• 대한한의학방제학회지
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• 제25권4호
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• pp.457-469
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• 2017

Obesity is one of the most serious health problem because it induced numerous metabolic syndrome and increases the incidence of various disease, including diabetes, hypertension, dyslipidemia, atherosclerosis, and cancer. In 3T3-L1 adipocytes, increases in reactive oxygens species (ROS) occur with lipid accumulation. NADPH oxidase, producing superoxide anion, may contribute to the development of obesity-associated insulin resistance and type 2 diabetes. In this study, we elucidated the effect of Chaenomeles sinensis koehne extract (CSE) against the development of obesity and the inhibition mechanisms in 3T3-L1 preadiocytes. CSE decreased triglyceride content and inhibited the expression of adipogenic transcription factors including peroxisome proliferator-activated receptor $(PPAR){\gamma}$, CCAT/enhancer binding protein $(C/EBP){\alpha}$ and sterol regulatory element-binding protein (SREBP-1). In addition, CSE highly increased antioxidant activity in a dose-dependent manner. CSE remarkably reduced intracellular ROS increase and NAD(P)H oxidase activity, NOX1, NOX4, Rac1 protein expression, and phosphorylation of p47phox and p67phox We also studied the effect of CSE on weight gain induced by high-fat diet. The oral treatment of CSE (500 mg/kg, body weight) in diet-induced obese (DIO) mice showed decrease in triglyceride and adipocyte size. Therefore, these results indicate that the effect of CSE on anti-obese effects, adipocyte differentiation and reducing triglyceride contents as well as adipocyte size in obese mice, may be associated with inhibition of NAD(P)H oxidase-induced ROS production and adipose transcription factors. These results showed the potential to inhibit the obesity by CSE treatment through controlling the activation of NAD(P)H oxidase in vitro and in vivo obese model.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제20권2호
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• pp.201-211
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• 2016

Although the antioxidant and cardioprotective effects of NecroX-5 on various in vitro and in vivo models have been demonstrated, the action of this compound on the mitochondrial oxidative phosphorylation system remains unclear. Here we verify the role of NecroX-5 in protecting mitochondrial oxidative phosphorylation capacity during hypoxia-reoxygenation (HR). Necrox-5 treatment ($10{\mu}M$) and non-treatment were employed on isolated rat hearts during hypoxia/reoxygenation treatment using an ex vivo Langendorff system. Proteomic analysis was performed using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) and non-labeling peptide count protein quantification. Real-time PCR, western blot, citrate synthases and mitochondrial complex activity assays were then performed to assess heart function. Treatment with NecroX-5 during hypoxia significantly preserved electron transport chain proteins involved in oxidative phosphorylation and metabolic functions. NecroX-5 also improved mitochondrial complex I, II, and V function. Additionally, markedly higher peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-$1{\alpha}$ ($PGC1{\alpha}$) expression levels were observed in NecroX-5-treated rat hearts. These novel results provide convincing evidence for the role of NecroX-5 in protecting mitochondrial oxidative phosphorylation capacity and in preserving $PGC1{\alpha}$ during cardiac HR injuries.

• 생명과학회지
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• 제30권8호
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• pp.713-721
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• 2020

Adipogenesis의 연구는 인간의 지방생물학의 기초적인 분자기전을 이해하고, 비만, 당뇨 및 대사성 증후군의 발병기전을 밝히는데 필요하다. Adipogenesis의 많은 연구가 adipocytes 특이적인 핵심 전사인자인 PPARγ와 C/EBPα를 중심으로 하는 유전자 발현조절 및 세포 내 신호전달에 초점이 맞추어 활발하게 연구가 진행되었다. 그러나, 에피지놈 변형효소나 히스톤 돌연변이에 의한 에피지놈 관점에서 adipogenesis 연구는 미흡한 실정이다. 포유동물에서 히스톤 methylation은 유전자 발현에 대한 주요 후성유전적(epigenome) 변형 중 하나이며, 특히 히스톤 H3 lysine methylation은 다양한 조직 및 기관 발생과정과 세포 분화에 매우 중요한 히스톤 변형이다. 세포 특이적 enhancer는 adipogenesis에서 active enhancer 표지자인 H3K27ac와 함께 H3K4me1로 변형된다. MLL4는 Pparg 및 Cebpa 유전자 ehancers에서 중요한 adipogenic H3K4 mono-methyltransferase이다. 따라서 MLL4는 adipogenesis에 중요한 에피지놈 변형효소라고 할 수 있다. 유전자 발현 억제를 유발하는 대표적인 히스톤 변형인 H3K27me3은 Polycomb repressive complex 2의 효소활성 subunit인 Ezh2에 의해 매개된다. Wnt 유전자에서 Ezh2에 의한 H3K27me3 히스톤 methylation 변형은 adipogenesis를 증가시키는데, 이는 WNT 신호 전달이 adipogenesis의 억제 조절자로 알려져 있기 때문이다. 본 논문은 유전자 발현을 근본적으로 조절하는 히스톤 H3 methylation에 의한 후성 유전학적인 조절이 어떻게 adipogenesis를 조절하는지에 대해 요약한다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제46권9호
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• pp.1137-1142
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• 2017

본 연구는 고지방식이(열량의 40%를 지방으로 공급)로 유도한 비만마우스에게 아피오스 분말(10%, w/w)을 12주간 급여한 후 내장지방 감소 및 지방간 개선 효과를 살펴보았다. 아피오스 분말 급여로 인한 유의적인 체중 감소는 보이지 않았으나, 부고환지방과 후복막지방 무게가 유의적으로 감소하여 총 내장지방 무게는 대조군에 비해 14.3% 감소하였다. 부고환지방조직의 지방세포 크기 역시 아피오스 분말군에서 현저히 감소되었다. 혈청의 유리지방산, 중성지질과 총 콜레스테롤 함량은 실험군 간의 유의적인 차이가 없었으나 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤 비와 동맥경화 지수는 아피오스 분말군이 대조군에 비해 각각 18.9%와 47.2% 유의적으로 개선되었다. 혈청의 렙틴 함량은 아피오스 분말군이 대조군에 비해 유의적으로 낮았다. 고지방식이를 급여한 마우스에 아피오스 분말 급여는 간 조직 중의 지질축적 및 유리지방산과 중성지질 함량을 유의적으로 낮추는 것으로 나타났다. 간 조직의 지질합성 관련 유전자인 Pparg, Fasn과 Dgat2의 발현이 아피오스 분말 급여로 억제되었다. 이상의 결과에서 아피오스 분말은 고지방식이로 인한 내장지방 축적과 지방간을 개선할 수 있을 것으로 평가되었다.

• 한국식품과학회지
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• 제45권3호
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• pp.356-363
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• 2013

최근 연구에서 활성 산소 및 비만에 대한 유전자 발현이 비만과 노화를 촉진시키는 원인으로 주목 받고 있으며, 이를 통해 노화와 비만의 억제 체계를 규명하려는 다양한 방법들이 연구되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 전국 각지의 산야지에 자생하며 농가에서 재배하기도 하는 국화과에 속하는 식물인 참취(Aster scaber Thunb.) 메탄올 추출물의 항산화력과 3T3-L1 전구지방세포의 지방세포형성과정에 미치는 영향을 확인하였다. 참취 메탄올 추출물에 존재하는 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 각각 $57.07{\pm}2.17$, $54.62{\pm}2.24{\mu}g/mg$으로 나타났다. 시료의 DPPH, ABTS radical 소거 활성을 측정한 결과 $RC_{50}$값이 각각 $22.24{\pm}0.40$, $53.19{\pm}1.61{\mu}g/mL$로 우수한 항산화 효과를 나타냈다. 참취의 메탄올 추출물이 3T3-L1 전구지방세포에서 분화유도 물질(IBMX, DEXA, Insulin)과 함께 처리했을 때 지방구의 형성을 농도 의존적으로 감소시켰다. 또한 이들은 지방세포의 증식 및 분화되는 과정에서 발현되는 adipogenic transcription factor 및 관련 유전자의 단백질 발현과 mRNA 발현을 유의적으로 감소시키는 것을 확인하였다. 이상의 결과로 참취 메탄올 추출물을 이용하여 항비만에 우수한 효능을 가지는 기능성 식품 소재로서의 개발이 가능할 것으로 생각된다.

• Molecular & Cellular Toxicology
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• 제4권4호
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• pp.318-322
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• 2008

Obesity is an increasing worldwide health problem that is strongly related to the imbalance of food intake and energy metabolism. It was well-known that several substances in the hypothalamus regulate food intake and energy metabolism. We planned an integrative study to elucidate the mechanism of the development of obesity. Firstly, to find candidate genes with the marvelous effect, the different expression in the hypothalamus between ob/ob and 48-h fasting mice was investigated by using DNA microarray technology. As a result, we found 3 genes [peroxisome proliferator activated receptor, gamma, coactivator 1 alpha (Ppargc1a), calmodulin 1 (Calm1), and complexin 2 (Cplx2)] showing the different hypothalamic expression between ob/ob and 48-h fasting mice. Secondly, a genetic approach on PPARGC1A gene was performed, because PPARGC1A acts as a transcriptional coactivator and a metabolic regulator. Two hundred forty three obese female patients with body mass index (BMI)${\geq}$25 and 285 control female subjects with BMI 18 to<23 were recruited according to the Classification of Korean Society for the Study of Obesity. Among the coding single nucleotide polymorphisms (cSNPs) of PPARGC1A, 2 missense SNPs (rs8192678, Gly482Ser; rs3736265, Thr612Met) and 1 synonymous SNP (rs3755863, Thr528Thr) were selected, and analyzed by PCR-RFLP and pyrosequencing. For the analysis of genetic data, chi-square ($X^2$) test and EH program were used. The rs8192678 was significantly associated with obese women (P<0.0006; odds ratio, 1.5327; 95% confidence interval, 1.2006-1.9568). Haplotypes also showed significant association with obese women ($X^2$=33.28, P<0.0008). These results suggest that PPARGC1A might be related to the development of obesity.

• Nutrition Research and Practice
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• 제11권2호
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• pp.121-129
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• 2017

BACKGROUND/OBJECTIVES: The study was conducted to evaluate the effects of dietary leucine supplementation on mitochondrial biogenesis and energy metabolism in the liver of normal birth weight (NBW) and intrauterine growth-retarded (IUGR) weanling piglets. MATERIALS/METHODS: A total of sixteen pairs of NBW and IUGR piglets from sixteen sows were selected according to their birth weight. At postnatal day 14, all piglets were weaned and fed either a control diet or a leucine-supplemented diet for 21 d. Thereafter, a $2{\times}2$ factorial experimental design was used. Each treatment consisted of eight replications with one piglet per replication. RESULTS: Compared with NBW piglets, IUGR piglets had a decreased (P < 0.05) hepatic adenosine triphosphate (ATP) content. Also, IUGR piglets exhibited reductions (P < 0.05) in the activities of hepatic mitochondrial pyruvate dehydrogenase (PDH), citrate synthase (CS), ${\alpha}$-ketoglutarate dehydrogenase (${\alpha}$-KGDH), malate dehydrogenase (MDH), and complexes I and V, along with decreases (P < 0.05) in the concentration of mitochondrial DNA (mtDNA) and the protein expression of hepatic peroxisome proliferator-activated receptor-${\gamma}$ coactivator $1{\alpha}$ (PGC-$1{\alpha}$). Dietary leucine supplementation increased (P < 0.05) the content of ATP, and the activities of CS, ${\alpha}$-KGDH, MDH, and complex V in the liver of piglets. Furthermore, compared to those fed a control diet, piglets given a leucine-supplemented diet exhibited increases (P < 0.05) in the mtDNA content and in the mRNA expressions of sirtuin 1, PGC-$1{\alpha}$, nuclear respiratory factor 1, mitochondrial transcription factor A, and ATP synthase, $H^+$ transporting, mitochondrial F1 complex, ${\beta}$ polypeptide in liver. CONCLUSIONS: Dietary leucine supplementation may exert beneficial effects on mitochondrial biogenesis and energy metabolism in NBW and IUGR weanling piglets.

• Molecules and Cells
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• 제38권12호
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• pp.1037-1043
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• 2015

The TAZ activator 2-butyl-5-methyl-6-(pyridine-3-yl)-3-[2'-(1H-tetrazole-5-yl)-biphenyl-4-ylmethyl]-3H-imidazo[4,5-b]pyridine] (TM-25659) inhibits adipocyte differentiation by interacting with peroxisome proliferator-activated receptor gamma. 1 TM-25659 was previously shown to decrease weight gain in a high fat (HF) diet-induced obesity (DIO) mouse model. However, the fundamental mechanisms underlying the effects of TM-25659 remain unknown. Therefore, we investigated the effects of TM-25659 on skeletal muscle functions in C2 myotubes and C57BL/6J mice. We studied the molecular mechanisms underlying the contribution of TM-25659 to palmitate (PA)-induced insulin resistance in C2 myotubes. TM-25659 improved PA-induced insulin resistance and inflammation in C2 myotubes. In addition, TM-25659 increased FGF21 mRNA expression, protein levels, and FGF21 secretion in C2 myotubes via activation of GCN2 pathways (GCN2-$phosphoelF2{\alpha}$-ATF4 and FGF21). This beneficial effect of TM-25659 was diminished by FGF21 siRNA. C57BL/6J mice were fed a HF diet for 30 weeks. The HF-diet group was randomly divided into two groups for the next 14 days: the HF-diet and HF-diet + TM-25659 groups. The HF diet + TM-25659-treated mice showed improvements in their fasting blood glucose levels, insulin sensitivity, insulin-stimulated Akt phosphorylation, and inflammation, but neither body weight nor food intake was affected. The HF diet + TM-25659-treated mice also exhibited increased expression of both FGF21 mRNA and protein. These data indicate that TM-25659 may be beneficial for treating insulin resistance by inducing FGF21 in models of PA-induced insulin resistance and HF diet-induced insulin resistance.

• Molecules and Cells
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• 제39권7호
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• pp.543-549
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• 2016

MicroRNAs (miRNAs) have been reported to be involved in many neurodegenerative diseases. The present study focused on the role of hsa-miR-144-3p in one of the neuro-degenerative diseases, Parkinson's disease (PD). Our study showed a remarkable down-regulation of miR-144-3p expression in 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine (MPTP)-treated SH-SY5Y cells. MiR-144-3p was then overexpressed and silenced in human SH-SY5Y cells by miRNA-mimics and miRNA-inhibitor transfections, respectively. Furthermore, ${\beta}$-amyloid precursor protein (APP) was identified as a target gene of miR-144-3p via a luciferase reporter assay. We found that miR-144-3p overexpression significantly inhibited the protein expression of APP. Since mitochondrial dysfunction has been shown to be one of the major pathological events in PD, we also focused on the role of miR-144-3p and APP in regulating mitochondrial functions. Our study demonstrated that up-regulation of miR-144-3p increased expression of the key genes involved in maintaining mitochondrial function, including peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ coactivator-$1{\alpha}$(PGC-$1{\alpha}$), nuclear respiratory factor 1 (NRF-1) and mitochondrial transcription factor A (TFAM). Moreover, there was also a significant increase in cellular ATP, cell viability and the relative copy number of mtDNA in the presence of miR-144-3p overexpression. In contrast, miR-144-3p silencing showed opposite effects. We also found that APP overexpression significantly decreased ATP level, cell viability, the relative copy number of mtDNA and the expression of these three genes, which reversed the effects of miR-144-3p overexpression. Taken together, these results show that miR-144-3p plays an important role in maintaining mitochondrial function, and its target gene APP is also involved in this process.

• 식품과학과 산업
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• 제40권2호
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• pp.46-58
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• 2007

제2형 당뇨병은 대사성 질환으로 간, 근육 그리고 지방 조직 세포에서 인슐린 작용의 장애로 나타나는 인슐린 저항성으로 혈당의 이용이 감소하여 혈당이 높아짐에도 불구하고 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비가 충분하지 못할 때 유발된다. 서구에서는 비만 등으로 인해 인슐린 저항성이 증가하면 인슐린 분비가 높은 고인슐린혈증을 나타내어 당뇨병으로의 진전은 늦다. 하지만 우리나라를 비롯한 아시아의 사람들은 인슐린 저항성이 증가할 때 인슐린 분비가 충분치 못해 혈청 인슐린 농도가 정상인과 비슷하거나 더 낮은 상태에서 당뇨병으로 진전된다. 이러한 차이는 우리나라를 비롯한 아시아 사람들에게서 제2형 당뇨병의 발생이 급격하게 증가할 것이라는 보고되었다. 결국 당뇨병은 간, 근육 및 지방조직에서의 인슐린 작용의 장애와 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비의 부족의 복합적인 장애에 의해서 나타나고 이것은 공통적으로 각 조직에서의 인슐린/insulin growth factor (IGF)-1 신호전달의 장애와 관련이 있다. 베타세포에서의 인슐린분비 자체는 인슐린/IGF-1 신호전달과 관계가 없지만 간접적으로 관련이 있다. 인슐린 분비능은 베타세포의 증식과 생존에 의한 베타세포의 양과 밀접한 관련이 있는데 인슐린/IGF-1 신호전달은 베타세포의 증식과 생존을 조절한다. 그러므로 혈당 조절에 관여하는 기능성 식품은 인슐린 작용을 향상시키는 인슐린 민감성 특성을 가지거나, 혈당이 높아질 때 인슐린 분비를 촉진시키는 insulinotropic 작용을 하는 성질을 가지고 있어야 하겠다. 전자의 대표적인 약은 1999년에 미국 FDA에서 승인 받은 peroxisome proliferator-activated receptor $(PPAR)-{\gamma}$ agonist 인 thiazolidinedione 계통의 약물인 troglitazone, pioglitazone, rosiglitazone 등이 있고, 후자는 2007년에 승인 받은 Exenatide는 glucagon like peptide (GLP)-1 agonist이다. 이 두 가지 약은 모두 자연계에 존재하는 동식물에서 유래된 것으로 식품에도 많이 다양한 종류의 인슐린 민감성 물질이나 insulinotropic 작용을 하는 물질이 함유되어 있을 것이다. 이러한 기능 이외에 혈당조절 약이나 식품으로 사용되는 것은 탄수화물의 소화를 방해하는 것으로 탄수화물 소화효소인 a-amylase 또는 maltase의 활성을 억제하여 식후 혈당의 급격한 상승을 방지하는 것이 있다. 우리나라 사람들은 탄수화물의 섭취가 너무 많아서 실제로 이러한 식품이나 약의 효능이 높지 않을 것이다. 혈당을 조절하는 기능성 식품은 이 세 가지 효능 중 일부를 가지고 있는 것이 될 수 있다. 이러한 기능을 스크리닝하기 위해서 3가지 단계를 거쳐야 한다. 먼저 시험관에서 또는 세포 실험을 통해서 앞서 언급한 3가지 기능을 가지고 있는 지 여부를 각각 조사한다. 이중에서 효과가 있는 것은 당뇨 동물 모델을 사용하여 in vivo에서 혈당 강하기능과 혈당 강하기전을 조사하는 실험을 한다. 효과가 있는 식품이 우리가 전통적으로 식품으로 섭취해 왔다면 독성 검사를 거쳐야 할 필요가 없지만 한약재이거나 특수 식품의 경우에는 in vivo 실험 전에 GLP 기관에서 반드시 독성 실험을 거쳐 독성 유무를 확인할 필요가 있다. 동물 실험에서 효과적인 것은 인체 실험을 거쳐 혈당 조절 기능성 식품으로 식약청에서 허가를 받을 수 있겠다. 결론적으로 식품에는 항당뇨 특성을 가진 물질들이 함유되어 있는 것들이 상당히 많다. 혈당 조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발할 때 고려해야 할 것은 1) 그 양이 혈당 강하 기능성 식품으로 지정받을 수 있을 정도로 충분히 함유되어 있느냐, 2) 혈당을 강하시키는 기전이 단순히 당의 배설을 촉진시켜서 혈당을 저하시키는 것이 아니라, 인슐린 작용을 촉진시키거나, 포도당 자극에 의한 인슐린 분비를 촉진시키거나 탄수화물의 소화 흡수를 억제시킴으로 혈당을 강하시키는 지 등을 파악하는 것이다. 이러한 조건을 만족시키는 식품은 지속적으로 섭취할 때 당뇨병을 예방하거나 진전을 지연시킬 수 있는 혈당조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발 가능성이 있겠다.