Aldh2 knockout 마우스에서 8주간 에탄올 노출에 따른 뇌조직의 thiobarbituric acid reactive substances 농도

Sun-In Moon(문선인),Sang-Yong Eom(엄상용),Jung-Hyun Kim(김정현),Dong-Hyuk Yim(임동혁),Hyong-Kyu Kim(김형규),Yong-Dae Kim(김용대),Heon Kim(김헌) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.8

과다한 음주는 알츠하이머 및 파킨슨 질병과 같은 각종 만성 퇴행성 뇌질환의 대표적인 원인 중 하나로 알려져 있다. 체내에 유입된 에탄올은 알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase, ADH)에 의해 아세트알데히드로 대사된 후 다시 알데히드탈수소효소 2(aldehyde dehydrogenase 2, ALDH2)에 의해 아세트산으로 대사되어 배출된다. 에탄올의 대사과정 중에는 다량의 free radical이 생성되어 체내에서 산화적 스트레스를 유발하는 것으로 알려져 있고, 아세트알데히드는 활성산소를 생산하는 독성물질로 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 8주간 에탄올에 노출된 Aldh2 knockout 마우스를 사용하여 ALDH2 효소 활성이 뇌 조직과 소변의 지질과산화에 미치는 영향에 대하여 살펴보았으며, 지질과산화 정도를 측정하기 위해 HPLC를 통한 TBARS 정도를 측정하였다. 연구결과, 마우스에서 만성 에탄올 섭취는 뇌 조직 TBARS 생성에 영향을 주지 않는 것으로 나타났으나, 소변 TBARS는 Aldh2 (-/-) 마우스에서 에탄올을 투여함에 따라 유의한 증가를 보였다(p<0.05). 본 연구 결과로부터 8주간 에탄올을 경구 투여한 마우스에서 ALDH2의 활성은 체내의 전반적인 활성산소 생성에는 중요하게 관여하는 것으로 보이지만 뇌조직에서의 활성산소 생성에는 영향을 주지 않는 것으로 보이며, 이는 에탄올 노출과 이에 따른 활성산소가 다양한 만성 뇌질환을 유발한다는 기존의 가설에서 ALDH2의 활성이 중요하게 관여하지 않을 가능성을 시사한다. Excessive alcohol consumption causes various degenerative brain diseases including Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease. Absorbed ethanol is metabolized to acetaldehyde and acetic acid by alcohol dehydrogenase (ADH) and aldehyde dehydrogenase (ALDH). Acetaldehyde is well known as a toxicant through generation of reactive oxygen species (ROS). Therefore, ALDH2 activity may play important roles in the pathogenesis of alcohol-induced brain diseases. In this study, we demonstrated the effects of ALDH2 enzyme activity on lipid peroxidation in brain tissues and urine of mice exposed to ethanol for 8 weeks. Five male, 8-week old Aldh2 (+/+) and Aldh2 (-/-) mice (C57BL/6J strain) in each group were exposed to ethanol for 8 weeks (2 g/㎏ wt./day) using gavage, and those in the control group received 0.9% saline alone. Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) level, a marker for lipid peroxidation, was measured in whole brain tissue and urine by high performance liquid chromatography. As a result, chronic ethanol treatment did not show any statistical change on the TBARS level of brain tissue in both Aldh2 (+/+) mice and in Aldh2 (-/-) mice. However, following ethanol exposure for 8 weeks in Aldh2 (-/-) mice, the urinary TBARS levels were significantly increased to more than double compared to the pretreatment group. This result was not observed in Aldh2 (+/+) mice. These results suggest that although ALDH2 enzyme activity plays a role in the generation of ROS in the whole body, it does not seem to be important in the pathogenesis of alcohol induced degenerative brain diseases.

Amyloid-β Levels in Mice Hippocampus According to the ALDH2 Enzyme Activity followed Ethanol Exposure for 8-Weeks

문선인(Sun-In Moon),엄상용(Sang-Yong Eom),임동혁(Dong-Hyuk Yim),송선호(Sun-Ho Song),김용대(Yong-Dae Kim),김헌(Heon Kim) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.11

알츠하이머 질환은 인지능력과 행동능력 두 가지에 모두 영향을 미치는 진행적 노인성 치매증의 일종으로 정확한 발병기전은 아직 알려져 있지 않으나 환경적 요인 및 유전적 요인이 모두 중요한 위험인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 8주간 에탄올에 노출된 Aldh2 knockout mouse 뇌조직을 분리하여 알츠하이머 질환의 지표로 잘 알려진 아밀로이드 베타와 NF-kB 발현을 평가하고 이러한 변화가 ALDH2 효소의 활성에 따라 어떻게 달라지는지 비교하였다. 그 결과, 8주간 에탄올을 경구 투여한 마우스에서 ALDH2 효소의 활성에 따른 NF-kB 농도의 차이는 확인할 수 없었으나, ALDH2 효소 활성은 알코올 노출에 의한 해마조직의 아밀로이드 베타 축적에서 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다(p<0.05). 이러한 결과는 ALDH2 효소가 결핍된 사람이 결핍되지 않은 사람에 비해 알코올에 의한 알츠하이머 질환의 발생에 보다 민감할 수 있음을 시사한다. Alzheimer’s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disease, resulting in the loss of cognitive function. Mitochondrial aldehyde dehydrogenase (ALDH2) has been proposed to be a risk factor for the development of AD, but there is still controversy about that. In this study, we demonstrated the role of ALDH2 enzyme activity on amyloid-beta (Aβ) and nuclear factor kappa B (NF-κB) expression in mice brain following ethanol exposure for 8 weeks. Five male Aldh2 (+/+) and Aldh2 (-/-) mice, 8 weeks-old of age (C57BL/6J strain), in each group were exposed to ethanol for 8 weeks (2 g/kg wt./day) using gavage. Those in the control groups received 0.9% saline alone. Results showed a difference in expression level of Aβ in the hippocampus after ethanol exposure according to the ALDH2 enzyme activity (p<0.05), but not in the level of NF-κB. Our results suggest a possibility that ALDH2 enzyme activity may be an important role in the development of AD.

제련소 주변 지역 주민들의 혈중 중금속 농도와 혈압과의 관련성

엄상용(Sang-Yong Eom),임동혁(Dong-Hyuk Yim),문선인(Sun-In Moon),버룰마(Bolormaa Ochirpurev),최영숙(Young-Sook Choi),박충희(Choong-Hee Park),김근배(Guen-Bae Kim),유승도(Seung-Do Yu),최병선(Byung-Sun Choi),박정덕(Jung-Duck Park),김용대 한국농촌의학 지역보건학회 2017 농촌의학·지역보건 Vol.42 No.1

이 연구는 장항제련소 주변 지역 주민들을 대상으로 중금속 노출에 의한 인체영향을 파악하기 위해 수행된 환경역학조사 결과 중 혈중 중금속 농도와 혈압 사이의 관계를 평가하기 위해 수행되었다. 이 연구에는 제련소에서 4㎞ 이내에 거주하는 570명의 30세 이상 성인 남녀가 포함되었으며 남녀별로 혈중 카드뮴, 수은 및 납 농도를 각각 3분위로 나눈 후 군별로 수축기 및 이완기 혈압의 차이를 각각 비교하였다. 또한, 다중회귀분석을 통하여 남녀별로 수축기 및 이완기혈압에 영향을 주는 위험요인으로서의 중금속을 파악하였다. 남자의 경우는 혈중 카드뮴과 수은의 농도별 군에 따라 수축기 혈압 및 이완기 혈압의 평균에 유의한 차이를 보였으나 여자의 경우는 모든 중금속의 3분위군에서 수축기 및 이온기 혈압의 평균이 유의한 차이를 보이지 않았다. 다중 회귀 분석의 결과에서는 남자의 경우 연령과 체질량 지수 그리고 혈중 카드뮴 농도가 혈압에 영향을 주는 위험요인으로 나타났고, 여자의 경우는 연령과 체질량 지수, 음주 및 흡연, 그리고 혈중 수은이 혈압에 유의한 영향을 주었다. 종합해보면, 장항 제련소 근처에 거주하는 주민들은 일반인구집단과 비교해 볼 때, 매우 높은 농도의 혈중 카드뮴, 납 수치를 보여 이들은 과거 직업적 또는 환경적으로 고농도의 중금속에 노출된 것으로 판단되며, 이러한 고농도 노출 집단에서의 유해 중금속 노출, 특히 카드뮴과 수은이 혈압 상승에 유의한 영향을 주는 것으로 확인되었다. 따라서 이들을 대상으로 추가적인 중금속 노출을 예방하기 위한 노력과 혈압 및 심뇌혈관질환 발생에 대한 지속적인 모니터링이 이루어져야 할 것으로 판단된다. Objectives: This study was conducted to evaluate a relationship between the blood concentrations of toxic metals and the blood pressure in people living near the copper smelter. Methods: The study included 570 adults living within 4km of the smelter. We compared systolic and diastolic blood pressure between tertiary groups for blood cadmium, mercury and lead levels, respectively. Multiple regression analysis was performed to identify risk factors affecting systolic and diastolic blood pressures. Results: In male subjects, there is a significant difference in the mean of systolic and diastolic blood pressure between tertiary groups of blood cadmium and mercury levels, but in women, there was no significant difference in the mean systolic and diastolic blood pressures in all tertiary groups of heavy metals. The results of multiple regression analysis showed that age, BMI, and cadmium concentration in men were risk factors for blood pressure. In women, age and BMI, drinking and smoking, and blood mercury were significantly influenced to blood pressure. Conclusions: Residents living near the Janghang smelter showed high concentrations of blood lead and cadmium, suggesting that they were exposed to high concentrations of heavy metals released from the smelter in the past. Such exposure may have caused some blood pressure increase. Especially, the concentration of cadmium in the case of men and the concentration of mercury in blood in the case of women were found to be significantly related to the increase of blood pressure. The local population should be advised to make efforts to reduce exposure to environmental contaminants, in order to minimize cardiovascular disease, and to pay close attention to any health problems possibly related to toxic metal exposure.

분자주형을 이용한 요중 1-hydroxypyrene의 측정 방법 개발

Dong-Hyuk Yim(임동혁),Sun-In Moon(문선인),Young-Sook Choi(최영숙),Heejin Park(박희진),Dae-Seon Kim(김대선),Seung-Do Yu(유승도),Chul-Ho Lee(이철호),Yong-Dae Kim(김용대),Heon Kim(김헌) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.4

본 연구는 선행연구에서 molecular imprinting 방법을 이용하여 개발한 1-OHP 인식 TiO₂-Bead가 실제 소변중의 1-OHP를 효율적으로 검출할 수 있는지 평가하기 위해서 시행되었다. 본 연구에서 개발한 분석 방법은 within-day 변이계수가 4.97%, between-day 변이계수가 4.43%로 나타나 본 측정방법이 매우 안정적인 방법임을 확인할 수 있었다. 1-OHP와 유사한 물질들이 혼합된 용액으로부터 TiO₂-Bead-HPLC 측정방법의 회수율을 평가한 결과, 평균 105.6%의 회수율을 나타내었다. 실제 소변시료를 대상으로 기존의 효소-HPLC 측정방법과 본 측정방법 간의 상관성을 평가한 결과, 두 방법 간에는 높은 상관관계( r=0.74, p<0.01)를 보여 bead를 이용한 요중 1-OHP의 새로운 측정 방법의 유용성을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 새로운 측정방법은 기존의 측정방법에 비해 요중 1-OHP 농도를 보다 간편하고 저렴한 가격으로 측정할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구의 결과는 TiO2 코팅 bead를 응용한 요중 1-OHP 센서의 개발에 응용할 수 있을 것으로 생각되며, 분자주형을 이용한 bead의 개발은 1-OHP 이외의 다른 화학물질의 분석에도 다양하게 응용할 수 있을 것으로 기대된다. This study was performed to determine whether or not urinary 1-hydroxypyrene (1-OHP) levels can be accurately detected by our 1-OHP-detecting TiO2-Bead?HPLC assay that we developed based on the molecular imprinting method. Our method showed a variation coefficient of 4.97% and a between-day variation coefficient of 4.43%, suggesting that this may be a very stable method. In addition, the recovery rate of 1-OHP from a mixture of 1-OHP and similar substances using our TiO2-Bead-HPLC method was estimated to be 105.6%. The correlation coefficient between the conventional enzyme-HPLC method and this new method was 0.74 (p<0.01) when the urine samples were tested. Based on this result, it is conceivable that our method could be a useful technique for measuring urinary 1-OHP levels. Moreover, our method has some advantages of being easier and less expensive than the conventional method. The results of this study suggest that our method can facilitate the development of a urine 1-OHP sensor using TiO₂-coating beads and that development of beads by molecular imprinting can be applied to analysis of chemicals other than 1-OHP.

대학생의 등교 소요시간 및 형태, 주거환경, 보존제첨가 식음료 섭취 등에 따른 요중 마뇨산과 뮤콘산 농도

김경미(Kyoung-Mee Kim),엄상용(Sang-Yong Eom),임동혁(Dong-Hyuk Yim),문선인(Sun-In Moon),김용대(Yong-Dae Kim),김헌(Heon Kim) 대한직업환경의학회 2012 대한직업환경의학회지 Vol.24 No.1

ALDH2 효소의 활성이 알코올 섭취에 의한 8-hydroxydeoxyguanosine의 장기별 농도에 미치는 영향

장연위(Yan Wei Zhang),최승희(Sheung-Hee Choi),김윤식(Yun-Sik Kim),문선인(Sun-In Moon),엄상용(Sang-Yong Eom),김용대(Yong-Dae Kim),김헌(Heon Kim) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.8

본 연구에서는 ALDH2 knockout 마우스를 이용하여 에탄올을 경구 투여한 후 간조직 및 뇌조직, 그리고 폐조직에서의 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) 농도를 측정하여 각 장기에서의 산화적 유전자 손상정도를 평가하고 ALDH2 효소활성과의 관련성을 파악하였다. 간조직의 8-OHdG 농도는 에탄올 투여에 의해서도 유의하게 증가하지만 ALDH2 효소의 결핍이 더욱 큰 영향을 주는 것으로 확인되었다. 또한, 뇌조직과 폐조직의 8-OHdG 농도도 에탄올에 의해 모두 유의하게 증가하는 것으로 나타났으며 폐조직에서의 8-OHdG 농도는 ALDH2 효소의 활성에 따라 유의하게 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구에서 에탄올의 반복적인 투여는 간조직 뿐 아니라 뇌조직과 폐조직에서도 산화적 유전자 손상을 유발하는 것으로 확인되었으며, 적어도 에탄올에 의한 간조직과 폐조직에서의 산화적 유전자 손상은 ALDH2 활성이 결핍된 경우에 더욱 커지는 것으로 조사되었다. 본 연구의 결과는 ALDH2 효소가 결핍된 사람에서 각종 암발생 위험도가 크게 나타나는 이유를 규명하는데 매우 중요한 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Individuals who regularly consume excessive quantities of alcohol are at a greater risk of developing various cancers such as esophageal, pharyngeal and lung cancers compared to normal populations if they are deficient in ALDH2 enzyme activity. We evaluated oxidative DNA damage in the liver, brain, and lung tissues of Aldh2 +/+ and Aldh2 -/- mice after they had been subjected to acute ethanol exposure. The 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) level in each tissue was evaluated as a biomarker of oxidative DNA damage. The 8-OHdG level in the liver, brain, and lung tissues was significantly increased following ethanol treatment. In addition, the level of 8-OHdG in the liver and lung tissues was affected by ALDH2 enzyme activity. This result suggests that ALDH2-deficient individuals may be more susceptible than wild-type ALDH2 individuals to ethanol-mediated diseases, including cancer.

생약추출물이 화상에 의한 면역체계의 변화에 미치는 영향

문선인, 김용대, 김헌 충북대학교 의과대학 충북대학교 의학연구소 2012 忠北醫大學術誌 Vol.22 No.1

연구목적: 본 연구는 당귀, 작약, 시호 등 다양한 약초 성분을 혼합하여 제조한 생약추출물이 화상에 의한 면역체계 변화에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위하여 2도 화상을 입힌 랫드의 피부에 수차례 살 포하고 시간경과에 따른 혈액 내의 cytokine의 변화를 자연치유군과 비교해 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 4주령의 랫드를 15마리씩 양군에 배정하여 2도 화상을 유도한 후 한군은 자연치유 과 정을, 나머지 한 군은 생약추출물을 살포한 후 3일, 6일 그리고 12일 후 혈액 내의 IL-1β, IL-6, TNF-α 농도변화를 비교 평가하였다. 결과: 생약처리군의 경우는 주로 화상 초기에 IL-1β의 발현을 증가시켜 신속한 염증반응을 유도함으 로써 상처의 치유속도를 앞당겨 주는 것으로 생각되나 IL-6나 TNF-α의 발현에는 영향을 주지 않는 것으로 보인다. 결론: 본 연구의 결과로 생약추출물이 화상치유에 대한 효과가 어느 정도 있을 것으로 기대되지만 이 를 검증하기 위해서는 보다 대규모의 동물을 대상으로 다양한 종류의 면역지표를 이용한 추가연구를 진행할 필요가 있다.

생약추출물에 의한 화상치료효과

문선인, 홍장수 충북대학교 의과대학 충북대학교 의학연구소 2012 忠北醫大學術誌 Vol.22 No.1

연구목적: 본 연구는 당귀, 작약, 시호 등 다양한 약초 성분을 혼합하여 제조한 생약추출물이 화상치 료제로서의 가능성이 있는지 확인하기 위한 전임상 예비실험으로 2도 화상을 입힌 랫드의 피부에 수차 례 살포하고 시간경과에 따른 피부조직의 치유 정도를 자연치유군과 비교해 평가하고자 하였다. 대상 및 방법: 4주령의 랫드를 5마리씩 양군에 배정하여 2도 화상을 유도한 후 한군은 자연치과정을, 나머지 한 군은 생약추출물을 살포한 후 3일간 치유과정을 육안으로 관찰하고 면역조직염색을 통한 조 직변화를 비교 평가하였다. 결과: 화상 3일 후의 창상부위는 육안 상으로 관찰했을 때 생약처리군의 경우가 자연치유군에 비해 상 대적으로 매우 빠르게 호전되는 것으로 나타났으며 병리조직학적 비교에서도 생약처리군의 경우가 다 소 경미한 것으로 나타났으나 화상 중앙부위에 대한 조직학적 차이는 관찰되지 않았다. 결론: 본 연구에서 비록 조직학적 측면에서의 효과를 검증하지는 못하였으나 생약추출물의 화상치유 효과에 대한 충분한 가능성을 확인할 수 있었다. 보다 구체적이고 장기적인 연구를 통하여 생약추출물 의 화상치유 효과를 검증할 필요성이 있다.