• 한국식품과학회지
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• 제53권4호
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• pp.423-433
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• 2021

본 연구에서는 두충 잎의 분획물을 이용하여 미세먼지(PM_2.5)로 유도한 in vitro 뇌 신경세포 독성에 대한 항산화 활성 및 세포보호 효과를 확인하였다. EFEL은 우수한 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거능을 나타냈으며, 지질과산화물 억제활성에서 양성대조군인 catechin과 동일한 농도에서 유사한 활성을 나타냈다. 또한, EFEL은 미세먼지로 유도된 해마세포(HT22), 뇌신경세포(MC-IXC) 및 미세아교세포(BV-2) 내의 ROS 수준을 효과적으로 감소시켜주었으며, 세포 생존능을 증가시킴으로써 세포보호 효과를 나타냈다. 미세먼지로 활성화된 BV-2에서 EFEL은 세포 활성화와 관련된 세포막 수용체인 TLR4와 p-JNK의 발현을 감소시켰다. 또한, 세포 사멸에 관여하는 caspase-3 활성화 전 단계인 procaspase-3와 세포 생존 경로에 관여하는 p-Akt 발현의 증가된 수준을 나타냈며, 염증성 사이토카인으로써 증가된 TNF-α의 수준을 감소시켰다. EFEL의 생리활성 물질을 HPLC로 분석한 결과, rutin과 chlorogenic acid가 확인되었다. 결과적으로, 두충 잎의 아세트산에틸 분획물은 우수한 페놀성 화합물 및 플라보노이드 함량을 나타냄으로써 높은 항산화능을 보였으며, 미세먼지로 유도된 산화적 스트레스에서 사멸 및 염증반응을 조절하여 뇌 신경세포를 보호하였다. 이를 고려할 때, EFEL은 미세먼지로 유도된 염증성 뇌신경세포 관련 질환 예방에 도움을 줄 수 있는 건강기능식품 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제29권6호
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• pp.747-753
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• 2019

인지기능 저하는 장 단기 기억 및 주의력 소실과 우울증, 불안증의 증가를 특징으로 한다. 또한, 인지기능 저하는 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 다양한 퇴행성 뇌질환과 연관되어 있다. 경제적 부담, 안전 위협을 포함하는 인지기능 저하와 관련된 사회적 문제는 고령화가 진행됨에 따라 증가하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전 세계적으로 많은 연구가 수행되고 있다. 일반적으로 인지기능 저하를 유발할 가능성이 있는 원인으로는 노화에 따른 대사 및 호르몬 불균형, 감염, 약물 오남용, 신경세포 손상 등이 알려져 있지만 다양한 요인이 관련되어 있으므로 원인 규명이 어려운 한계점 때문에 뚜렷한 치료전략 수립이 어려운 실정이다. 최근의 연구에 따르면 퇴행성 뇌질환 발생의 원인과 이에 대한 치료전략 수립에 있어서 장내미생물의 역할이 중요하게 제시되고 있다. 특히, 알츠하이머병과 파킨슨병에서 장내미생물 조성의 변화 및 이들에 의한 대사산물에 따른 분자생물학적, 신경행동학적 증상의 변화가 밝혀졌다. 알츠하이머병 동물모델에서 장내미생물의 변화는 NMDA 수용체와 글루탐산의 변화를 통해 기억능력 소실을 야기하였다. 반면, 알츠하이머병 동물모델에 프로바이오틱스를 투여하였을 때, 비정상적인 신경학적 행동이 유의적으로 감소하였다. 파킨슨병은 장내미생물 군집의 변화와 직접적인 연관성을 보였으며 이는 이차적 증상인 변비 발생에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 파킨슨병 동물모델에 투여한 프로바이오틱스는 단쇄지방산 중 하나인 뷰티르산 증가를 통한 신경세포 보호효과를 나타내었다. 또한, 알츠하이머병과 파킨슨병에서 뇌-혈관장벽의 기능이상이 밝혀졌으며, 뇌-혈관장벽 변화는 장내미생물 불균형에 의한 전신성 염증에 따른 미세소관의 파괴 및 투과성 증가와 연관된 것으로 나타났다. 더불어 장내미생물 대사과정에서 생성된 대사산물은 퇴행성 뇌질환의 발생과 치료에 영향을 미친다. 본 논문에서는 인지기능 저하의 진행을 지연시킴으로써 심화를 방지할 수 있는 효과적인 접근법을 제시하기 위하여 인지기능 저하와 장내미생물의 연관성을 심층적으로 고찰하여 치료적 대안으로 제시하고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제30권12호
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• pp.1078-1084
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• 2020

흰점박이꽃무지는 딱정벌레목 풍뎅이과에 속하는 곤충이며, 현재 국내에서는 식용곤충 자원으로써 단백질 공급원일 뿐만 아니라 간보호 효과와 혈행개선 등에 유용한 생리활성 물질을 다량 함유하고 있는 것으로 보고되고 있다. 항균 펩타이드(antimicrobial peptide, AMP)는 미생물에서부터 포유동물에 이르기까지 다양한 종에서 발견되며 생명체의 선천성 면역체계에서 중요한 역할을 한다. 또한 AMPs는 광범위하게 항균활성을 나타내며 면역, 거부 반응, 내성 등의 문제없이 자연적으로 생성된 자연항생제로 알려져 있다. 활성화된 미세아교세포는 tumor necrosis factor-α (TNF-α), nitric oxide (NO) 및 reactive oxygen species (ROS) 등의 염증매개물질들을 다량 분비하는데 이러한 염증매개물질들은 신경세포사멸의 주원인으로 작용하게 된다. 그러므로 본 연구에서는 미세아교세포를 이용하여 흰점박이꽃무지 유래 항균 펩타이드 Protaetiamycine 6의 신경염증 억제 효과를 조사하였다. 그 결과, Protaetiamycine 6는 LPS에 의해서 증가한 NO 생성을 현저히 억제하였고, iNOS와 COX-2 발현량을 감소시켰으며 LPS에 의해 분비되는 염증성 cytokine의 생성량도 농도의존적으로 감소시켰다. 이러한 결과로 보아 Protaetiamycine 6는 신경염증 및 퇴행성 신경질환의 예방 및 치료 기능성 소재 개발에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제47권3호
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• pp.408-419
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• 2023

Background: Ginsenoside compound K (CK), the main active metabolite in Panax ginseng, has shown good safety and bioavailability in clinical trials and exerts neuroprotective effects in cerebral ischemic stroke. However, its potential role in the prevention of cerebral ischemia/reperfusion (I/R) injury remains unclear. Our study aimed to investigate the molecular mechanism of ginsenoside CK against cerebral I/R injury. Methods: We used a combination of in vitro and in vivo models, including oxygen and glucose deprivation/reperfusion induced PC12 cell model and middle cerebral artery occlusion/reperfusion induced rat model, to mimic I/R injury. Intracellular oxygen consumption and extracellular acidification rate were analyzed by Seahorse multifunctional energy metabolism system; ATP production was detected by luciferase method. The number and size of mitochondria were analyzed by transmission electron microscopy and MitoTracker probe combined with confocal laser microscopy. The potential mechanisms of ginsenoside CK on mitochondrial dynamics and bioenergy were evaluated by RNA interference, pharmacological antagonism combined with co-immunoprecipitation analysis and phenotypic analysis. Results: Ginsenoside CK pretreatment could attenuate mitochondrial translocation of DRP1, mitophagy, mitochondrial apoptosis, and neuronal bioenergy imbalance against cerebral I/R injury in both in vitro and in vivo models. Our data also confirmed that ginsenoside CK administration could reduce the binding affinity of Mul1 and Mfn2 to inhibit the ubiquitination and degradation of Mfn2, thereby elevating the protein level of Mfn2 in cerebral I/R injury. Conclusion: These data provide evidence that ginsenoside CK may be a promising therapeutic agent against cerebral I/R injury via Mul1/Mfn2 mediated mitochondrial dynamics and bioenergy.

• 생명과학회지
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• 제34권9호
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• pp.609-619
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• 2024

신경퇴행성 질환은 신경세포 내 유독한 잘못 접힌 단백질의 축적으로 특징지어진다. 따라서 효과적인 예방 및 응집체 제거를 위한 전략이 치료에 중요하다. 세포질 다이네인(dynein)은 응집체를 세포 중심으로 운반하여 용해소체(lysosome)를 통해 자가포식 분해를 진행함으로써 응집체 제거에 중요한 역할을 한다. 이전 연구에서 우리는 N-아세틸글루코사민 키나제(NAGK)와 Reln에 의한 다이네인의 활성화 증거를 보고했다. 본 연구에서는 NAGK와 Reln의 발현 증가가 응집체 제거에 미치는 영향을 탐구했다. HEK293T 세포(인간 배아 신장 세포주)에서 NAGK와 Reln 유전자를 발현을 촉진시키기 위해 CRISPR/dCas9 활성화 시스템(CAS)을 사용하여 표적 특이적 20 nt 가이드 RNA를 인코딩하는 특정 플라스미드를 이용했다. 이러한 유전자 표현 촉진의 효과를 돌연변이 헌팅틴(mHtt, Q74) 응집체가 유도된 헌팅턴병 세포 모델인 HEK293T 세포와 일차 마우스 피질 신경세포에서 분석했다. 결과는 NAGK 또는 Reln, 혹은 이들의 조합에 의한 CAS 활성화가 Q74 응집체('응집체')를 가진 세포의 비율을 유의미하게 감소시켰음을 보여주었다. 이 효과는 다이네인 억제제 Ciliobrevin D와 자가포식 억제제 Chloroquine에 의해 반전되었다. 이는 다이네인 매개 자가포식이 응집체 제거에 역할을 함을 나타낸다. 이러한 발견은 표적 유전자 활성화를 통해 신경세포 건강을 증진시키기 위한 치료 전략의 기초를 제공한다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제26권1호
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• pp.161-174
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• 1997

오메가 3계 지방산의 섭취가 동맥경화, 고혈압 및 뇌졸중 등의 심혈관질환을 비롯하여 당뇨병, 류마티즘 등의 성인병 예방과 치료에 효과가 있슴이 여러 가지 역학조사 결과 밝혀지면서 의 학계를 위시한 여러 생명과학 분야에서 관심을 모으는 연구주제가 되고 있다. $\omega$3계 지방산은 인체내에서 생성이 되지 않고 외부로부터 섭취해야 하는 필수 지방산으로서 이러한 필수성은 식이로부터 섭취 부족시 생겨나는 결핍증의 치료효과에 기인 한다기 보다는 합성과정에 필요한 적당한 desaturase가 존재하지 않거나 효소활성이 제한되어 있기 때문에 그 필수성이 강조되는 물질로서 이 분야에 대한 관심이 더 많이 요구된다. 또한 $\omega$3계 지방산이 필수지방산 이므로 심혈관질환의 치료 및 예방과 관련, 어느 정도 섭취 해야 하며 부족시 인체에 나쁜 영향을 막기에 충분한 양은 얼마인지에 대한 구체적 자료가 제시되어 있지는 않은 실정이라 이에 대한 연구도 활성화되어야겠다. $\omega$3계 지방산이 심혈관질환 등에 유익한 효과를 보여주는 기전은 혈액지방 분획에 바람직한 변화를 유도하기 때문으로 혈액 중성지 방, 초저밀도지단백-콜레스테롤, 초저밀도지단백-중성지방 등의 감소나 고밀도지단백-콜레스테롤의 상승을 초래하므로써 얻어 지는 효과로 보이며 이에 대한 결과가 항상 일관되게 만 보고되고 있지는 않다. 또한 $\omega$3계 지방산은 AA로부터 대사되는 혈소판 응집반응 촉진물질의 생성을 억제하며 항혈전생성물질의 합성을 도모하는 기능을 하게 되므로 $\omega$6/$\omega$3계 지방산의 적정한 섭취비율이 고려되어야만 한다. $\omega$3계 지방산의 식이급원으로는 LNA가 풍부한 식물성유나 장쇄 불포화지방산인 EPA, DHA 등의 급원으로 생선 및 어유가 있다. LNA는 EPA와 DHA로의 전환이 일어나나 사람에서는 전환율이 여러 가지 조건에 따라 다르며 제한적이다. 생선의 경우 비록 EPA, DHA가 타식품에 비해 풍부한 편이나 생선종류나 동일한 생선내에서도 부위별로 그 함량이 다르므로 $\omega$3계 지방산 급원으로 섭취 할 때에는 이점을 잘 고려해야 하겠다. $\omega$3계 지방산 강화식품의 연구 개발 동향은 $\omega$3계 지방산의 인체에 대한 유익한 효과에 대한 연구결과에 힘입어 이루어진 것으로 여러 가지 식품에 정제 혹은 농축된 $\omega$3계 지방산을 첨가하는 경우와 사료에 $\omega$3계 지방산 급원을 첨가, 동물에게 이행시켜 $\omega$3계 지방산 강화식품을 제조하는 두 가지 방법이 있을 수 있는데 전자는 통조림, 과자, 건강보조식품류에 다용되며 후자는 다양한 기능성 축산식품에 활용되고 있다. $\omega$3계 지방산 강화 축산식품에는 돼지고기, 우유, 치이즈, 계란, 분유, 햄 등 다양한 제품에 활용, 개발되고 있으며 최근에는 이러한 식품 개발에 더욱 박차가 가해지고 있다 그러나 이와 같은 기법을 이용해 생산, 시판된 제품의 현황조사에 따르면 식품별로 함량표시가 없는 제품이 있어 제품에 대한 소비자의 신뢰도 제고에 장애가 될 수 있으며 제품의 품질관리면에서도 이러한 미비점은 개선되어야 할 것으로 보인다. 한편 소비자 입장에서도 $\omega$3계 지방산이 강화된 식품의 개발로 다양하면서도 차별화된 식품을 선택, 소비할 수 있는 잇점이 있으나 강화식품이 아닌 $\omega$3계 지방산이 풍부한 천연식품을 일상의 식탁에서 섭취하는 대신 가공된 제품을 무차별적으로 소비하거나 첨가된 $\omega$3계 지방산 함량이 일반식품에 비해 그다지 높지 않은 경우 이들 식품의 소비가 더 이상 장점이 되지 못하므로 이들 식품 소비에만 의존하는 식생활은 지양되어야 하겠다.