서사무가에 나타난 여성형상

성미경 안동대학교 2009 국내석사

Effects of western-style diet on inflammatory bowel disease in association with gut microbiota

Kang, Saem yi 숙명여자대학교 대학원 2018 국내석사

염증성 장질환이란 대장에 염증 또는 궤양이 생기는 만성 재발성 질환으로 원인이 아직 정확하게 밝혀지지 않았으나, 유전적 요인, 환경적 요인 및 장내 미생물 균총과 관련한 체내의 면역반응 등이 주요한 발병 요인으로 생각되고 있다. 최근에는 서구화된 아시아 국가들에서 염증성 장질환의 발병 빈도가 급격하게 증가하고 있으며 이중 식이 요인이 밀접한 관련이 있다고 알려졌으나 관련 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 서구식 식생활의 특징 중 적색육 성분을 대표하는 고지방·고철분 식이와 채소 섭취를 대표하는 저섬유소 식이를 IL-10이 결핍된 쥐에 적용하여 장내 미생물 균총의 변화와 염증성 지표 발현 간의 상관관계에 대해 알아보고자 한다. 5주령의 IL-10이 결핍된 C57BL/6J 마우스를 2주간의 적응 기간 후 평균 무게에 따라 일반 식이군, 저섬유소 식이군(2% 식이섬유소), 고지방·고철분 식이군(45% 지방 + 245mg/kg 철분), 고지방·고철분·저섬유소 식이군(45% 지방 + 245mg/kg 철분+ 2% 식이섬유소) 으로 배정하여 식이 공급 12 주 후 희생하였다. 실험결과 원위부 대장의 조직학적 분석에서는 저섬유소 식이군에서 과형성 점수가 유의적으로 높았으며 이와 관련된 세포 분화 유전자인 PCNA의 발현도 높게 나타났다. 장내 미생물 균총은 order level 이하의 Bifidobacteriales과 Firmicutes_uc_o의 조성이 고지방·고철분·저섬유소 식이군에서 유의적으로 높게 나타났다. 또한 phylum level 이하의 Verrucomicrobiae과 family level 이하의 Akkermansia는 caspase-3와 양의 상관관계를 나타냈다. 염증성 사이토카인인 IL-6, IL-17는 고지방·고철분·저섬유소 식이군에서 유의적으로 높게 나타났으며 산화적 스트레스 지표인 HO-1의 유전자 발현도 해당 군에서 높게 나타났다. 장점막의 세포접합 단백질인 occludin의 발현은 군별차이가 없었으나 bacterial translocation 지표인 serum CD14은 저섬유소 식이군에서 높아지는 경향을 나타냈으며, 장에서 분비되는 mucin의 유전자 muc2의 발현은 고지방·고철분 식이군에서 유의적으로 낮았다. 위의 결과를 바탕으로 본 연구에서는 고지방·고철분·저섬유소 식이가 장염증과 산화적 스트레스를 증가시키고 특정 장내 미생물 조성의 변화에 영향을 준다는 사실 및 저섬유소 식이가 장 조직의 과형성을 유도한다는 것과 관련성이 높은 대장 미생물을 확인하였다. Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic relapsing inflammatory disease of the gastrointestinal tract and its pathogenesis is not completely understood. Recently, incidence of IBD is rapidly growing in many Asian countries including Korea. Increases in meat consumption with lowered plant food intake have been suggested to have a positive association with IBD although no clear mechanistic explanation is provided. This study investigated whether dietary fat, iron and fiber contents determine colonic inflammation and in association with changes in gut microbiota composition. IL-10 knockout mice (IL-10-/-) generated on a C57BL/6J mice were randomly assigned to normal fat·iron·fiber(ND) group, normal fat·iron/low fiber group(Lfib), high fat·iron/normal fiber group(HFHI) or high fat·iron/low fiber group(HFHILfib). Mice in each group were fed respective diet for 12 weeks. Upon sacrifice at 19 weeks of age, we measured markers of reactive oxidative stress, inflammation, gut permeability and cell proliferation with histological analysis of colon. Gut microbiota-associated cell proliferation markers along with fecal microbiome profile by 16S rRNA based pyrosequencing was analyzed. Lfib group showed significantly increased of hyperplasia. Among markers associated with cell proliferation, PCNA showed a slight increases in Lfib group while caspase-3, an apoptosis marker was slightly decreased. Microbiota analysis showed that Firmicutes_uc were significantly increased in HFHILfib group at class, order, family, genus, and species levels. Bifidobacteriales (order), Bifidobateriaceae (family) Bifidobacterium (genus), Bifidobacteriaceae_uc (genus and species), and Bifidobacterium_pseudolongum (species) were also significantly increased in HFHILfib group compared with other groups. caspase 3 expression was positively correlated with Akkermansia and Verrucomicrobia. Relative colonic mRNA expressions of IL-6, IL-17 were increased in HFHILfib group compared to ND, Lfib groups. Serum TAC concentration was increased in HFHI group compared to ND, Lfib groups, while relative expression of HO-1 was increased in mice fed HFHILfib diet. Serum concentration of CD14, a bacteria-induced endotoxin related marker was significantly increased in Lfib group compared to HFHILfib group. In conclusion, dietary fat·iron intake showed increased colonic inflammation and oxidative stress. It is likely to be changed microbial diversity with increased proportion of Firmicutes_uc_s and Bifidobacterium_uc. Low fiber diet is thought to be associated with decreases in gut integrity which possibly increase colonic hyperplasia.

Lactobacillus acidophilus PIN7 paraprobiotics 공급이 DSS로 유도한 대장염 진행에 미치는 영향 및 기전 규명

계연진 숙명여자대학교 대학원 2021 국내석사

염증성장질환이란, 대장에 발생하는 만성 염증 질환을 말하며 유전적, 환경적 요인 및 장내 미생물 균총과 관련된 체내 면 역 반응의 변화가 주요한 역할을 하는 것으로 생각되고 있다. 염증성장질환의 발병원인은 정확하게 밝혀지지 않았으나 장내 미생물 균총의 변화가 주요한 역할을 하여 dysbiosis 개선을 목표로 한 다양한 개선방법이 연구되고 있다. 그 중 최근 프로바이오틱스를 사멸시킨 파라프로바이오틱스에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 파라프로바이오틱스는 사균화 과정에서 균체의 세포벽 구조의 변형이 일어나거나 세포벽 내부물질이 외부로 노출되어 패턴인식수용체의 조절을 통해 면역체계를 향상시켜 염증성장질환에 보호효과가 있을 것으로 보인다. 따라서 본 연구의 목적은 Lactobacillus acidophilus PIN7 프로바이오틱스와 파라프로바이오틱스의 공급이 염증성장질환에 미치는 영향을 균주와 receptor간의 상호작용을 통해 보고자 하였다. 10주령의 암컷 BALB/c 마우스를 일반 대조군(CON), 음성 대조군(DSS), LIVE군, HEAT군, LYSOZYME군으로 무작위 배정하고 적응기간을 두었다. 그 후 10일동안 CON군과 DSS군은 PBS를 공급하고, LIVE군, HEAT군, LYSOZYME군은 각각 live L. acidophilus PIN7, heat-killed L.. acidophilus PIN7, lysozyme-sonicated and treated L. acidophilus PIN7을 공급하였다. 이후 CON군을 제외한 4개 군에 5일동안 2.5% 농도의 DSS를 식수로 제공하여 대장염을 유발하였다. Heat-killed L. acidophilus PIN7, lysozyme-sonicated and treated L. acidophilus PIN7의 공급은 DSS 제공으로 인한 체중 감소와 DAI score의 증가를 유의적으로 완화시켰다. 대장 조직 손상도 점수는 CON군 대비 DSS군에서 유의적으로 증가하였으며 DSS군 대비 HEAT군에서 유의적으로 낮아졌다. 연접단백질(E-cadherin, occludin, claudin-1)의 발현량은 CON군 대비 DSS군에서 유의적으로 낮았으며, 그 중 E-cadherin과 occludin의 발현량은 각각 DSS군 대비 HEAT과 LYSOZYME군에서 유의적으로 증가하였다 또한 lysozyme-sonicated and treated L. acidophilus PIN7의 공급은 패턴인식수용체인 TLR6 발현의 증가를 통해 AKT, β-catenin 단백질 발현을 증가시켜 Treg 세포의 전사인자인 Foxp3 발현을 높였고, Th2 세포의 전사인자인 GATA3 발현을 낮췄다. Proinflammatory cytokine인 IL-4의 발현량이 DSS군 대비 LYSOZYME군에서 유의적으로 낮아졌고, 염증매개인자인 COX-2의 발현량이 DSS군 대비 시험시료를 공급한 모든 군에서 유의적으로 낮아졌다. 또한, Heat-killed L. acidophilus PIN7을 공급한 군에서 TLR6 발현이 증가하고 염증반응 지표인 p-IkBa 단백질 발현이 DSS군 대비 유의적으로 낮게 나타났다. 장내 미생물 분석 결과, lysozyme-sonicated and treated L.acidophilus PIN7의 공급이 DSS로 인해 감소한 장내 미생물 다양성을 증가시키는 경향을 나타냈고 DSS군과 분리된 장내 미생물 분포를 보였다. 또한 염증상태에서 증가한다고 알려진 장 박테리아 Erysipelotrichaceae, Enterobacteriaceae의 비율이 DSS군 대비 파라프로바이오틱스 공급군에서 유의하게 낮아졌다. 위 결과를 종합하면, 파라프로바이오틱스 중 lysozyme-sonicated and treated PIN7의 공급이 PRR인 TLR6을 매개로 염증반응을 조절하고 대장 미생물 조성의 변화를 조절하여 DSS 공급으로 유도한 대장염에서 효과를 나타냈다. Inflammatory bowel diseases(IBD) are chronic inflammatory disorders of the intestine. As dysbiosis is common in IBD, various therapeutic approaches targeting modulation of gut microbiota have been explored. Probiotics, live microorganisms which when administered in adequate amounts confer a health benefit on the host, were emerged as new approach to manage IBD. Despite several health benefits, probiotics have few limitations such as safety issue and short shelf-life Therefore, the focus shifts from probiotics to non-viable paraprobioitcs which are possible substitutes for probiotics. Paraprobiotics consist of a wide range of molecules, which is called microbe associated molecular patterns and they are recognized by pattern recognition receptors(PRRs). The aim of this study was to investigate the interaction between L. acidophilus PIN7 and PRRs. 10-week-old female BALB/C mice was randomly divided into 5 groups. PBS[control and DSS group], live L. acidophilus PIN7[LIVE group], heat-killed L. acidophilus PIN7[HEAT group] and lysozyme-treated and then sonicated L.acidophilus PIN7[LYSOZYME group] were administered for 10 days to respective animals followed by 2.5% DSS in drinking water for 5 days except for the control group. Body weight was significantly decreased in DSS group compared to the CON group. However body weight loss was attenuated in HEAT and LYSOZYME group. Disease activity (DAI) score was higher in DSS group compared to the CON group while HEAT and LYSOZYME group showed significantly lower DAI score than DSS group. The histological score of DSS group were significantly higher than that of the CON group while HEAT group exhibited lower score than the DSS group. On the contrary to our expectation, LYSOZYME and HEAT group showed increased expressions of PRR(TLR6). DSS group showed decreased expressions of junctions proteins (E-cadherin, occludin, claudin-1) compared to the control group. However, LYSOZYME group and HEAT group showed higher expressions of junction proteins (occludin, E-cadherin) compared to the DSS group. LYSOZYME group showed lower expressions of inflammation-associated proteins (GATA3, COX2, IL-4) compared to DSS group. Also, HEAT group showed lower expressions of p-IκBα compared to DSS group. Paraprobiotics supplementation showed significantly lower abundance of Erysipelotrichaceae, Enterobacteriaceae known to be related with inflammation, compared to DSS group. In conclusion, L. acidophilus PIN7 parapribiotics expecially lysozyme-treated PIN7, have preventive effect on DSS-induced colitis by modulating TLR6 signaling.

고지방식이 유도 지방간 마우스 모델에 Lactobacillus paracasei CH88 파라프로바이오틱스의 공급이 미치는 영향

김하라 숙명여자대학교 대학원 2021 국내석사

Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is a group of conditions with excess fat accumulation in the liver which is not caused by excess alcohol intake. The most common form of NAFLD is fatty liver and another more serious form of NAFLD is non-alcoholic steatohepatitis (NASH) in which liver cell inflammation is accompanied by fatty liver. It has been revealed that gut microbiota composition is associated with the development of NAFLD, and therefore, the modification of gut microbiota compostion through the application of probiotics is considered as a novel therapeutic approach for the management of NAFLD. However, safety concerns of using probiotics have been raised. Paraprobiotics are defined as “inactivated microbial cells (non-viable) that confer a health benefit to the consumer. The aim of this study was to investigate the effects of different types of paraprobiotics and corresponding probiotics on hepatic steatosis in high-fat fed mouse model. 7-week-old male C57BL/6J mice were randomyly divided into 5 groups; LFD(low fat diet), HFD(high fat diet), LIVE(high fat diet+live Lactobacillus paracasei CH88), HEAT(high fat diet+heat-killed Lactobacillus paracasei CH88), LYSOZYME(high fat diet+lysozyme-treated and then sonicated Lactobacillus paracasei CH88). LFD and HFD group received sterilized PBS, LIVE group received Lactobacillus paracasei CH88 dissolved in sterilized PBS. HEAT group and LYSOZYME group received heat-killed L.paracasei CH88 and lysozyme-treated L.paracasei CH88 dissolved in sterilized PBS. Each samples were orally administered every other day for 4 weeks followed by daily administration for another 16 weeks. Body weight was significantly increased in HFD fed groups compared to LFD group, however, there was no statistical difference between high fat diet fed groups. Liver weight was significantly higher in the HFD group compared to the LFD group. LYSOZYME group showed significantly lower liver weight compared to the HFD group. Histopathological analysis showed HFD group had higher NAFLD activity score than LFD group, while LYSOZYME group exhibited lower score than the HFD group. LYSOZYME group showed higher expressions of gut junction protein, occludin, compared to HFD group. CB1, the endocannabinoid receptor, a homeostatic regulator of energy metabolism in the body, was significantly increased in the HFD group compared to that of the LFD group and LYSOZYME treatment lowered the expression of CB1. The expression levels of the fatty acid oxidation related genes (AMPK/SIRT1/PPARa/CPT2) were upregulated in LYSOZYME group compared to those of the HFD group. Also, LYSOZYME group showed lower expressions of fatty acid uptake protein (CD36, FABP4) and pro-inflammatory cytokines (TNFα, MCP-1) compared to those of HFD group. The LYSOZYME group showed significantly lower expression of FXR compared to the HFD group and higher expression of CYP7A1, bile acid biosynthesis enzyme, compared to the HFD group. Fecal microbiota composition showed that the proportion of Firmicutes known as obesity-related bacteria phylum significantly increased in HFD group compared to LFD group, but tended to decrease in the LYSOZYME group compared to that of the HFD group. In conclusion, lysozyme-treated L. paracasei CH88 paraprobiotics may improve NALFD through modulation of gut permeability, endocannabinoid system, lipid metabolism, bile acid metabolism and gut microbiota. 비알코올성 지방간질환(NAFLD)은 지방간에서 시작되어 비알코올성 지방 간염, 섬유증 및 간경변으로 진행되는 질환 스펙트럼이다. 질환이 진행될수록 나쁜 예후를 보인다고 알려져 있어 질환이 비가역적인 상태로 진행되기 전 초기 단계인 지방간을 중재하는 것이 중요하다. 장 내 미생물 균총과 NAFLD간 관련성이 밝혀지면서, 프로바이오틱스를 통한 장 내 미생물 균총 중재는 NAFLD의 새로운 완화요법으로 여겨졌다. 그러나 프로바이오틱스가 일부 면역력이 약한 환자나 소아에게서 부작용을 유발할 수 있음이 보고되면서 안전성 문제가 제기되었다. 이에 따라 프로바이오틱스를 사균화한 파라프로바이오틱스가 그 대체제로 주목을 받게 되었다. 최근 여러 연구들은 파라프로바이오틱스의 미생물 관련 분자패턴과 숙주세포의 패턴인식 수용체의 상호작용을 통해 파라프로바이오틱스가 프로바이오틱스와 비슷하거나 더 좋은 효과를 가질 수 있으며 파라프로바이오틱스의 효과는 비활성화 방법에 따라 달라진다고 보고하였다. 그러나 현재까지 이와 관련된 연구는 제한적으로 이루어지고 있다. 따라서 본 연구는 고지방 식이를 통해 유도한 지방간 모델에서 두가지 유형의 파라프로바이오틱스와 프로바이오틱스의 효과를 평가하기 위해 이루어졌다. 적응기간을 거친 뒤 실험동물을 무작위로 LFD(Low fat diet)군, HFD(High fat diet)군, LIVE군(High fat diet+Live L.paracasei CH88), HEAT군(High fat diet+Heat-killed L.paracasei CH88), LYSOZYME군(High fat diet+Lysozyme-treated and then sonicated L.paracasei CH88)으로 나누었다. LFD군과 HFD군에는 멸균 PBS를, LIVE군, HEAT군, LYSOZYME군에는 마리당 109cfu의 박테리아를 멸균 PBS와 혼합하여 1주차부터 4주차까지는 이틀에 한번씩, 5주차부터 20주차까지는 하루에 한번씩 시료를 공급하였다. 실험 결과 라이소자임 처리 파라프로바이오틱스의 공급은 간 무게를 유의적으로 감소시켰다. 간조직 내 지방산의 beta-oxidation에 관여하는 AMPK, SIRT1, PPARα, CPT2은 LFD군 대비 HFD군에서 발현이 유의적으로 감소했으나 HFD군 대비 LYSOZYME군에서 유의적으로 발현이 증가하였다. 또한 간조직 내 지방산 uptake에 관여하는 CD36과 FABP4는 LFD군 대비 HFD군에서 유의적으로 발현이 높았으며 HFD군 대비 LYSOZYME군에서 유의적으로 낮거나 낮아지는 경향을 보였다. 전염증성 사이토카인인 TNFα와 MCP-1은 LFD군 대비 HFD군에서 유의적으로 높았으며 LYSOZYME군에서 유의적으로 낮거나 낮아지는 경향을 보였다. 대장 조직에서 장 접합 단백질인 occludin은 LFD군 대비 HFD군에서 낮아지는 경향을 보였으며 HFD군 대비 LYSOZYME군에서 증가하였다. 간조직에서 엔도칸나비노이드 수용체인 CB1의 발현은 LFD군 대비 HFD군에서 높았으며 HFD군 대비 LYSOZYME군에서 감소하였다. 간조직 내 담즙산 수용체인 FXR은 HFD군 대비 LYSOZYME군에서 유의적으로 감소하였으며 담즙산 생합성에 관여하는 CYP7A1은 HFD군 대비 LYSOZYME군에서 유의적으로 증가하였다. 장 내 미생물 분석 결과, LYSOZYME군은 HFD군과 종 다양성에서 차이를 보이지 않았으나 비만과 관련된 phylum으로 알려진 Firmicutes의 비율이 HFD군 대비 감소하는 경향을 보였다. 본 연구를 통해 L.paracasei CH88의 lyzosyme-treated 파라프로바이오틱스가 지방간 및 염증 완화 효과를 가지고 있음을 확인하였다. 이는 장 투과도 개선 및 담즙산 생합성 증가, 미생물 조성 조절 기작에 의해 나타난 효과로 사료된다.

Protective effects of Phlomis umbrosa extract on a monosodium iodoacetate?induced osteoarthritis model and prediction of molecular mechanisms using multi-omics

천진미 숙명여자대학교 대학원 2020 국내박사

Osteoarthritis (OA) is the most common chronic joint disease, and the incidence and prevalence is expected to increase further with a rising elderly population, increasing obesity and widespread traumatic knee injury. OA is a complex and multifaceted disease involving cellular and molecular mechanisms, metabolic processes, inflammation, and epigenetic modifications, hence integrated systems approaches are needed to understand the overall molecular mechanism and develop new treatment strategies. Since the enforcement of the Nagoya Protocol, finding alternative herbal products of similar efficacy to those used in traditional medicine has become a priority. Dipsacus asperoides (DA) and Phlomis umbrosa (PU) have been used in traditional Korean herbal medicine for treating bone- and arthritis-related diseases. However, their effects on OA have not been fully investigated. The purpose of this study was to evaluate the effects of D. asperoides extract (DAE) and P. umbrosa extract (PUE) on OA to identify alternative herbal resources of similar efficacy, and to investigate the effects and mechanisms of PUE on OA. Initially, this study investigated the effects of DAE and PUE on OA by evaluating weight-bearing distribution, serum cytokines, and histopathological features using MIA-induced OA rats. Next, the molecular mechanisms were probed by measuring joint diameter, and performing micro-computed tomography (micro-CT) and histopathological analysis of MIA-induced OA rats treated with PUE (200 mg/kg) for 3 weeks. This was followed by gene expression and DNA methylation profiling using RNA sequencing and methyl sequencing, respectively, in articular cartilage tissue, and signaling pathway analysis of regulatory genes. In Study I, both DAE and PUE alleviated all three OA phenotypes including weight-bearing distribution, serum cytokine production and histopathological features. Based on the effectiveness, safety, and usefulness of evaluations of the effects of both herbs, P. umbrosa was selected for further study. In Study II, PUE treatment improved OA phenotypes based on decreased joint diameter, increased joint morphological parameters, and histopathological features. Many genes differentially regulated by PUE are involved in multiple signal transduction pathway and collagen activation related to Wnt/β-catenin, OA pathway and sonic hedgehog signaling activity in OA. Furthermore, PUE treatment downregulated cartilage damage factors (MMP-9, MMP-13, ADAMTs4 and ADAMTs5), and upregulated chondrogenesis (COL2A1 and SOX-9) via regulation of the transcription factors SOX-9, Ctnnb1, and Epas1. Additionally, PUE-regulated genes were found to be involved in major signaling pathways and networks. These integrated analyses revealed several genes whose expression correlated with their DNA methylation patterns, however, there were no major changes in the DNA methylation patterns of other genes affected by PUE. The study reports the molecular mechanisms underlying the effects of PUE in MIA-induced OA rats, based on the results of a multi-omics approach. The findings provide novel insight into the mechanisms via which PUE elicits changes in gene expression and DNA methylation that ultimately alleviate OA disease progression. Consequently, these results suggest that PUE has potential as a source of therapeutic agents for OA. 골관절염 (Osteoarthritis)은 활액의 염증, 연골 퇴화, 그리고 뼈의 경화를 특징으로 하는 근골격계 질환으로 전 세계적으로 노인에게서 유병률이 높은 질환이다. 국민건강영양조사 자료에 의하면 우리나라 50세 이상 성인의 골관절염 유병률은 연령이 증가할수록 높은 것으로 나타났으며, 앞으로도 유병률은 증가할 것으로 예측된다. 나고야 의정서가 시행됨에 따라 국내 자원 주권화가 우선적으로 요구되며, 이를 위한 대응방안으로 전통 의학에서 사용 된 것과 비슷한 효능을 가진 대체 한약 자원을 발굴하는 것이 매우 중요한 문제로 인식되고 있다. 속단 (續斷)은 종과 속이 다름에도 이름이 유사하고, 약재상태에서 형태가 유사하여 유통 중 혼란을 야기시키는 품목 중의 하나이다. 한국, 중국에서는 속단의 기원식물로 산토끼꽃과 (Dipsacaceae)의 천속단 (Dipsacus asperoides)의 뿌리로 규정하고 있으며, 이와 명칭이 유사한 한속단 (Phlomis umbrosa Tucz.)은 꿀풀과 (Lamaiaceae)의 뿌리로 대한약전외한약(생약)규격집에 수재되어 있다. 최근 보고에 의하면, 천속단은 골다공증, 골절, 조골세포의 증식 및 분화 촉진 등에 효과가 있으나, 식품원료로 사용이 불가한 반면, 한속단은 통증완화, 항염증, 알러지 질환에 효과가 있으며, 뿌리와 잎은 식품원료로 사용이 가능하다. 따라서 종과 속이 다르지만, 대체 한약자원으로서의 가능성을 확인하기 위해서 두 약재의 효능에 대한 비교 검증이 필요하다. 따라서, 연구 1에서는 천속단과 한속단의 골관절염 효과에 대한 비교평가를 위해 monosodium iodoacetate (MIA) 유도에 의한 골관절염 동물모델을 이용하여 뒷다리 체중부하 측정을 통한 추이 관찰, 혈청 내 염증 인자 (TNF–α, IL-1β), 관절 내부 조직병리학적 변화를 통해 골관절염에 대한 효과를 비교하고자 하였다. 그 결과 천속단과 한속단 추출물 (DAE, PUE; 200 mg/kg)을 섭취한 군에서 모두 MIA유도군에 비해 뒷다리 체중부하 비율이 유의적으로 높게 나타났고, 혈청내 TNF–α, IL-1β 수준은 MIA 유도군에 비해 유의적으로 낮게 나타났으며, 관절 조직내 병리학적 상태를 모두 완화시키는 것을 확인할 수 있었다. 연구 1의 결과를 통해 안전성, 유효성, 식품원료로서의 이용가능성을 고려하여 한속단 (Phlomis umbrosa)을 추가 연구를 위한 후보 약재로 선별하였다. 연구 2에서는 멀티 오믹스 분석을 이용하여 한속단 추출물 (PUE)의 골관절염에 대한 효과를 규명하고자 하였다. 우선, MIA에 의해 유도된 골관절염 쥐에서 3주 동안 한속단 추출물 (200 mg/kg)을 섭취시킨 후 무릎관절 부위 부종 측정, Micro-CT를 이용한 관절 구조의 형태학적 관찰, 관절 조직의 조직병리학적 변화를 평가하였다. 그 결과 PUE 투여군은 실험기간 동안 MIA 유도군에 비해 관절 직경이 유의하게 감소하였고, 관절 구조의 형태학적 지표들과 관절 조직내 조직병리학적 변화를 향상시키는 것을 확인할 수 있었다. PUE의 골관절염에 대한 효과의 작용기전을 규명하기 위해 이들의 연골조직에서 유전자 발현 및 DNA methylation을 통합적으로 분석하였다. PUE에 의해 조절되는 차등발현유전자들 (DEGs)은 골관절염에서 OA, Wnt/β-catenin, sonic hedgehog의 신호전달경로가 주요하게 작용하는 것으로 나타났고, 그 외 다양한 신호전달 경로 및 콜라겐 활성화에 관여하는 것으로 나타났다. 또한, 한속단 추출물은 연골 손상 인자 (MMP-9, MMP-13, ADAMTs4 및 ADAMTs5) 및 전사 인자 (SOX-9, Ctnnb1 및 Epas1)를 조절함으로써 이들의 조절을 통해 연골 형성 과정에 관여하는 인자 (COL2A1, SOX-9)를 증가시키는 것으로 나타났다. 이 밖에도 PUE에 의해 조절되는 유전자들은 다양한 신호전달 경로와 네트워크에 관여하는 것을 알 수 있었다. 또한, 한속단 추출물은 관절 연골 조직에서 MMP-13 발현 패턴을 감소시켰고, 이는RNA 및 단백질 수준 모두에서 확인할 수 있었다. 본 실험에서 통합 분석 결과는 일부 유전자 (Dclk1, Ddhd1, Frmd6, Hmcn1, Map3k4, and Rassf5)에서 이들의 유전자 발현 양상과 DNA 메틸화 패턴 사이에서 음의 상관 관계를 나타내었으나, 골관절염과 관련하여 이 유전자들의 역할에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다. 또한 그 외 한속단 추출물에 의해 영향을 받는 주요 유전자들의 발현은 DNA 메틸화 변화 패턴에서 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 본 연구는 유전자 발현 및 DNA 메틸화 변화 분석을 기반으로 MIA에 의해 유도된 골관절염 쥐에서 PUE의 효과와 작용 기전에 대해 처음으로 규명하였고, 이 결과는 멀티오믹스 분석 기법을 이용하여 다중표적 다중화합물을 지닌 한속단 추출물의 골관절염에 대한 효과를 통합적으로 해석한 데에 의미가 있다. 결론적으로, 국내 자생 한약 자원인 한속단은 골관절염 질환에 대해 유용한 소재로서 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.

와파린 복용 입원환자에서 평소 비타민 K 섭취량과 항응고 조절능의 상관성 연구

박지나 숙명여자대학교 대학원 2016 국내석사

Warfarin is a vitamin K antagonist that is prescribed for patients who are at increased risk of blood clot formation. Long-term anticoagulant therapy is required for patients with mechanical heart valves, chronic atrial fibrillation, and venous thromboembolism. Warfarin therapy requires close monitoring owing to its narrow therapeutic range. Several factors such as age, alcohol consumption, concomitant medications, exercise, diet, and environmental changes are known to affect the response to anticoagulants. International normalized ratio (INR) is used to monitor the effectiveness of anticoagulants. Dietary vitamin K is an independent factor that influences changes in INR. Although the typical Korean diet includes vegetables high in vitamin K, assessment of vitamin K intake among Korean patients receiving warfarin therapy has not been adequately studied. This study aimed to explore the correlation between usual vitamin K intake and response to anticoagulant therapy among patients under warfarin therapy. We conducted a retrospective survey of patients (n=50) on continuous warfarin therapy. Clinical information and laboratory parameters were sourced from medical records. Anticoagulant effect was evaluated by using the percent time in therapeutic range (TTR) and the coefficient of variation (CV) of International normalized ratio (INR). Dietary vitamin K intake was assessed using a semi-quantitative food frequency questionnaire that has been developed for the purpose of assessing dietary intake of vitamin K. A total of 50 patients aged between 21 and 87 years were included in the study. The mean vitamin K intake was 262.8 ± 165.2 μg/day. Study subjects were divided into tertiles according to their usual vitamin K intake. The proportion of men was significantly higher in second and third tertile than first tertile. (p = 0.028) The mean percent TTR was 38.4 ± 28.4% and CV of INR was 31.8 ± 11.8%. Long-term warfarin therapy group (≥ 3 years) had a higher percentage of TTR as compared to the control group (< 3 years). (p = 0.048) No statistically significant correlation was found between usual vitamin K intake and percent TTR. (p > 0.05) In conclusion, no significant association was observed between usual vitamin K intake and anticoagulant effects. Further studies are required to consider inter-individual variability of vitamin K intake. Development of assessment tools to measure inter-individual variability of vitamin K intake might be helpful. 와파린은 대표적인 비타민 K 의존성 항응고제로서 심장 부정맥, 심방세동, 인공 판막, 말초혈관질환 등 여러 원인에 의한 혈전 발생을 예방한다. 그러나 와파린은 치료 범위가 좁고, 항응고 효과의 변동을 야기하는 영향요인 많다는 특성 때문에 관리에 어려움이 있다. 와파린의 항응고 효과를 나타내는 지표인 international nomalized ratio (INR)은 음주, 식이, 운동, 병용약물 등 다양한 요인에 의해 영향을 받을 수 있으며, 그 중에서도 식이를 통한 비타민 K 섭취는 INR 변동에 독립적인 영향요인으로 작용한다. 한국인의 식습관은 채소 섭취가 많아 서양인에 비하여 비타민 K 섭취수준이 높다. 그럼에도 불구하고 국내의 와파린 복용환자를 대상으로 비타민 K 섭취수준을 평가한 자료는 충분하지 않고, 비타민 K 섭취수준과 항응고 효과 간의 상관성에 대한 연구 역시 부족한 실정이다. 본 연구의 목적은 심방세동, 인공 판막 치환술, 말초혈관질환 등의 다양한 적응증으로 와파린을 복용 중인 국내 입원환자의 비타민 K 섭취량과 와파린의 항응고 효과 간의 상관성을 파악하는 것으로, 이를 통하여 와파린 복용환자의 영양중재 방향에 대하여 재고할 수 있는 기초자료로 삼고자 한다. 2015년 4월부터 5월까지 2개월 간, 와파린을 지속적으로 복용한 이력이 있는 입원환자를 대상으로 의무기록에 대한 후향적 조사를 실시하였다. 환자 별로 최근 1년 이내 측정된 INR을 통해 적정 INR 비율(Time in therapeutic INR range)과 INR 변이계수(Coefficient of variance)를 산출하여 와파린 복용자 에서의 항응고 효과를 평가하였다. INR의 적정범위는 2.0에서 3.0으로 산정하여 평가하였으나, 인공판막치환술 이력이 있는 경우 INR의 적정범위를 2.5에서 3.5로 산정하였다. 평소 비타민 K 섭취수준은 영양사와의 개별 면담을 통해 수행된 반정량적 식품섭취빈도조사지를 바탕으로 1일 기준 섭취량을 분석하였다. 연구 대상자는 총 50명(남성 32명, 여성 18명)의 입원환자로 구성되었고, 평균 연령은 66세였다. 대상자를 평소 비타민 K 섭취수준에 따라 삼분위수로 나누어 비교하였을 때, 비타민 K 섭취량이 높은 군에서 남성의 비율이 유의적으로 높았다. (p=0.028) 평소 비타민 K 섭취수준에 따른 질병 관련 특성은 차이가 없었다. 식품섭취빈도조사지를 통해 조사한 연구 대상자의 평소 비타민 K 섭취량은 평균 262.8 ± 165.2 ㎍/day이었으며, 범위 45.2 ㎍/day에서 757.9 ㎍/day로 개인 간 차이가 크게 나타났다. 연구 대상자를 와파린 복용 중 비타민 K 섭취에 대한 영양중재 경험여부에 따라 경험군과 미경험군으로 분류하였을 때, 평소 비타민 K 섭취량은 영양중재 경험군 204.6 ± 128.1 ㎍/day, 영양중재 미경험군 298.5 ± 176.8 ㎍/day로 영양중재 경험군에서 유의적으로 낮았다. (p=0.029) 연구 대상자의 적정 INR 비율은 평균 38.4 ± 28.4%로 분석되었으며, 5.8%에서 91.7%의 넓은 범위를 나타냈다. 와파린 복용 기간이 3년 이상인 군은 3년 미만인 군과 비교하여 적정 INR 비율이 유의적으로 높았다. (p=0.048) INR의 변이계수는 평균 31.8 ± 11.8%로 나타났으며, INR의 변이계수에 대하여 유의성을 나타내는 변수는 없었다. 연구 대상자의 평소 비타민 K 섭취량은 항응고 효과의 적정성을 나타내는 변수인 적정 INR 비율(%) 그리고 항응고 효과의 안정성을 나타내는 변수인 INR의 변이계수(%)와 유의적인 상관관계가 나타나지 않았다. 비타민 K 섭취량은 개인 내, 개인 간 차이가 크므로 혈청 비타민 K 수준을 함께 고려한 연구가 필요하다. 더불어 한국인의 비타민 K 섭취량과 섭취 변동성에 대한 평가 도구 개발은 와파린 복용 환자의 항응고 조절능 향상에 도움이 될 것으로 사료된다.

식이성 비만 모델에서 에너지 대사와 장내 미생물 조성의 성별 차이 규명

윤지인 숙명여자대학교 대학원 2020 국내석사

Obesity is caused by an imbalance in the energy metabolism, and in particular by sex, shows a distinct difference in phenotype and metabolic regulation mechanisms. While most studies have concluded that the reason of this difference was the effect of sex hormones, there has recently been a need to understand various variables including genes in sex chromosomes, in addition to sex hormones. In this study, we intended to identify estrogen specific effects on sex differences in energy metabolism and gut microbiota composition in diet-induces obesity model using male, female, and ovariectomized female mice. Seven weeks of C57BL/6J male and female mice were operated on ovariectomy or sham-operation, and after 10 weeks of feeding with high-fat diets, energy metabolism biomarkers and gut microbiota taxonomic profiling analysis were conducted. The study found that the rate of increase in body weight of males and the amount of adipose tissue were significantly higher than those of females, and the ovariectomy on female caused similar extent to males. Inflammation of adipose tissue was also higher than that of females in males and ovariectomized females. The lipid metabolic indicators (ACC, FAS, LPL, HSL) in the adipose tissue were expressed in males in a direction that increased lipogenesis and decreased lipolysis compared to females, and ovariectomy also caused changes in the same way. The increased adipose tissue resulted in higher levels of leptin in males and ovariectomized females, confirming that leptin sensitivity was impaired and increased dietary intake. In males, on the other hand, the fasting blood glucose and the fasting insulin were higher and the adiponectin were lower compare to females, but there was no significant effect from ovariectomy. Analysis of the expression of the glucose metabolic indicators (PI3K, Akt, GLUT4) in adipose tissue confirmed that the male's insulin sensitivities were significantly damaged compared to females and compared to other tissues. The analysis of fecal microbiota composition showed that the alpha-diversity in males is significantly lower than that of females, and ovariectomy in females triggered the distribution of microbiota similar to males. In addition, taxa showing significant sex differences in proportion were classified into two groups, either affected or not affected by ovariectomy. As a result, this study identified the possibility of non-estrogen effects on sex differences in energy metabolism and gut microbiota composition, and having difference in their tissue-specific reactivity to energy metabolism. 비만 (obesity)은 에너지 대사의 불균형에 의해 초래되며 특히 성별로 그 표현형 (phenotype)과 대사 조절 기전에 차이가 뚜렷이 나타난다. 대부분의 연구들이 이러한 차이의 원인을 성 호르몬 (sex hormone)의 역할로 귀결시켜왔으나, 최근 성 호르몬 이외에 성 염색체에 존재하는 유전자를 포함한 다양한 변수들의 이해에 대한 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 수컷, 암컷, 그리고 난소를 절제하여 여성 호르몬인 에스트로겐 (estrogen)을 고갈시킨 암컷을 사용한 식이성 비만 모델에서 체내 에너지 대사와 장내 미생물의 성별 차이를 확인하고 에스트로겐 특이적 혹은 비특이적 영향을 구분하고자 하였다. C57BL/6J 7주령 수컷, 암컷 마우스를 난소 절제술 혹은 가장 수술을 시행하고 고지방 식이로 10주간 사육한 후, 에너지 대사 지표와 장내 미생물 분석을 시행하였다. 연구 결과 수컷의 체중증가율과 지방 조직의 양이 암컷대비 유의하게 높았고, 암컷의 난소 절제에 의해서도 체중증가율과 지방 조직이 수컷과 유사할 정도로 증가하였다. 지방 조직의 염증 또한 수컷과 난소 절제 암컷 군에서 암컷대비 높게 나타났다. 지방 조직 내 지방대사 지표 (ACC, FAS, LPL, HSL)는 수컷에서 암컷대비 지방 합성이 증가하고 지방 분해가 감소하는 방향으로 발현되었고, 암컷의 난소 절제도 같은 경향의 변화를 유발하였다. 증가한 지방 조직으로 인해 수컷과 난소 절제 암컷 군이 암컷대비 높은 혈중 leptin 농도를 나타냈고, 이로 인해 leptin sensitivity가 손상되어 식이 섭취량이 증가했음을 확인하였다. 반면에 수컷에서 암컷대비 공복 혈당과 공복 insulin은 높았고 adiponectin은 낮았으나, 난소 절제에 의한 유의적인 영향은 나타나지 않았다. 지방 조직에서 당 대사 지표 (PI3K, Akt, GLUT4) 발현을 분석한 결과, 수컷의 insulin sensitivity가 암컷대비 그리고 타 조직대비 강하게 손상된 것을 확인하였다. 분변 장내 미생물 조성 분석 결과는 수컷의 미생물 다양성이 암컷 대비 유의하게 낮고, 암컷의 난소 절제가 수컷과 유사한 미생물의 분포를 유발하는 것으로 나타났다. 또한 미생물 조성 비율에서 유의적인 성별 차이를 보이는 균주들이 난소 절제에 영향을 받거나 혹은 받지 않은 두 그룹으로 분류되었다. 결과적으로 본 연구는 에너지 대사 및 장내 미생물의 성별 차이에 에스트로겐 이외의 영향이 존재할 가능성과 조직 특이적으로 대사에 대한 반응성의 차이가 있음을 확인하였다.

건강인에서 성별에 따른 혈청과 모발 항산화 미량 무기질 농도 비교 및 8-OHdG와의 상관성 연구

강유리 숙명여자대학교 대학원 2023 국내석사

체내에서 과다하게 생성된 산화스트레스는 DNA를 포함한 다양한 세포 손상을 일으킨다. 산화스트레스가 발생하게 되면 우리 몸은 외인성 및 내인성 방어기전을 통해 산화스트레스의 원인 물질인 ROS를 제거한다. 아연, 망간, 셀레늄 및 크롬과 같은 항산화 미량 무기질은 항산화 효소의 보조인자로 작용하여 항산화제 역할을 한다. 본 연구에서는 건강한 성인을 대상으로 세포 DNA 손상에 대한 보호 인자로 작용하는 항산화 미량 무기질을 혈청 및 모발을 통해 농도를 평가하고, 일반 특성에 따른 항산화 미량 무기질 농도 변화를 확인하고자 하였으며, 혈청과 모발 항산화 미량 무기질 간 연관성을 알아보고자 하였다. 또한, 산화스트레스 방어기전에 직, 간접적으로 작용하는 항산화 미량 무기질들과 산화스트레스 간의 연관성을 확인하여, 추후 건강인과 특정 질환군에서의 항산화 미량 무기질과 산화스트레스 상관성 연구를 위한 기반을 만들고자 하였다. 본 연구의 연구 대상자들은 분당 제생 병원 게시판과 지역 신문 광고를 통해 모집되었다. 심사를 거쳐 연구 대상자들을 선정하였으며, 20∼69세 사이의 총 112명을 대상으로 연구를 진행하였다. 임상 연구 전 대상자들의 서면 동의를 받고 진행하였으며, 서면 동의를 받은 후 설문조사지를 통해 연령, 음주 여부, 흡연 여부, 운동 여부와 같은 일반 특성 지표를 조사하였다. 체내 항산화 미량 무기질 농도는 혈청 및 모발검사를 통해 분석하였다. 두 시료 모두 전문 기관에 분석을 의뢰하였으며, 유도결합 플라즈마 질량 분석법을 이용하여 분석되었다. 산화스트레스 지표로 사용된 8-OHdG의 경우 소변 시료로 분석을 진행하였다. 채취된 소변 시료는 ELISA kit를 사용하여 농도를 측정하였고, 측정된 값은 소변 내 creatinine 농도로 보정 처리하였다. 연구 결과, 혈청 항산화 미량 무기질의 농도는 아연 997.94 ± 240.98μg/L, 망간 11.59 ± 97.88μg/L, 셀레늄 156.04 ± 23.84μg/L 및 크롬 0.34 ± 0.21μg/L의 수치를 보였으며, 모발 항산화 미량 무기질의 농도는 아연 177.34 ± 104.45μg/g, 망간 0.18 ± 0.26μg/g, 셀레늄 0.40 ± 0.18μg/g 및 크롬 0.61 ± 0.19μg/g이었다. 혈청 망간을 제외한 모든 미네랄은 참고 범위 내에 수치를 보였다. 혈청 아연, 망간 및 셀레늄은 연령이 증가함에 농도가 감소하였고, 혈청 아연과 크롬은 운동하지 않는 사람이 하는 사람에 비해 농도가 높게 나타났다. 모발 아연과 망간은 일반 특성에 따른 유의미한 농도 차이를 보이지 않았다. 모발 셀레늄은 비흡연자보다 흡연자에서, 약물을 복용하고 있는 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 농도가 높게 나타났다. 혈청과 모발 간의 미량 무기질 농도에는 유의미한 상관성이 보이지 않았다. 소변 8-OHdG 평균 농도는 130.41 ± 97.28ng/mgCr이었으며, 남성과 여성 간 유의미한 차이는 보이지 않았고, 연령이 증가함에 따라 유의미하게 증가하였다. 8-OHdG와 혈청 또는 모발 항산화 미량 무기질 간에는 유의미한 상관성이 나타나지 않았다. 본 연구는 혈청과 모발에서 항산화 미량 무기질의 농도 범위를 설정하는데 필요한 자료로 활용될 것으로 보이고 추후 다양한 산화스트레스 표지자를 활용한 대규모 역학 연구가 지속되어야 할 것으로 판단된다. Excess oxidative stress generated in our body exerts numerous cellular damages including damages to DNA. At the same time, exogenous and endogenous defense mechanisms play an important role, through which reactive oxygen species are eliminated. Trace minerals such as zinc, manganese, selenium and chromium act as antioxidants by co-factoring antioxidant enzymes. This study was performed to evaluate serum and hair concentrations of major antioxidant trace minerals in healthy men and women, and the associations between serum or hair antioxidant trace mineral concentrations and a DNA damage marker, 8-OHdG were also determined. Study subjects were recruited through bulletin boards at Bundang Jesaeng hospital and local newspapers advertisement. Study participants were selected after screening, and a total of 112 subjects aged between 20∼69 years were included. Before conducting the clinical study, written consent was obtained from the subjects to proceed with the clinical study, and subjects with specific diseases or who met the exclusion criteria were excluded from the study. After obtaining written consent, general characteristics such as age, body weight, drinking, smoking, and exercise were investigated through a questionnaire. The concentrations of serum and hair trace minerals were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry. 8-OHdG, as a marker for DNA damage was quantified in urine samples using the ELISA kit, and the concentration was expressed by correcting for creatinine level. The average serum concentration of trace minerals were 997.94 ± 240.98μg/L for zinc, 11.59 ± 97.88μg/L for manganese, 156.04 ± 23.84μg/L for selenium, and 0.34 ± 0.21μg/L for chromium. The average hair concentration of trace minerals were 177.34 ± 104.45μg/g for zinc, 0.18 ± 0.26μg/g for manganese, 0.40 ± 0.18μg/g for selenium, and 0.61 ± 0.19μg/g for chromium. All minerals except serum manganese fell with-in the reference value ranges. Serum zinc, manganese and selenium concentrations were lower in older subjects than in younger subjects. Excercisers have lower serum zinc and chromium concentrations compared to non-exercisers. Hair zinc and manganese were not differed by general characteristic of the subjects. However, smokers showed higher hair selenium concentration than non-smokers. Subjects taking medications also showed higher hair selenium concentration than subjects who do not take medications. There was no significant correlation between serum minerals and hair minerals. The mean concentration of 8-OHdG in urine was 130.41 ± 97.28ng/mgCr, with higher concentrations measured in women than in men, but the difference was not significant. The concentration of 8-OHdG was significantly higher in older subjects than in younger subjects. And there was no significant correlation between urinary 8-OHdG and serum or hair antioxidant trace minerals. Further large scale studies with several oxidative stress markers are required to confirm these results.

식이성 비만과 luteolin이 유방암 세포 성장에 미치는 영향에 관한 연구

송민지 숙명여자대학교 대학원 2010 국내석사

Breast cancer is one of the most common female malignancies and a leading cause of death in women. Recent studies have indicated that obesity is an independent risk factor for breast cancer development, and obese breast cancer patients exhibit a higher risk for larger tumor burden and increased metastasis. The insulin or insulin receptor (IR) has been documented to play a key role in cancer biology both in vitro and in vivo. This study has examined the effects of hyperinsulinemia and luteolin (Lu) supplementation on obesity-related breast cancer development. In study I, to determine the effect of insulin on cell proliferation, MDA-MB-231 cells were incubated with insulin and Lu in serum-free media for 24 h. Changes in protein expression of molecules related to insulin signaling were measured by western blot analysis. In study II, the effects of high fat diets (HD, 45% fat kcal and Lu (0.05%) supplementation on the growth of the DMBA induced breast tumor were investigated. Four-week-old female C3H mice were acclimatized to an AIN-93G diet (ND, 15% fat kcal) for one week prior to DMBA were fed by oral gavage. The animals were allocated four experimental diets (ND, ND+Lu, HD, HD+Lu) and fed for 13 wks. Study results indicated that 1000 ng/ml insulin elicited proliferative responses that were significantly higher than untreated cells, while Lu at 10 μmole/L decreased insulin-stimulated proliferation of cells. Cell cycle progression was blocked in S phase with 10 μmol/L Lu. Lu also suppressed insulin stimulated increase in IR, IRS-1, cdk4 and pro-caspase3 expressions. Insulin promoted proliferation through Akt, p38 pathway, while Lu inhibited proliferation through p38 pathway in MDA-MB-231 breast cancer cell lines. The results from study Ⅱ indicated that HD and HD+Lu group had significantly higher serum hepatic IGF-1 levels than ND and ND+Lu group. HD+Lu inhibited HD stimulated increase in IRS-1, pp38, Cdk4, and Cdk6 expressions. Mice breast cancer tissue showed that high fat promoted proliferation through Akt, p38 pathway, while luteolin supplement inhibited proliferation through p38 pathway in DMBA-induced breast cancer model. These results indicate that diet-induced obesity possibly increases the risk of breast tumor formation by dysregulating cell cycle and apoptosis control. Luteolin supplementation however, suppressed abnormal growth control indicating a possible use as cancer chemopreventive compound. 유방암은 여성에게서 가장 흔한 암으로써, 최근 많은 연구에 따르면 비만은 유방암 발생에 독립적 요소이며, 비만인 유방암 환자에서 종양의 크기와 전이의 증가가 암 화에 있어 위험요소로 나타난다. 인슐린 또는 인슐린 수용체와 관련된 signal은 세포실험과 동물실험 모두에서 암 형성에 중요한 요인으로 보인다. 따라서 이 연구는 고 인슐린혈증 과 루테올린(Lu) 공급이 비만과 연관된 유방암 발생에 미치는 영향을 보고자 한다. 연구 Ⅰ 에서는 MDA-MB-231 유방암세포에서 세포 성장을 보고자, 무 혈청 배지에 인슐린과 루테올린을 첨가하여 관찰하였다. 인슐린 signal 과 관련된 cell cycle과 apoptosis 단백질은 western blot을 통해 관찰하였다. 연구 Ⅱ 에서는 고지방식이와 루테올린 공급이 DMBA로 유방암을 유도한 C3H 마우스에서의 영향을 보고자, 4 주령의 C3H 마우스를 일반식이(ND, AIN-93G, 15% fat kcal)를 일주일간 공급후 7,12-Dimethylbenz(a)anthracene (DMBA) 를 경구투여로 일주일에 한번씩 6주간 투여하였으며, 실험식이(ND, ND+Lu, HD, HD+Lu)는 13주간 공급하였다. 연구 Ⅰ 의 결과는 인슐린 1000 ng/ml 이 대조군에 비해 유의적으로 세포성장을 증가시켰고, 루테올린 10 μM 은 인슐린으로 인해 증가한 세포성장을 감소시켰다. 또한 루테올린은 S기를 arrest하여 cell cycle을 조절하였다. 루테올린은 인슐린으로 인해 증가한 IR, IRS-1, Cdk4와 pro-caspase3 단백질의 활성을 감소시켰다. 연구 Ⅱ의 결과는 HD와 HD+Lu 군에서 혈중 IGF-1이 ND와 ND+Lu군과 비교하여 유의적으로 증가하였다. 또한 HD+Lu군에서 HD군에서 증가한 IRS-1, pp38, Cdk4 과 Cdk6 단백질의 발현이 감소하였다. 이를 통하여 인슐린은 Akt 와 p38 pathway를 통해 암세포 성장을 증가시키고, 반면에 루테올린은 p38 pathway를 억제함으로써 암세포의 성장을 감소시키는 것으로 보인다. 이 결과는 식이로 인한 비만이 cell cycle 과 apoptosis 조절을 통해 유방암 형성을 증가시키는 것을 보여준다. 또한 루테올린은 암 화 과정을 억제할 수 있는 식이물질로 사용 할 수 있다고 사료된다.

Akkermansia muciniphila, Bifidobacterium pseudolongum, inulin 및 fructo-oligosaccharide를 조합한 신바이오틱 보충식이가 대장염 예방에 미치는 영향 연구

정예진 숙명여자대학교 2019 국내석사

Inflammatory bowel disease(IBD) is a chronic bowel disorder characterized by imbalance of the gut microbiota and inflammation. The development of IBD is influenced by many factors including genetic factors, epithelial barrier disruption, abnormal microbiota composition, and other environmental factors. While the etiology of IBD remains uncertain, one of the major contributing factors is the microbial composition. Probiotics and prebiotics are thought to be useful in IBD by modulating the gut microbiota composition and promoting mucosal barrier functions providing resistance to pathogens. Therefore, probiotics and prebiotics have emerged as potential new strategic tools for IBD, however their exact mechanisms of action is still obscure. There are limited number of studies on the effects of synbiotic supplementation on IBD management. Thus, this study was performed to evaluate the preventive effects of synbiotic(A.muciniphila + B.pseudolongum + inulin + fructo-oligosaccharide) supplementation on gut inflammation in an animal model of IBD. Ten-week-old female BALb/c mice were assigned either to control diet(CON), dextran sulfate sodium(DSS) or synbiotic + DSS (SYN). Synbiotic was administrated by daily oral gavage for 14 days. After each treatment, DSS and SYN groups received 2.5% of DSS for 5 days. Tissue H&E staining results indicated that the DSS group showed the accelerated pathologic changes, but no difference was observed between the DSS and SYN groups. Serum FITC-dextran concentration tended to decrease in the SYN group compared to that of the DSS group. Tight junction protein expressions were lower in the DSS group than those of the CON group, while no difference was observed between the DSS and the SYN groups. The expressions of TLR4, AKT and COX-2 were measured to evaluate activation of inflammatory reactions that may result from changes in intestinal microbiota. TLR4, AKT and COX-2 protein expressions were significantly increased in the DSS group compared to those of the CON group, the SYN group exhibited lower expression levels of TLR4, AKT and COX-2 compared to the DSS group. T-bet protein expression was significantly increased in the DSS group compared to that of the CON group, while no difference was observed in the DSS and SYN groups. GATA-3 protein expression was significantly increased in the DSS group compared to that of the CON group, the SYN group exhibited lower expression levels of GATA-3 compared to the DSS group. IFN-γ mRNA expression was significantly increased in the DSS group compared to that of the CON group, the SYN group exhibited lower expression levels of IFN-γ compared to the DSS group. The concentration of serum IL-10, an anti-inflammatory cytokine, tended to be increased in the SYN group than those of the CON group. In addition, gut microbiota analysis showed that the proportions of Parabacteroides goldsteinii, Porphyromonadaceae, and Erysipelotrichaceae involved in inflammation were decreased in the SYN group compared to those of the DSS group. Lachnospiraceae_uc_s proportion was significantly decreased in the DSS and SYN groups compared to that of the CON group, while no difference was observed between the DSS and SYN groups. At species level, significant positive correlation was observed between the expressions of TLR4, AKT and COX-2 and Parabacteroides goldsteinii. The negative correlation was observed between AKT and COX-2 and Lachnospiraceae_uc_s although TLR4 was not significantly correlated with Lachnospiraceae_uc_s. In conclusion, our data suggest that synbiotic supplementation suppressed a colonic inflammatory makers and changed intestinal microbiota, however synbiotic administration did not exert distinct preventive effects on colitic mice. A.muciniphila may have negative effect on IBD and required further study. 염증성장질환이란 대장에 발생하는 만성 재발성 염증 질환을 말하며유전적, 환경적 요인 및 장내 미생물 균총과 관련된 체내 면역 반응의 변화가 주요한 역할을 하는 것으로 생각되고 있다. 염증성장질환의 발병원인은 정확하게 밝혀지지 않았으나 장내 미생물 균총의 변화가 주요한 역할을 하는 것으로 보고되고 있다. 최근 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 조합한 신바이오틱의 공급이 염증성장질환의 발병과 관련된 것으로 알려진 유해균들의 성장을 억제하여 dysbiosis를 개선하고 면역체계를 향상시켜 염증성대장염의 보호효과가 있는 것으로 보고되고 있으나 연구는 매우 제한적으로 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 DSS로 유도된 대장염 동물모델에서 A.muciniphila와 B.pseudolongum, inulin, fructo-oligosaccharide를 조합한 신바이오틱의 공급이 대장염 예방에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 10주령의 암컷 BALB/c 마우스를 일반 대조군(CON), 음성 대조군(DSS), synbiotic 급여 실험군(synbiotic + DSS, SYN)으로 배정하고 CON군과 DSS군은 PBS를 경구투여하고, SYN군은 probiotics mixture와 prebiotics mixture을 PBS에 희석하여 총 10일동안 매일 경구투여 한 후 대장염을 유발한 뒤 희생하였다. 실험결과 DAI 점수와 조직병리학적 변화는 CON군에 비해 DSS군과 SYN군에서 유의적으로 악화되었지만, DSS군과 SYN군간 차이는 없었다. 혈청 장 투과도 분석을 실시한 결과, DSS군 대비 CON군에서 유의적으로 장 투과도가 감소하였고 SYN군에서는 감소하는 경향만을 보였다. 장 내 미생물구성 변화가 초래할 수 있는 염증반응 활성화를 평가하기 위해 TLR4와 그 하위 염증반응기전의 지표인 AKT, COX-2를 측정한 결과, TLR4, AKT, COX-2의 발현량은 CON군 대비 DSS군에서 유의적으로 증가하였으며, DSS군에 비해 SYN군에서 유의적으로 감소하였다. Th-1, Th-2 세포 전사인자인 T-bet과 GATA-3 발현량을 비교한 결과 T-bet 발현량은 DSS군과 SYN군간 유의적인 차이가 없었고, GATA-3 발현량은 CON군에 비해 DSS군에서 유의적으로 증가하였고, DSS군에 비해 SYN군에서 유의적으로 감소하였다. 대장 조직 IFN-γ mRNA 발현량 역시 CON군에 비해 DSS군에서 유의적으로 증가하였고, DSS군에 비해 SYN군에서 유의적으로 감소하였다. IL-10 발현량은 각 군간 유의적인 차이는 나타나지 않았지만 CON군에 비해 SYN군에서 증가하는 경향이 나타났다. 장내 미생물 조성 분석 결과, DSS를 처리하였을 때 증가하는 Erysipelotrichaceae, Porphyromonadaceae, Parabacteroides goldsteinii의 비율이 SYN군에서 유의적으로 감소하였고, DSS를 처리하였을 때 감소하는 Lachnospiraceae의 비율은 DSS군과 SYN군간 차이가 없었다. 장내 미생물과 TLR4, AKT, COX-2의 상관성 분석 결과, 세 지표 모두 Parabacteroides goldsteinii와 양의 상관관계를 보였고, AKT와 COX-2는 Lachnospiraceae_uc_s와 음의 상관관계를 보였다. 이러한 결과는 DSS로 유도한 대장염 동물 모델에서 A.muciniphila와 B.pseudolongum, inulin, fructo-oligosaccharide를 조합한 신바이오틱은 TLR4, AKT, COX-2 및 GATA-3, IFN-γ와 같은 염증매개인자 발현을 저해하였으나, 장 조직의 염증의 유의미한 개선을 유도하지는 못하였다. 이는 A.muciniphila의 대장염에 대한 negative한 영향으로 신바이오틱의 효과를 감소시키는 것으로 사료된다.