이자부분절제 모델에서 soybean trypsin inhibitor (SBTI)와 콩식이 (soybean diet)에 의한 이자베타세포의 재생

김소윤(So-Yoon Kim),이승희(Seung-Hee Lee),민본홍(Bon-Hong Min),박인선(In-Sun Park) 대한해부학회 2002 Anatomy & Cell Biology Vol.35 No.2

이 연구는 장기간의 콩식이 또는 SBTI (soybean trypsin inhibitor)의 단기투여가 이자 베타세포의 신생과 분화를 촉진시켜 인슐린 분비를 증진시킴으로써 당뇨현상을 완화시킬 수 있는지를 밝히려는 목적으로 수행되었다. 이를 위하여 이자 베타세포의 신생을 유도하는 실험동물모델에서 콩식이와 SBTI 투여에 의한 베타세포의 분화와 증식 및 이에 동반하는 당대사의 변화를 관찰하였다. 이자부분절제술 후 지속적 고혈당증을 나타낸 실험동물에 콩식이를 시행한 결과, 점차적으로 혈당이 낮아져 콩식이 1 주 후(수술 2주 후)부터 정상혈당농도범위 (⁄150 mg/dl)로 회복되었다. SBTI 투여 중 이자부분절제술을 시행한 실험동물 들의 혈당농도는 다소 증가하는 경향을 보였지만 전체적으로 정상 혈당농도범위를 벗어나지 않았다. 이자부분절제술 후 아무 처리를 하지 않은 대조군의 이자에서 신생조직이 차지하는 면적의 비율은 수술 후 1일, 3일, 7 일 및 4주에 각각 약 1.5%, 22%, 8% 및 2.5% 정도였으나, SBTI를 투여한 실험군에서는 3일과 7일에 각각 50%와 22%로 나타나 SBTI에 의하여 초기신생활동이 보다 활발하게 일어났음을 보여주었다. 콩식이를 시행한 실험군에서도 수술 4주 후 신생을 나타내는 조직의 비율이 6% 정도로 콩식이를 하지 않은 대조군보다 높게 나타났다. 콩식이 또는 SBTI를 투여하지 않은 대조군의 신생조직에서는 수술 3일 후 3~4개의 베타세포 또는 알파세포가 매우 드물게 출현하고 몇몇 세포들이 무리를 이루다가 7일이 경과하면서 이자섬을 형성하기 시작하였으며, 4주 후에는 이들의 신생이 관찰되지 않았다. 이에 비하여 SBTI를 투여한 실험군에서는 수술 3일 후에 이미 작은 내분비세포 무리와 함께 상 당한 크기의 이자섬들이 관찰되었다. 이러한 현상은 수술 후 7일이 지난 후에도 계속되었으며 이자섬 내의 베타세포들은 높은 인슐린 면역반응을 나타냈다. 또한 콩식이를 시행한 실험군에서도 수술 후 4주가 경과하였음에도 불구하고 신생조 직에서 베타세포를 포함한 내분비세포들의 분화와 이자섬 형성이 관찰되었다. 한편, 이자부분절제 후 콩식이를 시행한 실험군 동물들은 거의 정상수준의 혈중 인슐린 농도를 나타냈다. 이와 같은 결과들은 SBTI의 투여 또는 콩식이가 신생조직에서의 베타세포 분화 및 증식과 인슐린 분비를 증가시켜 당뇨현상을 억제시키고 있음을 의미한다. 신생되는 이자조직에 발현되는 clusterin은 SBTI를 투여하거나 콩식이를 시행한 실험군에서 훨씬 이른 시기와 보다 넓은 부위에서 발현되었다. 이는 clusterin의 발현증가로 인해 이자의 신생이 가속화되고 있음을 나타내는 것이다. 결론적으로 본연구자들은 콩식이와 SBTI의 투여를 통해 이자 베타세포의 신생과 증식 및 분화를 촉진시켜 당뇨병 발현을 억제시킬 수 있다고 생각한다. The present study was performed to corroborate our hypothesis that soybean diet or SBTI treatment could stimulate neogenic regeneration of pancreatic beta cells, but also increase insulin synthesis and secretion from the beta cells for correction of hyperglycemia and diabetic symptoms. We, thus, monitored the beta cell regeneration in the neogenic pancreas as well as the changes of the blood glucose and insulin levels after subtotal pancreatectomy. The diabetic animals with hyperglycemia induced by the subtotal pancreatectomy showed recovery of blood glucoselevel toward the normal range (⁄150 mg/dl) by giving raw soybean for 3~4 weeks. Most animals treated with SBTI remained in euglycemic condition in spite of diabetic induction by subtotal pancreatectomy. Their serum insulin level was also recovered to the level of normal control, indicating the increased insulin synthesis and secretion from the neogenic beta cells. Neogenic area was enlarged at least 2 times in the pancreatectomized rats with dietary soybean or SBTI treatment, when compared with their pancreatectomized controls without any dietary treatment. In neogenic tissue, few endocrine cells were detected as a single cell or cell cluster at 3 days, and they formed primitive islet at 7 days after pancreatectomy in non-treated controls. The numbers of beta cells as well as alpha cells were considerably increased in the SBTI treated rats, and early formation of primitive islets were found in the neogenic tissue of those animals at 3 days after pancreatectomy. Those beta cells demonstrated a strong immunoreactivity for insulin, indicating their bioactive insulin secretion. Clusterin, a marker protein for pancreatic neogenesis, was expressed in the wider pancreatic area and at earlier stage after pancreatectomy when compared with non-treated control rats, indicating acceleration and stimulation of neogenesis of pancreas by stimulating proliferation and differentiation of the functional pancreatic cells. Taken together, we concluded that dietary soybean and SBTI could stimulate beta cell neogenesis and induce activation of insulin synthesis and secretion from the neogenic beta cells for correction of glucose homeostasis in diabetic subjects.

흰불나방 핵다면체 바이러스 폴리헤드린 유전자 promoter 부위의 염기서열분석 및 발현운반체의 제조

이형환(Hyung Hoan Lee),박갑주(Kap Joo Park),강봉주(Bong Joo Kang),정혜경(Hye Kyung Chung),민본홍(Bon Hong Min) 건국대학교 유전공학연구소 1993 건국 유전공학지 Vol.5 No.-

베타세포 손상에 대한 오배자 추출물의 세포보호작용

안세영(Se-Young Ahn),김용석(Yong-Seok Kim),두호경(Ho-Kyung Doo),박인선(In-Sun Park),성제경(Je-Kyeong Sung),심영준(Young-Jun Shim),민본홍(Bon-Hong Min) 대한해부학회 2003 Anatomy & Cell Biology Vol.36 No.3

오배자의 수용성 추출물은 alpha-glucosidase의 활성억제를 통해 장관에서의 탄수화물 분해를 방해하여 포도당흡수를 억제 함으로서 식후 혈당농도 (postprandial blood glucose)를 낮추는 효과가 있음이 보고된 바 있다(Shim et al., 2003). 이에 따라 본 연구에서는 오배자 추출물이 베타세포에 대한 보호작용을 함으로 항 당뇨효과를 나타낼 수 있는지를 관찰하고자 하였다. 이를 위하여 흰쥐 (Sprague-Dawley rat)에 오배자 추출물을 지속적으로 투여하는 동안 streptozotocin (STZ)으로 당 뇨병을 유도한 후 이자조직과 혈당의 변화를 관찰하였다. STZ에 의한 당뇨유발은 신생쥐에 STZ을 투여하는 모델 (신생쥐 /STZ)과 osmotic pump에 의해 일정량의 STZ이 지속적으로 투여되는 방법을 이용하였다. 신생쥐/STZ 모델에서 오배자를 투여하지 않은 대조군에서는 외분비 선포조직의 일부 소엽에서 완연한 염증반응과 조직퇴화현상이 관찰되었으며 심한 림 프세포의 침윤이 관찰되었다. 특히 이러한 염증소엽의 이자섬 (islet)들은 매우 작아져 있거나 몇 개의 세포무리로 구성된 경우도 있었다. 특히 염증이 없는 이자소엽에 존재하는 일부 이자섬들에서도 림프구침윤에 의한 인슐린염증현상을 비롯 하여 베타세포의 손상에 의한 조직변형이 나타났다. 이에 비하여 오배자를 투여한 동물의 이자조직은 전술한 바와 같은 염증성 이자소엽은 거의 관찰되지 않았으며, 이자섬에서도 염증반응이 발견되지 않았다. 이때, 대부분 이자섬들이 중심부 베타세포-주변부 알파세포의 세포배열과 정상 크기를 유지하고 있었다. Osmotic pump를 실험동물의 피하에 이식하여 STZ (15 mg/kg/day)을 48시간 동안 일정한 농도로 투여한 당뇨병모델에서는 오배자를 투여하지 않은 경우 대부분 동물들 이 고혈당 (¤200 mg/dl)을 나타냈다. 이들의 이자의 조직소견은 대체로 신생쥐/STZ모델과 유사 하였으나 일부 이자섬 조 직들에서 나타나는 인슐린염증의 정도가 더 심한 것이 많았으며, 알파세포의 이상증식에 의한 소위 ‘변형이자섬(remodeled islet)’ 또는 ‘거대신생이자 섬 (giant neogenic islet)’이 관찰되었다. 이 모델에서 오배자를 투여한 실험동물의 이자조직에서는 변형된 이자섬 및 거대신생이자 섬의 출현이 드물었으며, 고혈당증이 지연되어 나타났다. 이와 같은 결과들은 오배자 추 출물이 식후혈당을 조절함으로 베타세포에 대한 당독성 (glucotoxicity)을 낮출 뿐 아니라 항염증작용에 의한 베타세포보호 작용이 있음을 시사하는 것이다. We have previously reported that aqueous extract of gall from Rhus chinensis, known as “Obaeja”, inhibited rat intestinal alpha-glucosidase and suppressed postprandial hyperglycemia by delaying digestion and absorption of intestinal carbohydrate (Shim et al., 2003). This led us to speculate that obaeja could be involved in ameliorating beta-cell injury by lowering glucotoxicity. In the present study, we thus examined the protective effect of obaeja on pancreatic beta-cell damage along with its anti-diabetic effect in streptozotocin-induced animal models. Streptozotocin was administered to rat pups (neonate/STZ model), or to adult rats with a lower dose using osmotic pump (osmotic pump/STZ model) for inducing beta cell death and diabetes. Obaeja was given to those rat pups after weaning in neonate/STZ model, or 2 weeks before subcutaneous implantation of osmotic pump to rats of the other latter model. In the diabetic control rats of the neonate/STZ model, which were not fed with obaeja, some pancreatic islets demonstrated a destruction of beta cell mass with insulitis 2 weeks after weaning, while some larger and irregular islets were formed by proliferation of alpha cells. In particular, we found some pancreatic lobules showing a severe inflammation and degeneration of islet and acinar tissues in this model. Islets in these inflammatory lobules were smaller in size with only few cells. In contrast, any inflammatory responses and insulitis were not observed in pancreas of the rats fed obaeja in this model. The islets in those rats maintained their normal profiles and islet cell population. Such anti-cytotoxic effect was also monitored in the diabetic rats of osmotic pump/STZ model. Especially, occurrence of hyperglycemia in the obaeja fed rats was delayed by 25~30 days than that of diabetic control rats in this model. Taken together, these results imply that regulation of postprandial blood glucose level by obaeja feeding may ameliorate a secondary injury caused by glucotoxicity.

NO(Nitric Oxide)에 의한 이자의 외분비 조절작용

한유미,김병무,민본홍,박인선 대한해부학회 2000 Anatomy & Cell Biology Vol.33 No.5

BC₃H1 혈관평활근세포의 증식 및 분화과정에 있어서 Polyamine 대사의 역할에 관한 연구

최상현,문창택,민본홍,전보권,천연숙 고려대학교 의과대학 1992 고려대 의대 잡지 Vol.29 No.3

The influences of spermine (SM) and DFMO. an irreversible ODC-inhibitor, on the polyamine metabolism, CK-activity, [^(3)H]-thymidine DNA synthesis, and isoactin mRNA expression of BC_(3)H1 in culture were studied, with the references of phosphodiesterase(PDE)-inhibitors including isobutyl-methylxanthine (IBMX) and KR30075. BC_(3)Hl cells cultured in 10% fetal bovine serum (FBS)-DMEM for 24 hrs (the first : pre-drug phase) were cultivated in 10% FBS-DMEM added with one of the test drugs for further 96 hrs(the second proliferation phase), and then continue to grow in 2% FBS-DMEM for 48 hrs (the third : differentiation phase). The putrescine content of BC_(3)Hl harvested after the first phase was relatively higher in comparison with those of the other phases and was gradually decreased through the full phases of culture, and the spermine content was little changed. The spermidine (SD) content was. unlike other polyamines, increased by 26.5% at the end of the second phase, but that SD increase was moderately attenuated by PDE-inhibitors, particularly KR30075, and furthermore. the SD content of BC_(3)Hl cultured in the presence of DFMO, unlike other polyamines. showed the marked and gradual decrease throughout the full phases of culture. The [^(3)H]-thymidine DNA synthesis during the third : differentiation phase was not affected by IBMX and slightly inhibited by KR30075, but was significantly inhibited by SM plus DFMO or each of them. And the creatine kinase (CK) activity gradually increased in advancing with culture duration was not changed by PDE-inhibitors. but both SM and DFMO significantly enhanced the increase of CK activity. The synthesis of BC_(3)Hl α-actin and β-/ γ-actin mRNAs was significantly enhaced by DFMO, and the DFMO-induced enhancement was dramatically inhibited by SM. And PDE-inhibitors and SM little affected the synthesis of α-actin mRNA, but PDE-inhibitors attenuated the synthesis of β-/ γ-mRNAs, especially in the second phase. These results suggest that polyamines have a pivotal role in the proliferation and differentiation of BC_(3)Hl cells, that the enhancement induced by DFMO of expression of VSM isoactin gene seems to be an attractive subject to be studied in future, and that PDE-inhibitors may inhibit the synthesis of VSM β-/ γ-actin mRNAs.

各種 Alcohol 濃度의 人蔘酒가 Mouse의 腦 및 心臟組織內 Catecholamine 含量에 미치는 影響

申萬鍊,全普權,閔本泓,李在鉉,金鐸 최신의학사 1985 最新醫學 Vol.28 No.10

내재형 Plasmid pBL1이 제거된 Brevibacterium lactofermentum 개발과 형질전환

이규남,민본홍,윤기홍 한국산업미생물학회 1995 한국미생물·생명공학회지 Vol.23 No.2

코리네형 아미노산 생산균을 위한 plasmid vectors의 개발에 이용되어 온 내재형 cryptic alsmid pBL1을 Brevibacterium lactofermentum으로부터 제거 하였다. B. lactofermentum에서는 복제할 수 없으나 ㎞^r 유전자를 지니고 있는 plasmid pEM1으로 제한 효소 Sau3AI에 의해 절단된 pBL1의 DNA fragments를 도입시킨 pEM1 유도체를 제조한 후 이를 Escherichia coli로부터 B. lactofermentum으로 conjugal transfer 시킴으로써 ㎞에 대해 내성을 갖는 B. lacto-fermentum transconjugant를 얻었다. ㎞^r transconjugant에는 pBL1과 pEM1 유도체간에 상동성 재조합으로 생겨난 plasmid pEB14가 존재하였으며 이것은 pEM1으로부터 유래된 ㎞^r 유전자를 지니고 있는 것으로 확인되었다. B. lactofermentum transconjugant의 ㎞^r 표현형질을 선별인자로 이용하여 ㎞에 대한 내성과 함께 pEB14이 동시에 상실된 균주를 선별함으로써 최종적으로 pBL1-free B. lactofermentum 균주가 제조되었다. plasmid pBL1이 존재하는 균과 상실된 균을 숙주균으로 사용하여 plasmid DNA에 의한 형질전환 효율과 형질전환체에서 plasmid 안정성을 비교한 결과 pBL1-free strain이 원래의 균주보다 유전자조작을 위한 숙주균으로서 우수하였다. 또한 pBL1이 존재하지 않으므로 pBL1-free strain에서 외래 plasmid DNAs가 간편하게 분리 및 분석될 수 있다. An endogenous cryptic plasmid, pBL1, which has been used to construct plasmid vectors for coryneform bacteria producing amino acids, was eliminated from Brevibacterium lactofermentum. The pBL1 was partially digested with Sau3AI and the resulting DNA fragments were subcloned into a suicide vector pEM1 which contains a kanamycin-resistant (㎞^r) gene. Km^r B. lactofermentum transconjugants were obtained by conjugal transfer of the pEM1 derivatives containing pBL1 DNA fragments from Escherichia coli into B. lactofermentum. Transconjugants were obtained by conjugal transfer of the pEM1 derivatives containing pBL1 DNA fragments from Escherichia coli into B. lactofermentum. A ㎞^r transconjugant was analyzed to contain a plasmid pEB14, which occurred in vivo by homologous recombination between pBL1 and the conjugal-transferred plasmid. The pEB14 including the pEM1-derived ㎞^r gene was found to be lost concomitantly with ㎞^r phenotype, resulting in the construction of a pBL1-free strain of B. lactofermentum. Based on transformation efficiencies and palsmid stability, the resultant pBL1-free strain is more useful than wild strain as a host cell for genetic manipulation. It could be concluded that foreign plasmid DNAs are efficiently isolated and analyzed from the pBL1-free strain because of the absence of endogenous pBL1 plasmid.

당뇨병을 유발시킨 흰쥐 소화기관으로 이자 Langerhans Islet 이식에 관한 연구

김병무,박인선,민본홍 대한해부학회 1999 Anatomy & Cell Biology Vol.32 No.6

내열성 Cellulase-free xylanase를 생산하는 고온성 Bacillus sp.의 분리 및 효소 특성

김대준,신한재,민본홍,윤기홍 한국산업미생물학회 1995 한국미생물·생명공학회지 Vol.23 No.3

토양으로부터 cellulase-free xylanase를 세포외로 분비 생산하는 고온성 Bacillus sp. KK-1을 분리하였다. Bacillus sp.의 최적 배양조건은 50℃와 배지의 초기 pH 7.0이었으며 탄소원을 따로 첨가하지 않은 배지에서 최대 효소 생산량은 2.2 units/㎖이었다. Strain KK-1을 배양할 때 배지에 trehalose나 sucrose가 존재하면 효소 생성이 저해되었고 xylan과 xylose에 의해서는 효소의 생성이 증가되었다. Bacillus sp.로부터 생산된 부분정제된 xylanase는 70℃, pH, 7.0에서 최대 활성을 보였고 65℃에서는 10시간 동안 방치한 경우에 75% 이상의 활성을 유지하였다. 그리고 pH 5.0∼9.0에서 효소 반응 활성이 최적조건인 pH 7.0에서의 효소 활성의 90% 이상을 보이고 pH 10.0에서도 60% 이상의 활성을 지니는 내알칼리적 특성을 나타내었다. 또한 pH 5.0∼9.0에서 8시간 이상 효소 활성이 안정하게 유지되었다. Xylanase 활성이 금속이온에 의해 감소되는 경우가 많았는데 특히 Hg^(2+)와 Fe^(2+)에 의해서는 효소 활성이 완전히 상실되었으나 EDTA, phenylmethylsulfonyl fluoride, β-mercaptoethanol과 SDS에 의해서는 영향을 받지 않는 것으로 밝혀졌다. 또한 효소 기질 특이성을 조사한 결과 carboxymethylcellulose, laminarin, soluble starch과 galactomannan 등을 전혀 분해하지 못했다. A thermophilic bacterium producing the extracellular cellulase-free xylanase was isolated from soil and has been identified as Bacillus sp. The optimal growth temperature was 50℃ and the optimal pH, 7.0. Under the optimal growth condition, maximal xylanase production was 2.2 units/㎖ in the flask culture. The enzyme production was induced by xylan and xylose, but was repressed by sucrose or trehalose. The partially purified xylanase was most active at 70℃. It was found that the enzyme was stable at 65℃ for 10 hours with over 75% of the activity. The enzyme was most active at pH 7.0 and retained 90% of its maximum activity between pH 5.0 and pH 9.0 though Bacillus sp. was not grown on alkaline conditions (>pH 8.0). In addition, the activity of xylanase was over 60% at pH 10.0. At the ambient temperature, the enzyme was stable over a pH range of 5.0 to 9.0 for 10 h, indicating that the enzyme is thermostable and alkalotolerant. The activity of xylanase was completely inhibited by metal ions including Hg^(2+) and Fe^(2+), while EDTA, phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), β-mercaptoethanol and SDS didn’t affect its activity. The enzyme was also identified to exert no activity on carboxymethylcellulose, laminarin, galactomannan, and soluble starch.

당뇨병-고지혈증 모델동물의 개발

오승현,노경진,박인선,민본홍,두호경,안세영,김용석,성제경 한국환경독성학회 2004 환경독성보건학회지 Vol.19 No.3

Diabetic complication is one of major risk factors leading to vascular disease Such as atherosclerosis stroke, coronary heart disease and etc Several factors affecting the acceleration of diabetic vascular complication have been known such as hypertension hyperlipidemia, immune complex and genetic factors To screen and develop new therapeutics agents for diabetic vascular complication, it is strongly needed to develop animal models for diabetic complications However in rodents models, diabetic complications is not well developed Furthermore to asses￠ the possibility of new therapeutics for diabetic vascular complications, diabetic animal models which have the risk factors of diabetic complications is needed We aim to develop and establish an diabetic animal model which have diabetic complications with hyperlipidemia which is one of risk factors for diabetic complications We induced insulin-dependent diabetes by intra venous injection of streptozotocin (35 mg/kg/day) in RICO rats which is a spontaneous animal model for hyperlipidemia Our models (STZ RICO) showed hyperglycemia, persistent high level of plasma cholesterol and triglyceridemia with severe diabetic renal changes until 28 weeks after induction of diabetes STZ-RICO rats could be used for the evaluations of newly developed diabetic drugs.