Succinate Transport in Rabbit Renal Basolateral Membrane Vesicles

김용근,배혜란,임병용,Kim, Yong-Keun,Bae, Hae-Rahn,Rhim, Byung-Yong The Korean Physiological Society 1988 대한생리학회지 Vol.22 No.2

가토 신장 피질에서 Percoll density gradient방법으로 분리한 basolateral membrane vesicle (BLMV)에서 rapid filtration technique을 이용하여 succinate의 이동 특성을 관찰하였다. $Na^+$은 succinate의 이동을 증가시켜 "overshoot"현상을 보였으며 이러한 효과는 $K^+,{\;}Li^+,{\;}Rb^+,{\;}choline$과 같은 다른 양이온들에 의해 나타나지 않았다. $Na^+$농도변화에 따른 succinate의 이동율은 sigmoid모양을 보였고, $Na^+$에 대한 Hill coefficient는 2.0이었다. soccinate의 이동은 vesicle 내부가 음전압일 때 더욱 증가되었다. BLMV에서 succinate이동은 용액내 pH변화에 따라 영향을 받았으나 brush border membrane vesicle (BBMV)에서는 영향을 받지 않았다. 동력학적 분석결과 succinate의 Km값은 $15.5{\pm}0.94{\;}{\mu}M$이었고 Vmax는 $16.22{\pm}0.25{\;}n{\;}mole/mg{\;}protein/min$이었다. succinate의 이동은 $4{\sim}5$탄소를 가진 dicarboxylate들에 의해 강력하게 억제되었으나 monocarboxylate나 다른 유기음이온들에 의해 영향을 적게 받거나 받지 않았다. succinate의 이동은 DIDS, SITS, furosemide와 같은 음이온 이동 억제제와 harmaline과 같은 $Na^+$ 이동 억제제에 의해 억제되었다. 이들 결과들은 BLMV에서 succinate는 $Na^+$에 의존하여 이동하며 다른 Krebs cycle중간 산물들과 동일한 운반기전을 이용함을 가르킨다. 또한 BLMV에서 succinate의 이동은 그 기질특이성에 있어서 다른 연구자에 의해 보고된 BBMV에서 이동특성과 유사함을 보였다. Properties of succinate transport were examined in basolaterat membrane vesicles (BLMV) isolated from rabbit renal cortex. An inwardly directed $Na^+$ gradient stimulated succinate uptake and led to a transient overshoot. $K^+,{\;}Li^+,{\;}Rb^+$ and choline could not substitute for $Na^+$ in the uptake process. The dependence of the initial uptake rate of succinate on $Na^+$ concentration exhibited sigmoidal kinetics, indicating interaction of more than one $Na^+$ with transporter Hill coefficient for $Na^+$ was calculated to be 2.0. The $Na^+-dependent$ succinate uptake was electrogenic, resulting in the transfer of positive charge across the membrane. The succinate uptake into BLMV showed a pH optimum at external pH $7.5{\sim}8.0$, whereas succinate uptake into brush border membrane vesicles (BBMV) did not depend on external pH. Kinetic analysis showed that a Na-dependent succinate uptake in BLMV occurred via a single transport system, with an apparent Km of $15.5{\pm}0.94{\;}{\mu}M$ and Vmax of $16.22{\pm}0.25{\;}nmole/mg{\;}protein/min$. Succinate uptake was strongly inhibited by $4{\sim}5$ carbon dicarboxylates, whereas monocarboxylates and other organic anions showed a little or no effect. The succinate transport system preferred dicarboxylates in trans-configuration (furmarate) over cis-dicarboxylates (maleate). Succinate uptake was inhibited by the anion transport inhibitors DIDS, SITS and furosemide, and $Na^+-coupled$ transport inhibitor harmaline. These results indicate the existence of a $Na^+-dependent$ succinate transport system in BLMV that may be shared by the other Krebs cycle intemediates. This transport system seems to be very similar to the luminal transport system for dicarboxylates.

The Effect of Topiramate on Hippocampal Neuronal Death and Expression of Glutamate Receptor in Kainate-induced Status Epilepticus Model

박민정,하세운,배혜란,김상호,Park Min-Jeong,Ha Se-Un,Bae Hae-Rahn,Kim Sang-Ho Korean Society of Life Science 2005 생명과학회지 Vol.15 No.3

신경흥분독성과 간질발작발현은 glutamate 수용체활성과 연관이 있다고 알려져 있다. a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionate (AMPA), kainate 수용체에 대한 glutamate 활성을 포함하는 다양한 기전을 가진 항전간제인 Topiramate는 신경보호작용을 가진다는 증거가 제시되어 Topiramate가 간질발작 후 해마의 glutamate 수용체 발현에 미치는 효과를 관찰하였다. 흰쥐에 kainate를 복강 내 주사하여 간질중첩증을 유발시킨 후 Topiramate를 1주일 주사하였다 Apop tag in situ detection kit를 이용하여 세포손상을 관찰한 결과 kainate 유발 간질중첩증 1주일 후 해마의 CA1, CA3에서 심각한 세포사를 보였으나, Topiramte 처리 군에서는 세포사가 현저히 감소하였다. 간질중첩증 이후 NMDA 수용체 아형 1,2a, 2b 발현이 현저히 증가했으나 Topiramate 처치에 의해 NMDA수용체의 발현에는 뚜렷한 변화가 없었다. AMPA수용체에서는 GluR1이 간질중첩증 이후 현저히 상향 조정되었고 GluR2는 현저히 하향조정 되었다 Topiramate 1주일 처리 시 간질중첩증으로 인해 변화된 CluR1과 GluR2의 발현이 역전되었다. 결론적으로 Topiramate는 간질중침증에 의한 CluR1/CluR2 발현비의 증가로 유발되는 흥분성 신경세포사를 억제시킴으로써 신경보호작용이 있는 것으로 보인다. Excitotoxicity and epileptogenesis have often been associated with glutamate receptor activation. Accumulating evidences indicates that topiramate (TPM), an antiepileptic drug with multiple mechanisms of action has neuroprotective activity. We explored the neuroprotective effect of TPM on the status epilepticus (SE)-induced hippocampal neuronal death. After development of SE by kainite injection (15 mg/Kg), rats were treated with TPM (10mg/kg) for 1 week. The neuronal death was detected by Apop tag in situ detection kit, and the expression levels of glutamate receptors were semi-quantitatively analyzed by immunoblot. Kainate-induced SE caused a significant neuronal death and cell loss in CAI and CA3 regions of hippocampus at 1 week. However, treatment of TPM for 1 week after SE markedly reduced hippocampal neuronal death. The expression of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor subunit 1, was increased by SE, but was not affected by 1 week treatment of TPM. The expressions of NMDA receptor subunit 2a and 2b were not changed by either SE or TPM. As for ${\alpha}-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionate$ (AMPA) glutamate receptors (GluR), kainate-induced SE markedly up-regulated GluR1 expression but down-regulated GluR2 expression, leading to increased formation of $Ca^{2+}$ permeable GluR2- lacking AMPA receptors. TPM administration for 1 week attenuated SE-induced expression of both the up-regulation of GluR1 and down-regulation of GluR2, reversing the ratio of GluR1/GluR2 to the control value. In conclusion, TPM protects neuronal cell death against glutamate induced excitotoxicity in kainate-induced SE model, supporting the potential of TPM as a neuroprotective agent.

The Effect of Topiramate on Status Epilepticus-Induced Neurotoxicity in Immature Mouse Brain

Sang Soo Park(박상수),Hae Rahn Bae(배혜란),Kyu Geun Hwang(황규근) 대한소아신경학회 2006 대한소아신경학회지 Vol.14 No.2

목 적 : 미성숙 뇌는 경련에 대한 감수성, 경련의 특징 및 항간질약제의 반응성 등에서 성숙 뇌와 다르다. 출생 초기의 간질 경련과 항간질약제의 사용이 이 후 뇌 성숙 과정에 어떠한 영향을 주는지가 소아신경학 분야의 주요 관심사이다. 이에 본 연구자는 미성숙 쥐에서 간질중첩증을 유발시킨 후 신경세포의 손상 및 신경 흥분성 정도를 성숙 뇌와 비교하고 항간질약제인 topiramate가 신경세포 손상 및 뇌 성숙 과정에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. 방 법 : 생후 14일된 미성숙 쥐에 kainate를 주입하여 간질중첩증을 유발시킨 뒤 실험군은 1주 혹은 1달 동안 topiramate를 투여한 뒤 뇌를 적출하여, 간질중첩증으로 인한 지속적인 신경흥분성은 western blot을 이용하여 glutamate 및 GABA 수용체의 발현 차이로 관찰하였고, 신경세포 손상 유발 정도는 공촛점현미경을 이용하여 TUNEL 및 HE 염색으로 관찰하였다. 결 과 : 미성숙 쥐에서 간질중첩증 유발 1개월 후 해마의 유의한 세포손상과 구조적 변화를 관찰하였다. 간질중첩증으로 인해 GluR2에 비해 GluR1의 발현이 현저히 증가하여 신경세포 흥분독성이 유발될 수 있는 Ca²+ 투과성 AMPA 수용체의 형성이 증가되었다. Topiramate 치료군에서는 간질중첩증으로 인해 유발된 GluR1의 발현 증가가 억제되었다. GABAB 수용체는 간질중첩증 1개월 후 유의한 변화가 없었으나, GABAA 수용체의 발현은 현저히 증가되었으며 이는 topiramate 처리에 의해 억제되었다. Topiramate 치료군에서는 간질중첩증으로 인해 유발된 해마 CA1 및 CA3 부위의 세포 손상과 구조적 변화가 감소됨으로써, topiramate는 미성숙 뇌에서 간질중첩증으로 인한 해마 손상을 보호하는 효과가 있었다. 결 론 : 이상의 결과를 종합하면 topiramate는 미성숙 쥐의 GluR1와 GABAA수용체의 발현을 조절함으로써 신경보호작용을 가지는 것으로 보인다. Purpose : This study was performed to elucidate that status epilepticus (SE) induces longterm neuronal damages in an immature brain and to evaluate that topiramate (TPM) has a protective effect. Metho ds : We investigated the changes in a subtype expression of glutamate and gammaamino butyric acid (GABA) receptors, and the structural integrity due to cell losses in the mouse pup hippocampus after SE using an immunoblot and confocal microscopy. Resu lts : SE induced significant cell losses with structural changes in the hippocampus 1 month later. SE up-regulated the glutamate receptor1 (GluR1) expression with an increased ratio of GluR1 to glutamate recptor2(GluR2), leading to the formation of Ca²+ permeable α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazoleepropionic acid (AMPA) receptors for the enhanced neurotoxicity. TPM prevented the SE-induced GluR1 expression. The expression of GABAA receptors was highly increased 1 month after SE, whereas that of GABAB receptors was not changed. The TPM treatment attenuated SE-induced upregulation of GABAA receptors. SE induced significant cell losses and disruption of structural integrity in the hippocampus CA1 and CA3 regions, but the TPM treatment for 1 month in developing brains reduced the SEinduced hippocampal damage. Conclusio n : TPM has a neuroprotective action, which might be mediated by the modulation of GluR1 and GABAA receptors.

가토 근위세뇨관 Basolateral Membrane Vesicle에서 Succinate 이동 특성

김용근(Kim, Yong-Keun),배혜란(Bae, Hae-Rahn),임병용(Rhim, Byung-Yong) 대한생리학회 1988 대한생리학회지 Vol.22 No.2

가토 신장 피질에서 Percoll density gradient방법으로 분리한 basolateral membrane vesicle (BLMV)에서 rapid filtration technique을 이용하여 succinate의 이동 특성을 관찰하였다. Na⁺은 succinate의 이동을 증가시켜 overshoot 현상을 보였으며 이러한 효과는 K⁺, Li⁺, Rb⁺, choline 과 같은 다른 양이온들에 의해 나타나지 않았다. Na⁺농도변화에 따른 succinate의 이동율은 sigmoid모양을 보였고, Na⁺에 대한 Hill coefficient는 2.0이었다. soccinate의 이동은 vesicle 내부가 음전압일 때 더욱 증가되었다. BLMV에서 succinate이동은 용액내 pH변화에 따라 영향을 받았으나 brush border membrane vesicle (BBMV)에서는 영향을 받지 않았다. 동력학적 분석결과 succinate의 Km값은 15.5±0.94 μM 이었고 Vmax는 16.22±0.25n mole/mg protein/min 이었다. succinate의 이동은 4 ~ 5 탄소를 가진 dicarboxylate들에 의해 강력하게 억제되었으나 monocarboxylate나 다른 유기음이온들에 의해 영향을 적게 받거나 받지 않았다. succinate의 이동은 DIDS, SITS, furosemide와 같은 음이온 이동 억제제와 harmaline과 같은 Na⁺ 이동 억제제에 의해 억제되었다. 이들 결과들은 BLMV에서 succinate는 Na⁺에 의존하여 이동하며 다른 Krebs cycle중간 산물들과 동일한 운반기전을 이용함을 가르킨다. 또한 BLMV에서 succinate의 이동은 그 기질특이성에 있어서 다른 연구자에 의해 보고된 BBMV에서 이동특성과 유사함을 보였다. Properties of succinate transport were examined in basolaterat membrane vesicles (BLMV) isolated from rabbit renal cortex. An inwardly directed Na⁺ gradient stimulated succinate uptake and led to a transient overshoot. K⁺, Li⁺, Rb⁺ and choline could not substitute for Na⁺ in the uptake process. The dependence of the initial uptake rate of succinate on Na⁺ concentration exhibited sigmoidal kinetics, indicating interaction of more than one Na⁺ with transporter Hill coefficient for Na⁺ was calculated to be 2.0. The Na⁺-dependent succinate uptake was electrogenic, resulting in the transfer of positive charge across the membrane. The succinate uptake into BLMV showed a pH optimum at external pH 7.5 ~ 8.0 , whereas succinate uptake into brush border membrane vesicles (BBMV) did not depend on external pH. Kinetic analysis showed that a Na-dependent succinate uptake in BLMV occurred via a single transport system, with an apparent Km of 15.5±0.94 μM and Vmax of 16.22±0.25 nmole/mg protein/min . Succinate uptake was strongly inhibited by 4 ~ 5 carbon dicarboxylates, whereas monocarboxylates and other organic anions showed a little or no effect. The succinate transport system preferred dicarboxylates in trans-configuration (furmarate) over cis-dicarboxylates (maleate). Succinate uptake was inhibited by the anion transport inhibitors DIDS, SITS and furosemide, and Na⁺-coupled transport inhibitor harmaline. These results indicate the existence of a Na⁺-dependent succinate transport system in BLMV that may be shared by the other Krebs cycle intemediates. This transport system seems to be very similar to the luminal transport system for dicarboxylates.

트레드밀 운동이 생쥐 지방조직의 형태학적 변화 및 갈색화 유전자 발현에 미치는 영향

김동환(Kim, Dong-Hwan),임주현(Lim, Ju-Hyun),배혜란(Bae, Hae-Rahn),김영준(Kim, Young-Jun) 한국체육과학회 2016 한국체육과학회지 Vol.25 No.2

Browning of the white adipose tissue is beneficial in treatment and prevention of the obesity and metabolic diseases. Exercise is known to induce browning genes in adipose tissues and improve insulin sensitivity. However, the browning effect of exercise depending on the sites and types of adipose tissue has not been determined. We investigated exercise-induced browning effects on different adipose tissues by analysis of histology and thermogenesis-related gene expression. Male and female CD1 mice were exercise with treadmill running with a speed of 12m/min at 10 degree incline for 30 minutes per day for 6 weeks. There was no significant difference in total body weight of male mice after 6 weeks of exercise, although significant decrease in body weight was observed in exercise groups for 2 and 4 weeks of female mice. The weights of the male genital and inguinal adipose tissues were significantly decreased after 2 weeks of treadmill training, whereas no significant difference was observed between the control and exercise groups of female mice. RT-PCR analysis revealed that expressions of UCP-1 and Cidea increased in both male genital and inguinal adipose tissues after exercise, with earlier onset of UCP-1 expression in genital adipose tissue. Hematoxylin-eosin stain and immunohistochemistry showed a decrease in the size of the lipid droplets in white adipocytes with increased number of capillaries after exercise, which was observed earlier in genital than inguinal adipose tissue. These results suggest that exercise of moderate intensity induces browning as early as 2 weeks with male and visceral fats more prone to browning by exercise.

고지방식이로 비만을 유도한 생쥐에서 혈장 케모카인 발현 변화

김동환(Kim, Dong-Hwan),조정민(Cho, Jeong Min),서민준(Seo, Min Joon),임주현(Lim, Ju Hyun),배혜란(Bae, Hae-Rahn) 한국영양학회 2018 Journal of Nutrition and Health Vol.51 No.5

본 연구에서 고지방식이로 비만을 유도한 생쥐는 식이 4주 후 지방조직의 형태학적 변화가 관찰되었고 생식기 지방조직의 무게가 증가하였으며, 혈장 중성지방 및 혈당치도 현저하게 증가하였다. 고지방식이 6주 후 몸무게의 유의한 증가가 관찰되기 시작하였으며, 뒤다리넙적근과 어깨사이 지방조직의 무게는 감소하고, 생식기 지방조직 및 간의 무게는 증가하였다. 지방조직의 형태학적 변화가 시작되는 고지방식이 유도 4주 후 혈장 내 40종의 시토카인 및 케모카인의 변화를 동시에 관찰하여 대조군과 비교해 본 결과, CXCL12 (SDF-1)와 CXCL13 (BLC)의 발현이 가장 현저하게 증가하였으며, G-CSF의 발현도 다소 증가하였다. 혈장 내 염증성 시토카인의 발현은 전반적으로 낮았다. 이상의 결과를 종합하면 고지방식이 유도 비만 초기에 만성 염증 상태로 진입하기 전 혈장 내 CXCL12와 CXCL13의 발현이 현저히 증가하는 것을 밝혔으며, CXCL12와 CXCL13의 증가로 B 세포, T 세포 및 단핵구가 혈관을 빠져나가 지방조직 및 지방조직 주변 림프조직으로 이동하여 지방조직 재형성과 국소 지방조직 면역에 관여할 것으로 보인다. Purpose: Obesity is associated with a dysregulation of metabolic balance and is regarded as a low grade chronic inflammation. Western-style diet and physical inactivity are leading causes of obesity. This study examined the profiles of forty plasma cytokines and chemokines at the same time in the early stages of high-fat diet-induced obesity using a mouse model. Methods: A total of 30 male CD1 mice, 12 ~ 14 weeks of age, were enrolled. The mice were fed a high-fat diet for 6 weeks to induce obesity. The plasma glucose and triglyceride concentrations were measured using a hexokinase colorimetric assay kit and a serum triglyceride determination kit, respectively. The relative levels of multiple cytokines and chemokines in the plasma were determined using a mouse cytokine array kit. Results: The mice exhibited significant weight gain after 6 weeks of a high-fat diet. The genital fat depot was enlarged along with an increase in the number and the mean size of white adipocytes as early as 4 weeks after a high-fat diet. In addition, the plasma glucose and triglyceride levels increased significantly after 4 weeks of a high-fat diet. Cytokine array analysis revealed a remarkable increase in the expression of both CXCL12 and CXCL13, whereas the proinflammatory cytokines remained low after 4 weeks of a high-fat diet. Conclusion: A significant increase in plasma levels of CXCL12 and CXCL13 was observed after 4 weeks of a high-fat diet, which might induce the migration of B lymphocytes, T lymphocytes, and monocytes from the blood to expanding adipose tissue or fat associated lymphoid clusters, playing a key role in adipose tissue remodeling and local immunity during the early stages of high-fat diet-induced obesity.

유전자결핍 생쥐를 이용한 aquaporin-3의 태반 내 분포 및 기능 연구

김하정 ( Ha Jeong Kim ),나용진 ( Yong Jin Na ),김기형 ( Ki Hyung Kim ),이동형 ( Dong Hyung Lee ),김휘곤 ( Hwi Gon Kim ),조무성 ( Mu Seong Jo ),정준양 ( Jun Yang Jung ),전미련 ( Mei Lian Quan ),배혜란 ( Hae Rahn Bae ),최욱환 ( Ook 대한산부인과학회 2009 Obstetrics & Gynecology Science Vol.52 No.8

목적: Aquaporin (AQP) 3은 세포막을 통한 선택적인 수분과 글리세롤 이동을 촉진시키는 수분통로 단백질이다. 본 연구는 AQP3 유전자결핍 생쥐를 이용하여 태반에서 AQP3을 통한 수분 및 글리세롤 이동이 양수 및 태아 성장에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 연구 방법: 재태 14.5일된 야생형 및 AQP3 유전결핍생쥐 각각 30마리에서 임신낭을 적출하여 양수량을 비교 분석하였다. AQP3 발현 및 분포는 면역조직화학법과 western blot을 이용하여 조사하였다. 결과: 재태 14.5일된 생쥐 태반에서 AQP3는 태아막의 난황막세포의 기저측면막과 미로 태반의 융합영양막세포에 가장 높게 발현되었다. 반면 AQP1은 태아막의 난황막세포의 관강막과 미로 태반의 혈관조직에 고농도로 발현되었다. AQP3 유전자결핍 생쥐의 재태 14.5일이 태반은 야생형 CD1 생쥐와 비교할 때 태반 형성 및 태반 세포의 분화에 있어서 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 그러나 AQP3 유전자결핍 생쥐는 야생형 CD1 생쥐에 비해 태아 단위 무게 당 양수량은 증가되었으며, 양수의 삼투질 농도는 감소되었고, 이로 인해 양수 내 이온과 다른 용질의 농도가 낮았다. 또한 AQP3 유전자결핍 생쥐 태아 평균 체중은 야생형 생쥐의 70% 수준으로 감소되어 있었다. 결론: AQP3는 모체 혈액 및 난황과 접하고 있는 태반과 태아막에 풍부하게 발현되어 이를 통한 수분과 글리세롤의 이동을 촉진시킴으로써 양수 조절 및 태아 성장에 중요한 역할을 담당하고 있을 것으로 추정된다. Objective: Aquaporin (AQP) 3 is a small integral membrane protein that functions as a facilitated transporter of water and glycerol. To elucidate a role of AQP3 in placenta, changes in amniotic fluid composition and fetal growth were investigated using AQP3 null mice. Methods: Embryonic day 14,5 gestational sacs of wild-type and AQP3 kncok-out pregnant mice, thirty each, were used for this study. AQP3 localization and expression were assessed by immunohistochemistry and western blot. Results: AQP3 was highly expressed in basolateral membrane of visceral yolk sac cells of fetal membrane and syncytiotrophoblast cells of labyrinthine placenta. In contrast, AQP1 was expressed in apical membrane of visceral yolk sac cells and endothelial cells lining vasculature. There was no significant difference in normal placentation and differentiation from trophoblast stem cells between wild type and AQP3 null mice. However, AQP3 null mice had increased amount of amniotic fluid per gram of body weight and decreased osmorality of amniotic fluid with low concentrations of ions and solutes in amniotic fluid. In addition, AQP3 null mice pups were smaller than CD1 wild type mice. Conclusion: AQP3 plays an important role in amniotic water balance and nutrient supply to developing fetus by facilitating transplacental transport of water and glycerol.

쥐 대동맥 평활근 장력조절에 대한 Ehanol의 효과

서덕준,배혜란,정동근,이중희 대한순환기학회 2001 Korean Circulation Journal Vol.31 No.2

Liquid System을 이용한 적혈구계 세포 배양의 정량적 분석

한진영,김태겸,김경희,김아성,배혜란,서덕준,강설미,박주인,김인후 大韓血液學會 1997 大韓血液學會誌 Vol.32 No.1