Hizikia Fusiformis Hexane Extract Decreases Angiogenesis in Vitro and in Vivo

제갈명은,한유선,박시영,이지혁,이의연,김영진 한국생명과학회 2023 생명과학회지 Vol.33 No.9

Angiogenesis, the formation of blood vessels from pre-existing vessels, is a multistep process regulated by modulators of angiogenesis. It is essential for various physiological processes, such as embryonic development, chronic inflammation, and wound repair. Dysregulation of angiogenesis causes many diseases, such as cancer, autoimmune diseases, rheumatoid arthritis, cardiovascular disease, and delayed wound healing. However, the number of effective anti-angiogenic drugs is limited. Recent research has focused on identifying potential drug candidates from natural sources. For example, marine natural products have been shown to have anti-cancer, anti-oxidant, anti-inflammatory, antiviral, and wound- healing effects. Thus, this study aimed to describe the angiogenesis inhibitory effect of Hizikia fusiforms (brown algae) extract. The hexane extract of H. fusiformis has shown inhibitory effects on in vitro angiogenesis assays, such as cell migration, invasion, and tube formation in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). The hexane extract of H. fusiformis (HFH) inhibited in vivo angiogenesis in a mouse Matrigel gel plug assay. In addition, the protein expression of vascular endothelial growth factor (VEGF), mitogen-activated protein kinase (MAPK)/extracellular signal kinase, and AKT serine/threonine kinase 1 decreased following treatment with H. fusiformis extracts. Our results demonstrated that the hexane extract of H. fusiformis (HFH) inhibits angiogenesis in vitro and in vivo.

Hizikia fusiformis 클로로포름 추출물의 in vitro 및 in vivo 혈관신생 억제 연구

제갈명은,한유선,박시영,이지혁,이의연,김영진 한국생명과학회 2024 생명과학회지 Vol.34 No.6

혈관신생은 기존 혈관에서 새로운 혈관을 형성하는 과정이며, 이 현상은 성장, 치유, 월경주기의 변화 중에 발생한다. 종양의 경우, 혈관신생은 원발성 종양의 지속적인 성장, 전이 촉진, 전이성 종양 성장 지원 및 암 진행에 중요한 복잡하고 다면적인 과정이다. 혈관신생 장애는 암 발병, 자가면역 질환, 류마티스 관절염, 심혈관 질환 및 상처 치유 지연을 초래할 수 있다. 현재 유효한 혈관신생 억제약물은 제한된 수에 불과하다. 최근 연구에 따르면 해양 천연물이 혈관신생 억제효과를 나타내는 것으로 보고되고 있다. 이전 연구에서 Hizikia fusiformis의 핵산 추출물(HFC)이 in vitro 및 in vivo에서 혈관 신생 억제효과를 확인하고 보고하였다. 본 연구의 목적은 H. fusiformis의 클로로포름 추출물(HFC)의 혈관신생 억제 효과를 확인하는 것이다. HFC가 세포 이동, 침입 및 관 형성을 포함하여 HUVEC 세포에 미치는 영향을 조사하였고, 또한 마우스 Matrigel 겔 플러그 분석을 통해 생체 내 혈관 신생 억제 효과도 조사하였다. 또한 HFC 처리 후 혈관신생에 중요한 인자인 VEGF, FGFR의 발현이 억제되고, Erk, Akt의 활성이 감소하는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 해양갈조류 톳(H. fusiformis)의 클로르포름 추출물이 in vitro 및 in vivo 혈관 신생을 억제함을 보여준다. Angiogenesis is the process by which new blood vessels form from existing blood vessels. This phenomenon occurs during growth, healing, and menstrual cycle changes. Angiogenesis is a complex and multifaceted process that is important for the continued growth of primary tumors, metastasis promotion, the support of metastatic tumors, and cancer progression. Impaired angiogenesis can lead to cancer, autoimmune diseases, rheumatoid arthritis, cardiovascular disease, and delayed wound healing. Currently, there are only a handful of effective antiangiogenic drugs. Recent studies have shown that natural marine products exhibit antiangiogenic effects. In a previous study, we reported that the hexane extract of H. fusiformis (HFH) could inhibit the development of new blood vessels both in vitro and in vivo. The aim of this study was to describe the inhibitory effect of chloroform extracts of H. fusiformis on angiogenesis. To investigate how chloroform extract prevents blood vessel growth, we examined its effects on HUVEC, including cell migration, invasion, and tube formation. In a mouse Matrigel plug assay, H. fusiformis chloroform extract (HFC) also inhibited angiogenesis in vivo. Certain proteins associated with blood vessel growth were reduced after HFC treatment. These proteins include vascular endothelial growth factor (VEGF), mitogen-activated protein kinase (MAPK)/extracellular signal transduction kinase, and serine/threonine kinase 1 (AKT). These studies have shown that the chloroform extract of H. fusiformis can inhibit blood vessel growth both in vitro and in vivo.

무지개송어에서 분리된 IHNV (감염성 조혈 괴사바이러스) 유전자형에 따른 병원성 비교

이창주,김광일,한유선,제갈명은,김영진,Lee, Chang-Ju,Kim, Kwang-Il,Han, Yu-Seon,Jegal, Myeong-Eun,Kim, Yung-Jin 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.6

본 연구는 강원도지역에서 분리된 전염성조혈기괴사증 바이러스(Infectious Hematopoietic Necrosis Virus: IHNV) 변이주들의 유전자형에 따른 병원성의 분석에 대한 연구이다. JRt-Shizuoka linage와 JRt-Nagano lineage에 속하는 IHNV 변이주들을 무지개송어 치어에 실험적으로 감염시켜 각 변이주들에 감염된 무지개송어의 폐사율을 비교하고, 병리조직을 관찰하며, 혈청형을 분석하였다. 그 분석의 결과, 고역가로 접종하였을 때 Sizuoka linage에 속하는 RtPc0314c와 RtPc0314g 변이주와 JRt-Nagano lineage에 속하는 RtPc0816g 변이주 모두 100% 누적 폐사율을 보였고, JRt-Shizuoka linage에 속하는 RtPc0314c와 RtPc0314g 변이주에 감염된 무지개송어에서 더 빠른 폐사가 관찰되었다. 저역가로 접종하였을 때에는 실험종료시까지 100% 폐사율을 보이지 않았지만, JRt-Nagano lineage에 속하는 변이주 보다 JRt-Shizuoka linage에 속하는 변이주에 감염된 무지개송어에서 더 높은 폐사율을 보였다. 또한 병리조직 분석 결과 RtPc0314c와 RtPc0314g 변이주에 감염된 무지개 송어의 신장과 비장 조직에서는 감염 증상이 확인되었지만, RtPc0816g 변이주에 감염된 무지개송어에서는 감염 증상이 확인되지 않았다. 하지만 이들 변이주들간의 구조 단백질, 혈청형에서는 차이가 없었다. 이러한 결과로 볼 때 강원도 지역에서 분리된 IHNV는 비록 구조 단백질과 혈청형의 차이는 나타나지 않았지만, JRt-Shizuoka lineage에 속하는 변이주들의 병원성이 더 높음을 확인할 수 있었다. This study investigated the pathogenicity of different genotypes of infectious hematopoietic necrosis virus (IHNV) strains isolated from infected rainbow trout in Gangwon Province. RtPc0314c and RtPc0314g strains belonging to the JRt-Shizuoka lineage and RtPc0816g strain belonging to the JRt-Nagano lineage showed 100% cumulative mortality when inoculated at a high titer. In addition, more rapid necrosis was observed in rainbow trout infected with RtPc0314c and RtPc0314g mutations. When inoculated at a low titer, 100% mortality was not observed until the end of the experiment, but the mortality was higher in rainbow trout infected with a mutant strain belonging to the JRt-Shizuoka linage than a mutant strain belonging to the JRt-Nagano lineage. A histopathological analysis showed a clear signature of infection in kidney and spleen tissues upon infection with RtPc0314c and RtPc0314g but no signature of infection associated with the Rt03186 strain. Based on the results in this study, it seems that strains belonging to the JRt-Shizuoka lineage in Gangwon Province IHNV are more pathogenic.

미토콘드리아 기능 이상과 암

한유선(Yu-Seon Han),제갈명은(Myeong-Eun Jegal),김영진(Yung-Jin Kim) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.9

미토콘드리아는 세포 에너지 공급을 위한 에너지 대사의 주요 세포 소기관으로 칼슘 조절, 활성 산소(ROS) 생성, 세포 사멸(apoptosis)을 조절하는데도 중요한 역할을 한다. 이러한 미토콘드리아에 발생한 기능 이상은 신경퇴행질환, 루게릭병, 심혈관계 질환, 정신 질환, 당뇨, 암과 같은 다양한 질병과 연관이 있다. 미토콘드리아 기능 이상 관련 질병들은 노화와 관련된 질병이 주를 차지하며, 이 논문에서는 그 중에서도 암에 초점을 맞춰 서술하고자 한다. 미토콘드리아 기능 이상은 발암을 유도하며, 많은 암 종에서 발견된다. 암종에 따라 미토콘드리아 기능 이상을 일으키는 요인들이 다르며, 이러한 변화는 치료 내성, 전이와 같은 암 악성화도 유발한다. 미토콘드리아 기능 이상의 요인으로는 미토콘드리아 수 부족, 주요 물질 제공 불능, ATP 합성 기능 이상 등이 존재하나, 암 발병과 악성화에 영향을 미치는 주요 원인으로 미토콘드리아 DNA (mtDNA)의 감소(depletion)를 들 수 있다. 미토콘드리아 기능 이상은 분자 활성 변화 혹은 발현 변화를 통해 암 악성화를 일으키나, 어떠한 변화가 암 악성화를 야기하는지 구체적으로 알려진 바가 없다. 미토콘드리아 기능 이상과 암의 상관관계는 대부분 미토콘드리아 기능 이상 세포를 이용하여 연구하는데, 그 제작 방법으로는 EtBr에 의한 화학적 방법과 shRNA, Crispr/Cas9과 같은 유전자 수선 (gene editing) 방법 등이 있다. 이러한 기법으로 제작된 미토콘드리아 기능 이상 세포주는 암을 비롯한 미토콘드리아 기능 이상에 의한 다양한 질병 연구에 이용되고 있다. The mitochondria is the major cellular organelle of energy metabolism for the supply of cellular energy; it also plays an important role in controlling calcium regulation, reactive oxygen species (ROS) production, and apoptosis. Mitochondrial dysfunction causes various diseases, such as neurodegenerative diseases, Lou Gehrig’s disease, cardiovascular disease, mental disorders, diabetes, and cancer. Most of the diseases are age-related diseases. In this review, we focus on the roles of mitochondrial dysfunction in cancer. Mitochondrial dysfunction induces carcinogenesis and is found in many cancers. The factors that cause mitochondrial dysfunction differ depending on the types of carcinoma, and those factors could cause cancer malignancy, such as resistance to therapy and metastasis. Mitochondrial dysfunction is caused by a lack of mitochondria, an inability to provide key substances, or a dysfunction in the ATP synthesis machinery. The main factor associated with cancer malignancy is mtDNA depletion. Mitochondrial dysfunction would leads to malignancy through changes in molecular activity or expression, but it is not known in detail which changes lead to cancer malignancy. In order to explore the relationship between mitochondrial dysfunction and cancer malignancy in detail, mitochondria dysfunctional cell lines are constructed using chemical methods such as EtBr treatment or gene editing methods, including shRNA and CRISPR/Cas9. Those mitochondria dysfunctional cell lines are used in the study of various diseases caused by mitochondrial dysfunction, including cancer.