Quantitative Evaluation of Therapeutic Effect of Liriope Platyphylla on Phthalic Anhydride-induced Atopic Dermatitis in IL-4/Luc/CNS-1 Tg Mice

Moon Hwa Kwak(곽문화),Ji Eun Kim,In Sik Hwang,Young Ju Lee,Beum-soo An,Jin Tae Hong,Sang Hak Lee,Dae Youn Hwang 한국실험동물학회 2014 한국실험동물학회 학술발표대회 논문집 Vol.2014 No.2

The Role of Hydrocolloid Membrane Containing Styela Clava Tunic as Wound Healing in SD Rats

Moon Hwa Kwak(곽문화),Jun Go,Ji Eun Kim,Young Ju Lee,Seung Hyun Lee,Hong Joo Son,Hee Seob Lee,In-Surk Jang,Young Jin Jung,Dae Youn Hwang 한국실험동물학회 2014 한국실험동물학회 학술발표대회 논문집 Vol.2014 No.2

고분자필름과 금속막 의료소재에 대한 생체적합성 및 독성 평가를 위한 새로운 세포배양시스템의 개발 및 적용

곽문화(Moon Hwa Kwak),윤우빈(Woo Bin Yun),김지은(Ji Eun Kim),성지은(Ji Eun Sung),이현아(Hyun Ah Lee),서은지(Eun Ji Seo),남국일(Gug Il Nam),정영진(Young Jin Jung),황대연(Dae Youn Hwang) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.6

고분자(polymer), 금속(metal), 세라믹(ceramic), 합성물(composite) 등과 같은 바이오소소재(Biomaterials)는 그들의 물리화학적 성질 때문에 의료용섬유(medical fibers), 인공혈관(artificial blood vessels), 인공관절(artificial joints), 임플란트(implants), 연조직(soft tissue), 인공성형물(plastic surgery materials) 등 의료용으로 많이 사용되며, 개발연구도 활발히 진행되고 있다. 그러나, 필름(film)이나 판(plate)형태의 바이오소재에 대한 생체적합성(biocompatibility) 이나 독성(toxicity)을 포유동물세포를 이용하여 평가하는 것은 적절한 평가용 장치가 없기 때문에 매우 어려운 상황이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 연구에서는 고분자필름이나 금속판에 유용하게 적용할 수 있는 실리콘링, 상판(top panel), 하판(bottom panel)으로 구성된 새로운 포유동물배양시스템을 개발하고, 이를 실제 적용하고자 하였다. 개발된 시스템은 평가하고자 하는 시료를 상판과 하판사이에 조립하는 샌드위치시스템을 기반으로 한다. 세포배양장치의 조립 후, SK-MEL-2세포를 3가지 시료; Styela Clava Tunic (SCT)- PF, NaHCO₃-added SCT (SCTN)-PF, magnesium MP (MMP)에 적용하고 37°C 이산화탄소 배양기에서 24시간과 48시간 동안 배양하였다. MTT분석결과에서, 세포생존율(cell viability)은 24시간과 48시간 동안 SCT-PF배양그룹에서 정상적으로 유지되었지만 48시간 동안 SCTN-PF배양그룹에서는 급격하게 감소되었다. 더불어, MMP배양그룹에서 세포생존율은 24시간과 48시간 배양 후에 대조군과 유사하게 유지되었다. 이러한 결과는 본 연구에서 새롭게 개발된 샌드위치형태의 포유동물세포배양장치는 고분자필름이나 금속판형태의 바이오소재에 대한 독성이나 생체적합성을 평가하기 위한 우수한 잠재력을 보유하고 있음을 제시하고 있다. Biomaterials including polymer, metal, ceramic, and composite have been widely applied for medical uses as medical fibers, artificial blood vessels, artificial joints, implants, soft tissue, and plastic surgery materials owing to their physicochemical properties. However, the biocompatibility and toxicity for film- and plate-form biomaterials is difficult to measure in mammalian cells because there is no appropriate incubation system. To solve these problems, we developed a novel mammalian cell culture system consisting of a silicone ring, top panel, and bottom panel and we applied two polymer films (PF) and one metal plate (MP). This system was based on the principal of sandwiching a test sample between the top panel and the bottom panel. Following the assembly of the culture system, SK-MEL-2 cells were seeded onto Styela Clava Tunic (SCT)-PF, NaHCO₃-added SCT (SCTN)-PF, and magnesium MP (MMP) and incubated at 37°C for 24 hr and 48 hr. An MTT assay revealed that cell viability was maintained at a normal level in the SCT-PF culture group at 24 or 48 hr, although it rapidly decreased in the SCTN-PF culture group at 48 hr. Furthermore, the cell viability in the MMP culture group was very similar to that of the control group after incubation for 24 hr and 48 hr. Together, these results suggest the sandwich-type mammalian culture system developed here has the potential for the evaluation of the biocompatibility and toxicity of cells against PF- and MP-form biomaterials.

흡수성이 우수한 창상치료용 미더덕껍질 셀룰로오스필름의 제조 및 특성 분석

성금용(Keum-Yong Seong),고은경(Eun-Kyoung Koh),이승현(Seunghyun Lee),곽문화(Moon Hwa Kwak),손홍주(Hong Joo Son),이희섭(Hee Seob Lee),황대연(Dae Youn Hwang),정영진(Young Jin Jung) 한국염색가공학회 2015 韓國染色加工學會誌 Vol.27 No.1

Protective Effect of Aqueous Extracts of Styela Clava Tunic Against Apoptosis of HepG2 Cells Induced by Hydrogen Peroxide

Eun Kyoung Koh(고은경),Young Ju Lee(이영주),Ji Eun Kim(김지은),Moon Hwa Kwak(곽문화),Jun Go(고준),Hong Joo Son(손홍주),Hee Seob Lee(이희섭),Young Jin Jung(정영진),Dae Youn Hwang(황대연) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.6

미더덕껍질(Styela clava tunic, SCT)은 항염증 복합체, 창상필름, 골재생 유도 등을 포함한 다양한 의학적인 치료영역에 이용 되고 있다. 본 연구에서는 미더덕껍질 열수추출물(aqueous extract of Styela clava tunic, AE-SCT)의 H₂O₂에 의해 유발된 세포사멸의 보호 효과를 알아보기 위하여 세포 활성도의 변화에 관련된 요인을 측정하였다. 그 결과, AE-SCT는 3.3 mg/g의 플라보노이드와 32.3 mg/g의 페놀화합물을 포함하고 있었으며, HepG2 세포주에 독성을 유발하지 않았다. 또한, H₂O₂ 처리 후 AE-SCT를 처리하는 실험에서 AE-SCT는 H2O2에 의해 유발된 세포사멸을 개선하는 효과를 나타내지 않았다. 그러나, H₂O₂ 처리전에 AE-SCT를 사전 처리하는 예방효과 실험에서, 세포생존율은 H₂O₂만 처리한 그룹에 비하여 AE-SCT를 처리한 그룹에서 유의적으로 증가하였으며, 특히 AE-SCT를 50 μg/ml 처리한 농도에서 가장 높았다. 또한, FACS분석과 DAPI 염색에서도 사멸 세포의 수는 H₂O₂만 처리한 그룹에 비하여 AE-SCT를 처리한 그룹에서 유의적으로 감소하였다. 더불어, H₂O₂의 처리에 의해 유도된 Bax/Bcl-2 발현비율은 AE-SCT처리에 의해 농도의존적으로 감소되었다. 이러한 연구 결과는 AE-SCT가 H₂O₂에 의해 유발된 세포사멸을 예방하는 우수한 효과를 가지고 있음을 제시하고 있어 향후 다양한 항산화 제품 개발을 위한 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. Styela Clava tunic (SCT) has found some applications in many areas of medical treatment including as an anti-inflammatory compound, a wound healing film, in guided bone regeneration, and as a food additive. The protective effect of SCT aqueous extract (AE-SCT) on cell death induced by H₂O₂ treatment was investigated by measuring the changes in cell viability in HepG2 cells after AE-SCT treatment. High concentrations of antioxidant compounds including flavonoids (3.3 mg/g) and phenolics (32.3 mg/g) were detected in AE-SCT but no significant cytotoxicity was observed in HepG2 cells treated with AE-SCT. The viability of HepG2 cells was also not changed by treatment with different concentrations of AE-SCT after H₂O₂ treatment. However, cell viability was significantly increased in cells treated with three different concentrations of AE-SCT before H₂O₂ treatment. The greatest increase in cell viability was observed in the group treated with 50 μg/ml AE-SCT, when compared with vehicle-treated group. FACS and DAPI staining analysis indicated that the decrease in number of dead cells was dependent on the concentration of AE-SCT. Alterations in the Bax/Bcl-2 ratio after H₂O₂ treatment were significantly restored by treatment with different concentrations of AE-SCT. These results indicate that AE-SCT, which contains high levels of antioxidants, may protect cells against death induced by H₂O₂ treatment.

알츠하이머질환 모델동물인 Tg2576마우스의 행동, Aβ-42 침적, 신경성장인자 대사에 미치는 reserpine의 영향

고준(Jun Go),최선일(Sun Il Choi),김지은(Ji Eun Kim),이영주(Young Ju Lee),곽문화(Moon Hwa Kwak),고은경(Eun Kyoung Koh),송성화(Sung Hwa Song),성지은(Ji Eun Sung),황대윤(Dae Youn Hwang) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.6

Reserpine은 항고혈압제로서 알츠하이머질병의 증상을 나타내는 Caenorhabditis elegans에서 세포독성을 감소시켜 마비를 억제하고 수명을 연장시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 reserpine의 효능을 포유동물에서 확인하기 위하여, 알츠하이머질병의 병리적 특성과 연관된 주요인자의 변화를 30일 동안 reserpine을 투여한 Tg2576 마우스에서 관찰하였다. 그 결과, 공격행동(aggressive behavior)은 vehicle 투여 그룹에 비하여 reserpine 투여 그룹에서 유의적으로 감소하였으나 사회적 접촉(social contact)은 유의적인 변화가 없었다. 뇌의 해마부분에서 알츠하이머질병의 원인 중 하나인 Aβ-42의 축적은 reserpine 투여 그룹에서 유의적으로 감소하였고, Aβ-42의 농도도 대조군에 비하여 reserpine 투여 그룹에서 감소하였다. 더불어, γ-secretase의 구성단백질 중에서 PS-2, Pen-2, APH-1의 발현은 대조군에 비하여 reserpine 투여군에서 유의적으로 감소하였으나 NCT 발현은 변화가 없었다. 혈청에서 NGF의 농도는 Tg2576 마우스에서 감소하였다가 reserpine 투여한 그룹에서 유의적으로 증가하였으며, high affinity receptor의 신호전달과정에 포함된 단백질 중에서 reserpine 투여 그룹은 TrkA의 인산화가 증가하고 ERK 인산화는 감소되었다. 한편 low affinity receptor의 신호전달과정에서, p75<SUP>NTR</SUP>과 Bcl-2의 발현은 vehicle 그룹에 비하여 reserpine 투여 그룹에서 유의적으로 발현이 증가하였으나 RhoA의 발현은 reserpine 투여 그룹에서 감소하였다. 따라서 이러한 결과는 reserpine은 포유동물 치매모델인 Tg2576 마우스에서 행동학적 변화, Aβ-42의 축적, NGF의 농도, NGF신호전달의 변화 등을 유도하며, 향후 치매치료제로서 가능성을 제시하고 있다. Reserpine, an anti-hypertensive drug, is able to positively modulate several phenotypes associated with Aβ toxicity in a Caenorhabditis elegans model of Alzheimer’s disease (AD). We investigated into the therapeutic effects of reserpine on mammalian neurodegenerative disorders, and found that significant alteration of the key factors influencing AD was detected in Tg2576 mice after reserpine treatment for 30 days. The aggressive behavior of Tg2576 mice was significantly improved upon reserpine treatment, whereas their social contact was consistently maintained. Furthermore, the levels of Aβ-42 peptide in the hippocampus of the brain and blood serum were lower in the reserpine-treated group than in the vehicle-treated group. Among g-secretase components, the expression levels of PS-2, Pen-2, and APH-1 were slightly lower in reserpine-treated Tg2576 mice, although a significant change in nicastrin (NCT) expression was not detected. Furthermore, the serum level of nerve growth factor (NGF) increased in reserpine-treated Tg2576 mice compared with vehicle-treated mice. Among down-stream effectors of the NGF receptor TrkA signaling pathway, reserpine treatment induced elevation of TrkA phosphorylation and reduction of ERK phosphorylation. In addition, in the NGF receptor p75<SUP>NTR</SUP> signaling pathway, the expression levels of p75<SUP>NTR</SUP> and Bcl-2 were enhanced in reserpine-treated Tg2576 mice compared with vehicle-treated mice, whereas the expression level of RhoA declined. Overall, these results suggest that reserpine can help relieve AD pathogenesis in Tg2576 mice through downregulation of Aβ-42 deposition, alteration of γ-secretase components, and regulation of NGF metabolism.

UV조사에 의해 유도된 피부섬유아세포의 세포사에 미치는 Sea Buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) 열매추출물의 영향

황인식(In Sik Hwang),고은경(Eun Kyoung Koh),김지은(Ji Eun Kim),이영주(Young Ju Lee),곽문화(Moon Hwa Kwak),고준(Jun Go),성지은(Ji Eun Sung),송성화(Sung Hwa Song),황대연(Dae Youn Hwang) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.5

Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.)은 flavonoid, carotenoids, steroids, vitamin, tannins, oleic acid 등의 생물학적으로 활성이 높은 성분을 풍부하게 함유하고 있어 오랫동안 피부질환(skin diseases), 위궤양(gastric ulcers), 천식(asthma), 폐질환 등에 사용되어 왔다. 본 연구에서는 아시아와 유럽의 고지대에서 야생으로 자라는 Sea buckthorn의 열매추출물(SBFE)이 UV조사 후 유도되는 세포사와 연관성을 규명하기 위하여, 세포사와 관련된 다양한 인자의 변화를 관찰하였다. 그 결과, 세포사를 유발할 수 있는 UV조사농도는 400 mJ로 설정하였고, 세포생존율은 UV + LoC, UV + MeC, UV + HiC 처리군에서는 유의적으로 증가하였다. 또한 FACS와 DAPI염색의 결과에서 PI로 염색된 세포수는 UV + vehicle 처리군에서 급격히 증가한 이후 UV + SBFE 처리군에서 유의적으로 감소하였고, Annexin V가 염색된 세포 수는 고농도의 SFBE을 처리한 UV + HiC 처리군에서 유의적으로 감소하였다. 그러나 PI와 Annexin V가 동시에 염색된 세포의 수는 UV + LoC 처리군에서 오히려 증가하였고 나머지 그룹에서는 유의적인 변화가 관찰되지 않았다. 한편, 세포사와 관련된 단백질의 변화에 대한 연구에서 caspase-3는 pro 형태와 active 형태 모두에서 유의적인 차이를 나타내지 않았으며, Bax와 Bcl-2 모두 UV 무처리군에 비하여 UV + Vehicle 처리군에서 감소하였으나 Bax의 발현양은 UV + SBFE 처리군에서 농도의존적으로 증가한 반면, Bcl-2의 발현양은 UV + SBFE 처리군에서 추가적으로 더욱 감소하였다. 따라서 이상의 결과들은 SBFE가 UV조사에 의해 유도된 세포사를 억제하거나 회복시키는 기능을 가지고 있음을 제시하고 있어 향후 UV조사에 의해 유발되는 다양한 상해에 대한 치료제로서의 가능성을 제시하고 있다. Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) is a well-known and rich source of biologically active compounds, such as flavonoids, carotenoids, steroids, vitamins, tannins, and oleic acid. The effects of sea buckthorn fruit extract (SBFE) on ultraviolet (UV)-induced cell death was investigated in SK-MEL-2 cells cotreated with UV and a low concentration (LoC), medium concentration (MeC), or high concentration (HiC) of SBFE. Cell viability gradually decreased in accordance with an increase in the UV dose. The cell viability of the UV+SBFE cotreated cells increased significantly compared to that of UV+vehicle-treated cells during the application of an appropriate UV radiation dose (400 mJ). In addition, the number of 4’,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI), propidium iodine (PI)-, and annexin V-stained apoptotic cells was higher in the UV+vehicle-treated cells than in the UV untreated cells. The decrease of apoptotic cell numbers varied in each treated group, but it was most significant in the SBFE-treated group. The number of PI-stained cells dramatically decreased in accordance with the concentration of SBFE, and the maximum decrease was detected in the UV+HiC-treated group. In addition, Bax expression increased and Bcl-2 expression decreased in the SBFE-treated group compared with the UV-only treated group. The level of caspase-3 remained constant in all the groups. These results suggest that SBFE may contribute to a recovery from UV-induced cell death through the regulation of apoptotic protein expression and that it may have potential therapeutic utility in ameliorating UV-induced skin ageing.

미성숙 솔방울 열수추출물의 항균성

정경희(Kyung Hui Jeong),황인식(In Sik Hwang),김지은(Ji Eun Kim),이영주(Young Ju Lee),곽문화(Moon Hwa Kwak),이영희(Young Hee Lee),이재호(Jae Ho Lee),황대연(Dae Youn Hwang),정영진(Young Jin Jung) 한국염색가공학회 2014 韓國染色加工學會誌 Vol.26 No.1

Construction and In vitro Study of a Prx 6/Luc Vector System for Screening Antioxidant Compounds in the Transgenic Mice

Young Ju Lee(이영주),So Hee Nam(남소희),Ji Eun Kim(김지은),In Sik Hwang(황인식),Hye Ryun Lee(이혜련),Sun Il Choi(최선일),Moon Hwa Kwak(곽문화),Jae Ho Lee(이재호),Young Jin Jung(정영진),Beum Soo An(안범수),Dae Youn Hwang(황대연) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.2

Peroxiredoxin 6 (Prx 6)는 티올-특이적 항산화 단백질에 속하는 효소로서 산화적 스트레스로부터 세포를 보호할 뿐만 아니라 과산화물의 환원작용을 촉매한다. 본 연구에서는 인간 Prx 6의 promoter를 이용하여 항산화반응을 유발하는 추출물을 효과적으로 스크리닝하는 새로운 형질전환마우스를 개발하는 최종목적을 달성하기 위한 중간단계로서, hPrx 6/Luc 벡터를 개발하고, 이들 벡터의 안정적 발현과 성공적 반응성을 세포주를 이용하여 확인하고자 하였다. 이를 위해, 인간 Prx 6 promoter를 증폭하여 luciferase cDNA와 결합한 hPrx 6/Luc 벡터를 제조하였으며, 제조된 벡터를 제한효소 절단과 염기서열분석을 통해 확인하였다. hPrx 6/Luc 벡터는 NCI-H460 세포에 transfection한 후 인삼(KWG), 홍삼(KRG), 맥문동(LP), 홍문동(RLP)의 4가지 추출물을 처리하여 luciferase activity를 측정하였다. 그 결과, luciferase activity는 4가지 추출물에 의해 효과적으로 증가하였고, 특히 KRG과 LP를 처리한 그룹이 KWG과 RLP를 처리한 그룹보다 높았다. 또한, luciferase activity는 RLP 농도에 의존적으로 증가하였다. hPrx 6/Luc 벡터와 hPrx 6 mRNA반응의 차이를 비교하기 위해, 4가지 추출물을 처리한 후 hPrx 6 mRNA의 양을 RT-PCR로 분석하였다. 그러나, hPrx 6 mRNA의 양은 비록 고농도의 RLP 추출물에서는 약간의 증가가 관찰되었지만, 대조군에 비하여 4가지 추출물에서 유의적인 차이가 없었다. 한편, 4가지 추출물에 의한 superoxide dismutase (SOD) 활성의 변화는 비록 일부 차이는 있었지만 hPrx 6/Luc 벡터와 유사한 반응을 나타내었다. 따라서, 이러한 결과는 hPrx 6/Luc 벡터는 성공적으로 제조되었고, 세포내에서 안정적으로 발현하면서 항상화물질에 민감하고 정량적으로 반응할 수 있음을 제시하고 있다. 더불어, 이러한 세포주에서 확인결과를 바탕으로 형질전환마우스가 개발된다면, 항산화물질을 정량적으로 스크리닝하는 시스템으로 적용가능성이 매우 높음을 보여주고 있다. Peroxiredoxin 6 (Prx 6) is a member of the thiol-specific antioxidant protein family, which may play a role in protection against oxidative stress and in regulating phospholipid turnover. The aim of this study was to determine whether a human Prx 6/Luc vector was stably expressed and responded to antioxidants in a lung cell line (NCI-H460). To achieve this, the luciferase signal, hPrx 6 mRNA expression, and superoxide dismutase (SOD) activity were measured in transfectants with a hPrx 6/Luc plasmid after treatment with four antioxidant extracts, including Korea white ginseng (KWG), Korea red ginseng (KRG), Liriope platyphylla (LP), and red Liriope platyphylla (RLP). First, the hPrx 6/Luc plasmid was successfully constructed with DNA fragments of human Prx 6 promoter, amplified by PCR using genomic DNA isolated from NCI-H460 cells, and cloned into the pTransLucent reporter vector. The orientation and sequencing of the hPrx 6/Luc plasmid were identified with restriction enzyme and automatic sequencing. A luciferase assay revealed significant enhancement of luciferase activity in the four treatment groups compared with a vehicle-treated group, although the ratio of the increase was different within each group. The KRG- and LP-treated groups showed higher activity than the KWG- and RLP-treated groups. Furthermore, the luciferase activity against RLP occurred roughly in a dose-dependent manner. However, the level of endogenous hPrx 6 mRNA did not change in any group treated with the four extracts. The SOD activity was in agreement with the luciferase activity. Therefore, these results indicate that the hPrx 6/Luc vector system may successfully express and respond to antioxidant compounds in NCI-H460 cells. The data also suggest that the Prx 6/Luc vector system may be effectively applied in screening the response of hPrx 6 to antioxidant compounds in transgenic mice.