최신 지견과 함께 포괄적인 이해를 제공하고자 한다.

• 한국수정란이식학회지
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• 제29권1호
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• pp.1-5
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• 2014

Recent 2 decades, including in vitro maturation (IVM), assisted reproductive technologies (ARTs) achieved noteworthy development. However the efficiency of ARTs with in vitro matured oocytes is still lower than that with in vivo oocytes. To overcome those limitations, many researchers attempted to adapt co-culture system during IVM and consequently maturation efficiency has been increased. The beneficial effects of applying co-culture system is contemplated base on communication and interaction between various somatic cells and oocytes, achievement of paracrine factors, and spatial effects of extracellular matrix (ECM) from somatic cell surface. The understanding of co-culture system can provide some information to narrow the gap between in vitro and in vivo. Here we will review current studies about issues for understanding cu-culture system with various somatic cells to improve in vitro maturation microenvironment and provide bird view and strategies for further studies.

• BMB Reports
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• 제55권1호
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• pp.30-38
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• 2022

Cardiovascular disease, especially ischemic heart disease, is a major cause of mortality worldwide. Cardiac repair is one of the most promising strategies to address advanced cardiovascular diseases. Despite moderate improvement in heart function via stem cell therapy, there is no evidence of significant improvement in mortality and morbidity beyond standard therapy. The most salutary effect of stem cell therapy are attributed to the paracrine effects and the stem cell-derived exosomes are known as a major contributor. Hence, exosomes are emerging as a promising therapeutic agent and potent biomarkers of cardiovascular disease. Furthermore, they play a role as cellular cargo and facilitate intercellular communication. However, the clinical use of exosomes is hindered by the absence of a standard operating procedures for exosome isolation and characterization, problems related to yield, and heterogeneity. In addition, the successful clinical application of exosomes requires strategies to optimize cargo, improve targeted delivery, and reduce the elimination of exosomes. In this review, we discuss the basic concept of exosomes and stem cell-derived exosomes in cardiovascular disease, and introduce current efforts to overcome the limitations and maximize the benefit of exosomes including engineered biomimetic exosomes.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제23권3호
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• pp.247-268
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• 1996

여포와 난포의 성숙, 배란과 착상, 임신의 유지와 태아의 성장 발달, 분만 및 유선발육과 비유 등 일련의 생식현상에서 있어서 성선자극호르몬과 스테로이드 호르몬의 작용이 중추적인 역할을 한다는 사실은 오래 전부터 알려져왔다. 그러나 이러한 일련의 현상에 고전적인 호르몬 외에도 다수의 성장인자가 관여되고 있음이 최근의 연구 결과 밝혀지고 있다. 생식기관에서 성장인자들은 대부분 autocrine/paracrine mode로 작용하여, 성선자극호르몬과 스테로이드 호르몬의 작용을 매개하거나 이들 호르몬 등과 교호적인 작용(synergy)을 한다. 생식기관 내 insulin-like growth factor(IGF) system은 최근 가장 활발히 연구된 분야 중의 하나로 생식현상의 전반에 걸쳐 중요한 역할을 하고 있음이 밝혀졌다. 본 지면에서는 IGF system에 관한 개괄적인 정보를 소개하고 현재까지 보고된 intrauterine IGF system에 관한 연구를 요약하고자 한다. IGF family는 IGF-I과 IGF-II ligands, 두종류의 IGF receptors(수용체), 그리고 지금까지 발견된 6종류의 IGF-binding proteins(IGFBPs)로 이루어져 있다. IGF-I과 IGF-II는 proinsulin과 상동한 구조를 가진 peptide로서 포도당과 아미노산 운반을 자극하는 등 insulin과 유사한 작용을 한다. 이 외에도 IGFs는 세포분열촉진제(mitogens)로서 여러 형태의 세포에 걸쳐 세포증식을 자극하고, 세포의 분화(differentiation)과 세포기능의 발현에 관여한다. IGFs는 간과 주로 messenchymal cells에서 발현되어 endocrine mode는 물론 autocrine/paracrine mode로 거의 모든 조직에 작용한다. IGF 수용체는 두종류가 알려져 있는데 type I IGF receptor는 tyrosine kinase로서 IGF-I과 IGF-II에 공히 high-affinity를 나타내고, 상기한 대부분의 IGFs의 작용을 매개한다. Type II IGF receptor 혹은 IGF-II/mannose-6-phosphate receptor는 두개의 서로 다른 binding sites를 가지고 있는데 IGF-II binding site는 IGF-II에만 high-affinity를 나타낸다. Type II IGF receptor의 주요 역할은 IGF-II를 lysosomal targeting하여 ligand를 파괴하는데 있다. 체액 속의 IGFs는 대부분 IGFBP에 결합되어 있다. IGFBPs는 IGF의 저장/운반체 혹은 IGF 작용을 조절하는 역할을 하는 것으로 알려져 있으나 개개 IGFBP의 역할에 대해서는 지극히 제한된 정보만이 알려져 있다. IGFBPs의 IGF ligands에의 affinity는 IGF receptors의 IGFs에의 affinity보다 크기 때문에 대부분의 in vitro 상황 하에서 IGFBPs는 IGF 작용을 억제한다. IGFBP에 결합되어 있는 IGF가 어떤 기작에 의해 IGFBP로부터 분리되어 IGF receptor에 도달하는지는 알려지지 않고 있으나, 혈액과 조직액에 들어있는 불특정 IGFBP protease activity는 IGF의 방출과정에서 일역을 하는 것으로 믿어지고 있다. 최근 연구보고에 의하면 특정 in vitro 상황 하에서 IGFBP-1, -3, -5 등은 IGF와 무관한 작용도 있다는 증빙이 있어 IGF system의 또 다른 차원을 예고하고 있다. IGF family members의 mRNAs & proteins는 영장류, 설치류 및 가축의 자궁조직과 수태물(conceptus)에서 발현되어 자궁과 태아의 성장 발달에 중요한 역할을 한다. 자궁조직의 IGF system의 발현은 성선호르몬, 국소 생리조절인자 등에 의해 발현시기와 장소의 특이성이 결정되며, 발현된 IGFs와 IGFBPs는 autocrine/paracrine mode로 자궁조직에 작용하기도 하고, 자궁강에 분비되어 수태물의 성장 발달에 관여한다. 착상을 전후하여 수태물에서도 IGF system이 발현되는데 개개 IGF family member의 발현 시기는 모체로부터 유래된 mRNA의 유무, 수태물 자체의 genetic programming, 모체와의 상호작용 등에 의해 결정되고, IGFs의 작용 부위 역시 시간(생리적 상태)과 장소의 특이성이 있다. 이와같이 conceptus IGF system의 발현이 시간적, 공간적으로 조절되고있다는 사실은 IGFs가 수태물의 성장 발달에 일역을 한다는 가설을 간접적으로 지지해 준다. 자궁조직과 수태물에서 발현된 IGFs는 세포의 증식과 분화, 포도당과 아미노산의 운반과 단백질합성, placental lactogen과 prolactin 등과 같은 유선자극호르몬의 생성을 자극하고 스테로이드 호르몬의 합성에도 관여한다. 태아의 성장 발달에 있어서 IGFs의 역할은 embryo의 IGF-I, IGF-II, 혹은 IGF receptor gene을 homologous recombination technique에 의해 파괴(gene targeting)하여을 때의 결과로써 입증되었다. 생쥐의 IGF and/or IGF-II gene 혹은 IGF receptor gene을 파괴했을 때 출생 전후 모두 성장 발달이 지연되며 출생시 무게는 정상치의 30-60% 수준에 머물고, 특히 type I IGF receptor gene 혹은 IGF-I과 IGF-II genes를 모두 파괴했을 경우에는 출생 후 곧 치사한다. 자궁 내의 IGFBPs는 IGF ligands를 자궁 내에 제한시키거나 IGFs의 receptor binding을 억제하는 negative regulators 역할을 하는 것으로 믿어지고 있다. 그러나 영장류의 자궁에서 IGFBP-I과 같은 특정 IGFBP는 IGFs보다 월등히 많은 양이 발현 분비되고 있는 것으로 추산되고 있으며, 또한 이 단백질은 모체탈락막세포에서 분비되는 주요 단백질 중의 하나라는 점을 감안할 때 IGFBP-I이 IGF과 무관한 작용이 있을 가능성도 배제할 수 없다. 따라서 IGFBPs의 역할 규명은 IGF system을 이해하는데 중요한 부분을 차지하고 있어 향후 이 분야의 연구에 많은 기대와 촛점이 모여지고 있다.

• 한국동물학회지
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• 제33권4호
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• pp.435-445
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• 1990

시상하부에서 합성, 분비되는 gonadotropin releasing horrnone (GnRH)의 면역반응성이 생식소를 비롯한 여러 부위에서도 검출됨이 알려졌으나, 이 펩타이트가 과연 생식소에서 국부적으로 합성되는 지에 관해서는 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 흰쥐 생식소에서 GnRH유전자발현을 연구하기 위하여 GnRH-like mRNA와 GnRH펩타이트의 발현과 세포내 분포 양상을 조사하였다. GnRH 방사면역측정법과 GnRH를 크로마토그라피 방법으로 분리한 결과,시상하부에서 합성되는 GnRH와 유사한 GnRH 면역반은이 흰쥐 생식소 추출물에서 상당량 검출되었다. GnRH-면역반응이 흰쥐 난소의 다양한 세포군에서 나타냄에 반하여, GnRH-like mRNA는 granulsa,theca 그리고 luteal 세포에서만 주로 발현되었다. 또한 흰쥐 정소에서 GnRH면역반응성은 원시정세포, Sertoli,Leydig 세포에서만 검출된 반면에, GnRH-like mRNA는 정세관내의 Seertoli세포에서만 발현되었다. 따라서 이 연구는 생식소에 존재하는 GnRH는 생식소 내에서 국부적으로 합성, 발현되는 결과라고 사료되며, 생식소 내에서 생성된 GnRH는 생식소내 세포군간의 정보교환의 매개자로서 역활을 수행하고 있다고 추정된다.