• Biomolecules & Therapeutics
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• 제32권1호
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• pp.77-83
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• 2024

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease characterized by neuronal cell death and memory impairment. Corticosterone (CORT) is a glucocorticoid hormone produced by the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in response to a stressful condition. Excessive stress and high CORT levels are known to cause neurotoxicity and aggravate various diseases, whereas mild stress and low CORT levels exert beneficial actions under pathophysiological conditions. However, the effects of mild stress on AD have not been clearly elucidated yet. In this study, the effects of low (3 and 30 nM) CORT concentration on Aβ_25-35-induced neurotoxicity in SH-SY5Y cells and underlying molecular mechanisms have been investigated. Cytotoxicity caused by Aβ_25-35 was significantly inhibited by the low concentration of CORT treatment in the cells. Furthermore, CORT pretreatment significantly reduced Aβ_25-35-mediated pro-apoptotic signals, such as increased Bim/Bcl-2 ratio and caspase-3 cleavage. Moreover, low concentration of CORT treatment inhibited the Aβ_25-35-induced cyclooxygenase-2 and pro-inflammatory cytokine expressions, including tumor necrosis factor-α and interleukin-1β. Aβ_25-35 resulted in intracellular accumulation of reactive oxygen species and lipid peroxidation, which were effectively reduced by the low CORT concentration. As a molecular mechanism, low CORT concentration activated the nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, a redox-sensitive transcription factor mediating cellular defense and upregulating the expression of antioxidant enzymes, such as NAD(P)H:quinone oxidoreductase, glutamylcysteine synthetase, and manganese superoxide dismutase. These findings suggest that low CORT concentration exerts protective actions against Aβ_25-35-induced neurotoxicity and might be used to treat and/or prevent AD.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제32권2호
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• pp.97-103
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• 2005

Superoxide dismutase와 ascorbate peroxidase가 동시에 과대발현된 담배(CA)를 가지고 여러 제초제들에 대한 항산화 반응을 조사하였다. 온실조건 실험에서, CA 담배는 PSI 저해제로 알려진 paraquat처리에 대해서 내성이 인정되었고 그 정도는 40% 내외였다. PS II 저해제 (bromoxynil, diuron, bromacil), 엽록소 생합성 저해제 (oxyfluorfen), 카로티노이드 생합성 저해제 (fluridone)와 EPSP synthase 저해제 (glyphosate) 처리에서는 CA와 wild type간의 반응차이가 관찰되지 않았다. Paraquat와 diuron을 이용한 약광 조건의 실험에서도 온실조건의 실험결과와 유사한 정도로 paraquat처리에 대해서만 내성을 나타내었다. 온실조건에서의 엽위별 반응의 경우, 6 - 9 엽기 식물체에 paraquat를 처리하였을 때, 약제처리 당시 위로부터 3 - 4번째 전개되고 있었던 잎이 상대적으로 내성 정도가 높게 나타났다. 한편 paraquat 처리 시에 여러 농도의 ascorbic acid를 혼합할 경우, CA와 wild type 모두에서 비슷한 정도로 paraquat 활성을 경감시켰다. 결론적으로, CuZnSOD/APX의 과대발현은 photosystem I 에서 발생되는 산화스트레스에 대해서만 주로 작용하며, 다른 제초제들에 의해 발생되는 산화적 스트레스에 대해서는 소거 능력이 부족한 것으로 판단되었다.

• Toxicological Research
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• 제35권1호
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• pp.45-63
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• 2019

In view of the growing industrial use of Bacterial cellulose (BC), and taking into account that it might become airborne and be inhaled after industrial processing, assessing its potential pulmonary toxic effects assumes high relevance. In this work, the murine model was used to assess the effects of exposure to respirable BC nanofibrils (nBC), obtained by disintegration of BC produced by Komagataeibacter hansenii. Murine bone marrow-derived macrophages ($BMM{\Phi}$) were treated with different doses of nBC (0.02 and 0.2 mg/mL, respectively 1 and $10{\mu}g$ of fibrils) in absence or presence of 0.2% Carboxymethyl Cellulose (nBCMC). Furthermore, mice were instilled intratracheally with nBC or nBCMC at different concentrations and at different time-points and analyzed up to 6 months after treatments. Microcrystaline $Avicel-plus^{(R)}$ CM 2159, a plant-derived cellulose, was used for comparison. Markers of cellular damage (lactate dehydrogenase release and total protein) and oxidative stress (hydrogen peroxidase, reduced glutathione, lipid peroxidation and glutathione peroxidase activity) as well presence of inflammatory cells were evaluated in brochoalveolar lavage (BAL) fluids. Histological analysis of lungs, heart and liver tissues was also performed. BAL analysis showed that exposure to nBCMC or CMC did not induce major alterations in the assessed markers of cell damage, oxidative stress or inflammatory cell numbers in BAL fluid over time, even following cumulative treatments. $Avicel-plus^{(R)}$ CM 2159 significantly increased LDH release, detected 3 months after 4 weekly administrations. However, histological results revealed a chronic inflammatory response and tissue alterations, being hypertrophy of pulmonary arteries (observed 3 months after nBCMC treatment) of particular concern. These histological alterations remained after 6 months in animals treated with nBC, possibly due to foreign body reaction and the organism's inability to remove the fibers. Overall, despite being a safe and biocompatible biomaterial, BC-derived nanofibrils inhalation may lead to lung pathology and pose significant health risks.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권8호
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• pp.1095-1103
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• 2019

Objective: Among stress responses, the unfolded protein response (UPR) is a well-known mechanism related to endoplasmic reticulum (ER) stress. ER stress is induced by a variety of external and environmental factors such as starvation, ischemia, hypoxia, oxidative stress, and heat stress. Inositol requiring enzyme $1{\alpha}$ ($IRE1{\alpha}$)-X-box protein 1 (XBP1) is the most conserved pathway involved in the UPR and is the main component that mediates $IRE1{\alpha}$ signalling to downstream ER-associated degradation (ERAD)- or UPR-related genes. XBP1 is a transcription factor synthesised via a novel mechanism called 'frame switch splicing', and this process has not yet been studied in the horse XBP1 gene. Therefore, the aim of this study was to confirm the frame switch splicing of horse XBP1 and characterise its dynamics using Thoroughbred muscle cells exposed to heat stress. Methods: Primary horse muscle cells were used to investigate heat stress-induced frame switch splicing of horse XBP1. Frame switch splicing was confirmed by sequencing analysis. XBP1 amino acid sequences and promoter sequences of various species were aligned to confirm the sequence homology and to find conserved cis-acting elements, respectively. The expression of the potential XBP1 downstream genes were analysed by quantitative real-time polymerase chain reaction. Results: We confirmed that splicing of horse XBP1 mRNA was affected by the duration of thermal stress. Twenty-six nucleotides in the mRNA of XBP1 were deleted after heat stress. The protein sequence and the cis-regulatory elements on the promoter of horse XBP1 are highly conserved among the mammals. Induction of putative downstream genes of horse XBP1 was dependent on the duration of heat stress. We confirmed that both the mechanisms of XBP1 frame switch splicing and various binding elements found in downstream gene promoters are highly evolutionarily conserved. Conclusion: The frame switch splicing of horse XBP1 and its dynamics were highly conserved among species. These results facilitate studies of ER-stress in horse.

• 생명과학회지
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• 제31권9호
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• pp.818-826
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• 2021

5-ALA-p는 천연 아미노산인 5-ALA를 암모니아수로 용출하고 인산과 아세톤을 첨가하여 광역학 요법에 적합한 특성을 갖도록 개발된 물질이다. 그러나 항산화 및 항염증에 대한 잠재적인 기전을 포함한 약리학적 효능은 아직 명확하지 않다. 본 연구에서는 LPS로 자극된 RAW 264.7 세포에서 산화적 및 염증성 반응에 대한 5-ALA-p의 효과를 평가하였다. 본 연구의 결과에 의하면, 5-ALA-p는 LPS에 의한 RAW 264.7 세포의 과도한 식균 활성을 유의하게 억제하였고 산화적 스트레스를 약화시켰다. 5-ALA-p는 또한 LPS에 의해 감소된 미토콘드리아 생물 발생을 개선하였으며, 이는 5-ALA-p가 LPS로 인한 미토콘드리아 손상을 복원시켰음을 시사한다. 아울러 5-ALA-p는 NO와 TNF-α, IL-1β 및 IL-6과 같은 염증성 사이토카인의 생성을 현저히 억제하였으며, 이는 iNOS 및 각 사이토카인의 발현 감소와 연관성이 있었다. 나아가 5-ALA-p는 NF-κB의 핵 전이를 감소시키고 MAPKs의 인산화를 억제하여 5-ALA-p의 항염증 효과가 이들 신호전달 경로의 활성 억제와 매개되었음을 보여주었다. 이러한 결과들은 5-ALA-p가 산화적 및 염증성 스트레스를 줄이는 잠재적인 후보 약물로 적용될 수 있음을 의미한다.

• 한국자원식물학회지
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• 제31권2호
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• pp.124-135
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• 2018

밭작물 중의 하나인 수수의 재배기간 중 장기간 지속되는 토양의 과습 상태는 수수의 생장 저하를 야기하는 요소로서 작용한다. 수수 잎을 이용한 수수의 3엽기, 5엽기 과습 처리시의 단백질을 동정한 결과 74개의 단백질들을 동정하였다. LTQ-FI-ICR MS로 분석한 결과 carbohydrate metabolic process, metabolic process, cellular metabolic compound salvage와 관련된 단백질들이 약50% 정도를 차지하며, 과습 스트레스를 받을 때 영향을 미치는 것으로 보였다. Carbohydrate metabolic process와 관련된 malate dehydrogenase 단백질과 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 단백질은 과습 스트레스를 받았을 경우 3엽기와 5엽기 모두 단백질 발현양이 증가하였다. 이러한 단백질들은 과습 스트레스에 대한 antistress 기능을 하는 단백질로 알려져 있는데, 과습 스트레스에 반응하여 해당 단백질들의 발현양이 증가한 것으로 사료된다. 광합성과 관련된 oxygen-evolving enhancer protein 1 단백질은 대조구에서 보다 처리구에서 발현양이 다소 증가한 것을 볼 수 있었다. 또한, 3엽기에 비해서 5엽기에서 발현양이 증가한 것을 확인할 수 있었다. Response to oxidative stress와 관련된 probable phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase 단백질과 superoxide dismutase 단백질 모두5엽기 처리구에서 가장 많은 발현량을 보였다. 이는 과습 스트레스에 의한 활성산소 발생이 5엽기 처리구에서 가장 많았고, 이에 따라 항산화방어기작을 하는 단백질의 발현이 증가한 것으로 여겨졌다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제46권1호
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• pp.18-28
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• 2018

DPPH를 이용한 인동덩굴 추출물의 자유라디칼 소거활성($FSC_{50}$) 측정 결과, 인동덩굴 에틸아세테이트 분획물 ($77.25{\mu}g/ml$)이 50% 에탄올 추출물($152.00{\mu}g/ml$)보다 약 2배 높은 활성을 나타내었다. Luminol 발광법을 이용한 인동덩굴 추출물의 활성산소 소거활성(총 항산화능, $OSC_{50}$) 측정 결과, 인동덩굴 에틸아세테이트 분획물($0.33{\mu}g/ml$) > 인동덩굴 50% 에탄올 추출물($1.12{\mu}g/ml$) > L-ascorbic acid ($4.95{\mu}g/ml$) 순서로 높게 나타났다. $^1O_2$으로 유도된 적혈구 파괴에 대한 세포 보호 효과(${\tau}_{50}$) 측정 결과, 인동덩굴 추출물의 농도에 의존적으로 세포 보호 효과가 나타났으나, 고농도에서는 세포 보호 효과가 감소하는 경향을 나타내었다. 인동덩굴 50% 에탄올 추출물은 $10{\mu}g/ml$의 농도(46.0 min)에서, 인동덩굴 에틸아세테이트 분획물은 $1{\mu}g/ml$의 농도(52.3 min)에서 가장 높은 세포 보호 효과를 나타내었다. 인동덩굴 추출물 및 분획물의 세포 독성 평가 결과, 본 실험에서는 $0.4-12.5{\mu}g/ml$의 농도 범위를 설정하여 세포 보호 효과를 평가하였다. 과산화수소로 유도된 각질 형성 세포인 HaCaT 세포 보호 효과는 인동덩굴 50% 에탄올 추출물 및 에틸아세테이트 분획물 $12.5{\mu}g/ml$의 농도에서 각각 70.0, 78.6%의 세포 생존율을 나타냈으며, 대조군(65%)과 비교하여 유의한 세포 보호 효과를 가지고 있음을 확인하였다. UVB를 조사한 HaCaT 세포의 세포 내 ROS 소거 활성에서 인동덩굴 50% 에탄올 추출물 및 에틸아세테이트 분획물 모두 농도 의존적으로 ROS를 소거하였으며, $12.5{\mu}g/ml$ 농도에서 각각 45.2, 63.3%의 ROS 소거율을 나타내었다. 이를 통해 인동덩굴 에틸아세테이트 분획물이 50% 에탄올 추출물보다 높은 세포 내 ROS 억제능이 있음을 확인하였다. TLC와 HPLC 크로마토그램을 이용한 인동덩굴의 에틸아세테이트 분획물의 성분 분석을 통해 caffeic acid, luteolin, apigenin, coumaric acid를 확인하였다. Caffeic acid와 luteolin의 뛰어난 환원력과 킬레이팅 작용이 인동덩굴 추출물의 활성산소 소거활성과 세포 보호 효과에 크게 기인했을 것으로 사료된다. 인동덩굴 50% 에탄올 추출물과 에틸아세테이트 분획물의 총 페놀성 화합물 및 총 플라보노이드 함량 측정 결과를 통해, 인동덩굴 에틸아세테이트 분획물이 50% 에탄올 추출물보다 많은 페놀성 화합물, 플라보노이드를 함유하고 있기 때문에 더욱 우수한 항산화 활성을 나타내었음을 확인하였다. 본 연구에서는 자외선에 의해 생성되는 다양한 ROS에 대한 인동덩굴 추출물 및 분획물의 항산화 활성을 평가하였고 이상의 결과를 통해 인동덩굴 추출물이 식물유래 천연 항산화제로서 가치가 있음을 시사하였다. 뿐만 아니라, 인동덩굴의 항산화 기능성 화장품 소재로서의 개발 가능성을 확인하였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제35권8호
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• pp.979-984
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• 2006

과잉 철은 폐경기 여성 및 핀란드 남성에서의 심혈관계질환 증가와 예방통계학적으로 밀접한 관련이 있다고 보고되고 있다. 허혈성 심장질환, 뇌 심혈관계 질환, 암 및 노화의 원인으로 산화적 스트레스가 자유기 반응을 자극하고 지질 과산화 반응 등을 연쇄적으로 촉진시키는데 철이 위험 인자로 인식되고 있다. 그러나 뇌심혈관계 질환 유발의 중요인자인 혈소판 활성화와 관련하여 철로 인한 산화적 스트레스와 항산화작용의 연구는 부족하다고 한다. 산화적 스트레스에서 철 및 과산화수소의 자유기 형성과 관련하여 토끼 혈액에서 분리한 세정 혈소판을 사용하여 연구하였다. 산화적 스트레스를 통해 혈소판 응집을 유도하고 이에 미치는 영향을 연구한 결과에서 $H_2O_2$ 단독 투여시 혈소판 응집작용은 나타나지 않았다. $FeSO_4$ 단독 투여시 농도 의존적으로 혈소판 응집작용이 증가하여 나타내지만, $H_2O_2$ 존재 하에 $FeSO_4$ 투여시 농도 의존적으로 혈소판 응집작용이 증가되어 나타났다. 혈소판 응집을 유도하는 collagen 최적의 농도$(2\;{\mu}g/mL)$보다 낮은 1/10 농도$(2\;{\mu}g/mL)$)에서 $H_2O_2$ 및 $FeSO_4$의 영향은 농도 의존적으로 혈소판 응집작용이 증가되었다. 철 단독 투여시보다 과산화수소와 함께 투여시 농도 의존적으로 혈소판 활성화가 증대되었고 이러한 혈소판 활성화는 NAD/NADP, catalase, glutathione, mannitol, tiron 등에 의해 농도 의존적으로 억제되었고, NADH/NADPH, SOD, aspirin 등에 의해서는 영향이 없었다. 그러므로, 이러한 NAD(H)/NADP(H) cofactor는 혈소판 응집작용을 일으키는 radical을 직접 억제하기보다 radical 생성에 관련하는 것으로 사료된다. 이상의 결과에서 과잉철은 혈소판 활성화에 직접적으로 관여하고 $H_2O_2$ 존재하에 2가 철을 촉매로 하여 Fenton 반응으로 생성된 OH. 자유기가 혈소판 활성화에 중요한 역할을 한다. 그러나 혈소판에서 자유기가 arachidonic acid 대사의 활성화와 인산화 단백질로 인한 세포내 정보전달에 관한 연구가 더 이루어져야 한다고 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제32권11호
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• pp.865-871
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• 2022

황반 변성은 현대 사회에서 발병율이 급격히 증가한 질환 중 하나이다. 황반 변성의 대표적인 원인은 노화로 인한 산화 스트레스로 널리 알려져 있고 최근 노령화로 인해 발병 연령은 40대부터 급격하게 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 TMH를 이용해 산화적 스트레스에 대한 항산화 효능 및 세포 사멸 억제연구를 통해 눈 건강 개선 소재를 개발하였다. 먼저 TMH의 인간 망막색소상피세포 사멸 억제 효능 평가를 위해 MTS assay로 세포 생존율을 측정하였다. 망막색소상피세포에서 H₂O₂에 의한 산화적 스트레스로 인해 약 60%의 세포 생존율을 확인 할 수 있었고 TMH에 의해 농도 의존적으로 세포 사멸을 억제됨을 확인할 수 있었다. 또한 LDH release assay를 통해 세포막 보호 효능을 확인 하였으며 세포 내 ROS 측정을 통해 세포 내 활성산소종 조절을 통한 항산화 효능을 확인 할 수 있었다. 마지막으로 세포 생존과 사멸에 관여하는 세포 내 신호 단백질인 MAPKs의 인산화 조절, 항산화 효소인 HO-1 발현 조절, 세포 사멸 관여 단백질인 Bax/Bcl-2의 발현 그리고 cleaved caspase-3 단백질 분석을 통해 TMH의 산화 스트레스에 대한 항산화 그리고 세포 사멸 억제 경로를 확인 하였다. 위와 같은 결과 도출을 통해 TMH의 눈 건강 기능성 소재로서의 가능성을 확인하였다.

• 생약학회지
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• 제49권1호
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• pp.40-46
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• 2018

Chaenomeles sinensis (Thouin) Koehne fruit (Rosaceae) has been used as a traditional medicine in Korea, Japan and China to treat sore throat, diarrhea and inflammation. The ethanol extract of C. sinensis fruit was successively partitioned as methylene chloride, ethyl acetate, n-butanol and $H_2O$ soluble fractions. Among those fractions, the n-butanol fraction showed the most potent DPPH radical scavenging and superoxide quenching activities. To verify antioxidant activities, the n-butanol fraction was checked the activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase activities, and intracellular ROS levels and oxidative stress tolerance in Caenorhabditis elegans. Furthermore, to see if increased stress tolerance of worms by treating of the n-butanol fraction was due to regulation of stress-response gene, we quantified SOD-3 expression using transgenic strain. Consequently, the n-butanol fraction elevated SOD and catalase activities of C. elegans, and reduced intracellular ROS accumulation in a dose-dependent manner. Moreover, the n-butanol fraction-treated CF1553 worms exhibited significantly higher SOD-3::GFP intensity.