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백서의 급성폐손상에서 surfactant의 항염증작용과 호중구의 NK-${\kappa}B$ 활성과의 관계
안창혁,차영주,이경희,유철규,이병준,정도영,이훈,신종욱,김재열,박인원,최병휘,An, Chang-Hyeok,Cha, Young-Joo,Lee, Kyoung-Hee,Yoo, Chul-Gyu,Lee, Byoung-Jun,Jeong, Do-Young,Lee, Sang-Hoon,Shin, Jong-Wook,Kim, Jae-Yeol,Park, In-Won,Choi, 대한결핵및호흡기학회 2002 Tuberculosis and Respiratory Diseases Vol.53 No.5
연구배경 : 급성폐손상의 치료로 시도되는 표면활성물질의 효과는 허탈된 폐포를 재환기시키는 작용 외에 표면 활성물질 자제가 가지고 있는 항염증작용이 중요한 기전으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 백서의 급성폐손상 모델을 이용하여 기관 내로 표면활성물질을 투여하였을 때, 기관지폐포세척액의 백혈구수와, 염증매개 사이토카인인 IL-$1{\beta}$ 그리고 IL-6의 농도에 변화가 있는지를 살펴보고, surfactant의 항염증작용이 전사인자인 NF-${\kappa}B$의 활성의 억제를 통하여 이루어지는지 여부를 Electrophoretic mobility shift assay (EMSA) 법으로 확인하였다. 방 법 : 대상동물은 300g 내외의 수컷 백서를 이용하였으며, 대상동물을 각각 6 마리씩 세 군으로 나누었다. 대조군은 기관 내로 생리식염수(3ml/kg)를 30분 간격으로 투여하였다. 나머지 두 군은 기관 내로 내독소(5mg/kg)를 투여하여 급성폐손상을 유발하고, 30 분 후에 표변활성 물질 치료군은 surfactant(30mg/kg)을 그리고 비치료군은 생리식염수(3ml/kg)을 각각 기관 내로 투여하였다. 생리식염수나 내독소를 투여한 24 시간 후에 기관지폐포세척술을 시행하였고, 기관지폐포세척액 내의 백혈구수와 IL-$1{\beta}$ 그리고 IL-6의 농도를 측정하였다. 또한 기관지폐포세척액에서 호중구를 분리하고 핵 단백질을 추출하여 NF-${\kappa}B$의 활성을 EMSA법으로 측정하였다. 결 과 : 대조군, 표면활성물질 치료군, 그리고 비치료군의 기관지폐포세척액의 백혈구 수는 각각 $356{\pm}275{\times}10^3/{\mu}1$, $3,221{\pm}1,914{\times}10^3/{\mu}1$, 그리고 $5,561{\pm}1,757{\times}10^3/{\mu}l$으로 비치료군의 백혈구 수가 가장 높았고, 다음으로 표면활성물질 치료군, 비치료군의 순서였다(p<0.05). 기관지폐포세척액의 IL-$1{\beta}$ 농도는 대조군은 0pg/ml, 표면활성물질 치료군은 $360{\pm}234pg/ml$, 그리고 비치료군은 $2,064{\pm}1,082pg/ml$로 대조군에 비해 표면활성물질 치료군이, 그리고 표면활성물질 치료군에 비해 비치료군의 IL-$1{\beta}$농도가 높았다(p<0.05). 기관지폐포세척액의 IL-6 농도는 대조군, 표면활성물질 치료군, 비치료군에서 각각 $49{\pm}62pg/ml$, $1,754{\pm}1,340pg/ml$, 그리고 $3,621{\pm}567pg/ml$으로 대조군에 비해 표면활성물질 치료군이, 그리고 표면활성물질 치료군에 비해 비치료군의 농도가 높았다(p<0.05). 표면활성물질 치료군과 비치료군 사이에서 호중구의 NF-${\kappa}B$ 활성화에는 차이가 없었다. 결 론 : 이상의 연구로 내독소의 기관 내 투여로 유발한 백서의 급성폐손상에서 기관 내로 투여한 표면활성물질은 기관지폐포세척액의 백혈구수와 염증매개 사이토카인인 IL-$1{\kappa}$ 그리고 IL-6의 농도를 감소시켜 폐포 내의 염증을 감소시켰으며, 표면활성 물질의 항염증작용은 NF-${\kappa}B$의 활성의 억제를 통하여 이루어지지는 않는 것으로 판단된다. Background : The therapeutic effects of surfactants on acute lung injury derive not only from their recruiting action on collapsed alveoli but also from their anti-inflammatory action in the alveolar sapce. This study evaluated the anti-inflammatory action of a surfactant in an acute lung injury model of rats by neutrophils were recollected from the BAL fluid and the NF-${\kappa}B$ activity of the neutrophilic nuclear protein was evaluated. Methods : Male Sprague-Dawley rats weighing approximately 300 gram were divided into 3 groups, which consisted of 6 rats respectively. In the control group, normal saline(3ml/kg) was instilled into the trachea twice with 30 minute interval. In two other groups, acute lung injury was induced by the intra-tracheal instillation of LPS(5mg/kg). Thirty minutes later, either a surfactant(ST group; 30mg/kg) or normal saline(NT group: 3ml/kg) was instilled via the trachea. Twenty-four hours after the LPS instillation, the BAL fluid was retrieved to measure the WBC count and cytokine(IL-$1{\beta}$ and IL-6) levels. The neutrophils were isolated from the BAL fluid and the nuclear protein was extracted to evaluate the NF-${\kappa}B$ activity using a eletrophoretic mobility shift assay(EMSA). Results : The WBC count of the BAL fluid of the ST group($3,221{\pm}1,914{\times}10^3/{\mu}l$) was higher than that of the control group($356{\pm}275{\times}10^3/{\mu}l$)(p<0.05) and lower than that of the NT group($5,561{\pm}1,757{\times}10^3/{\mu}l$)(p<0.05)). The BAL fluid level of IL-$1{\beta}$ from the NT group($2,064{\pm}1,082pg/ml$) was higher than those of the ST group($360{\pm}234pg/ml$)(p<0.05) and the control group(0pg/ml)p<0.05) and control group($49{\pm}62pg/ml$)(p<0.05). The NF-${\kappa}B$ activity of the neutrophilic nuclear protein in the ST group and NT group was similar. Conclusion : The surfactant, attenuates the alveolar inflammation in the acute lung injury of rats model. However, its anti-inflammatory action does no't appear to be mediated by the inhibition of NF-${\kappa}B$ activity.
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유휴 공간에 LID 기법을 활용한 생태연못의 수질 모니터링
안창혁,송호면,박준하,박점옥,박재로 한국환경영향평가학회 2018 환경영향평가 Vol.27 No.6
The purpose of this study is to construct ecological pond using LID technique in order to create naturally comfortable community space in urban idle space. The specification of the ecological pond is 110 m2 of surface area, 0.45±0.02 m of average depth, and bed material is composed of gravel (diameter ≤60 mm), sand (diameter ≤ 2 mm) and bentonite. Rainfall and water depth monitoring were conducted to determine the annual characteristics of inflow of the water for the ecological pond, result of total rainfall was 1,287 mm and showed a seasonal imbalance that accounted for 71.3% (918 mm) during July to August, but the annual mean water depth was kept constant at 0.45±0.02 m due to the secondary water source. Annual trends of basic water quality showed a significant changes according to the season, such as water temperature (5.2 ~ 28.8 °C), DO (5.0 ~ 13.8 mg/L), EC (113 ~ 265 μS/cm). BOD, COD, TN, and TP in physicochemical water quality tended to increase after October, but the ion parameters such as NH3 and PO4 3- were generally low. Phytoplankton indicators Chl-a and BGA (blue green algae) showed a sharp increase from July to August, and green algae (Selenastrum bibraianum, Pediastrum boryanum etc.) and filamentous blue green algae (Phormidium sp.) emerged as a dominant species. The ion parameters (F-, Na+, K+, Mg2+, Ca2+) were strongly correlated with the Cl- as a conservative substance (R=0.70~0.97, p<0.05). Water quality was influenced by the ambient environment such as seasonal changes or rainfall, and it was closely related to fluctuation of the inflow of the water. In the future, it is necessary to consider ecological connections by referring to the characteristics surveyed in this study in order to effectively manage the water quality and biodiversity of the ecological pond in idle space. 본 연구에서는 도시 내 유휴공간을 대상으로 자연적이고 쾌적한 커뮤니티 공간 창출을 위해 LID (low impact development) 기법을 활용한 생태연못 건설을 추진하였다. 생태연못의 제원은 면적 110 m2, 평균 수심 0.45±0.02 m 이며, 하상재료는 자갈(gravel) (diameter ≤60 mm), 모래(diameter ≤2 mm), bentonite로 구성하였다. 조성된 생태연못의 연간 유량 특성을 파악하기 위해 강우 및 수심 모니터링을실시한 결과, 1년간 조사된 총 강우량은 1,287 mm이며 7, 8월에 전체의 약 71.3% (918 mm)를 차지하는계절적 불균형을 보였으나 보조수원의 공급으로 인해 연간 평균수심은 0.45±0.02 m로 거의 일정하게유지되었다. 기초수질의 연간 경향은 수온(5.2∼28.8 °C), DO (5.0∼13.8 mg/L), EC (113∼265 μS/cm) 등의 사례를 볼 때 계절에 따른 증감을 나타내었다. 이화학적 수질 중 BOD, COD, TN, TP의 경우 10월이후에 증가하는 경향을 보였으나 NH3나 PO43-는 전반적으로 낮았다. 식물플랑크톤 지표인 Chl-a와BGA (blue green algae)는 7∼8월에 급격한 상승을 보였으며 정체수역의 특성에 따라 녹조류(Selenastrum bibraianum, Pediastrum boryanum 등)와 사상형 남조류(Phormidium sp.)가 주요 종으로 출현하였다. 수중 이온(F-, Na+, K+, Mg2+, Ca2+)은 보존성 물질인 Cl-와 강한 상관관계를 보였다(R=0.70∼0.97, p<0.05). 결론적으로 생태연못의 수질은 계절변화 또는 강우와 같은 외부 환경에 영향을크게 받는 것으로 나타났으며, 유량의 증감과 밀접한 관계가 있음을 보였다. 이러한 결과를 근거로 향후유휴공간에 적용된 생태연못의 효과적인 수질관리 및 생물다양성 증진을 위해서는 본 연구에서 조사된 특성들을 참고하여 생태적으로 상호 연계성 있는 고찰이 필요할 것으로 판단된다.
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조류 바이오매스를 이용한 토양개량제의 퇴비화 과정에 따른 영양성분 특성
안창혁,이새로미,박재로 한국환경영향평가학회 2019 환경영향평가 Vol.28 No.6
본 연구에서는 폐기되는 조류 바이오매스를 재활용하여 퇴비화 과정을 통해 새로운 형태의 조류토양개량제(algae soil conditioner, ASC)로 제조하고 영양성분에 대한 특성을 평가하였다. ASCs는 응집부상공법을 통해 수집된 조류 바이오매스를 주원료로 하였으며 추가적으로 다양한 보조 원료(톱밥, 펄라이트, 깻묵 등)를 첨가하여 제조하였다. ASCs는 투입된 조류 바이오매스 질량 비율에 따라 각각 blank 0%, ASC1 11.7%, ASC2 21.6%, ASC3 37.6%, ASC4 59.5%로 구분하여 총 127일간 부숙하였다. ASCs는 호기성 미생물 반응에 의해 온도 증감이 뚜렷하게 나타났으며 6∼7회의 크고 작은 온도 피크가 관찰되었다. 이화학 분석결과 유기물이 무기화(mineralization) 되면서 macronutrients (TN, P2O5, K2O) 뿐만아니라 secondary macronutrients (CaO, MgO)에서도 두드러진 증가를 보였다. 미생물 군집변화는 ASCs의 부숙과정에 따라 1단계(세균, 사상균)→2단계(방선균, 세균)→3단계(고초균)로 나타났으며 온도변화와 영양성분의 거동과 밀접한 관련이 있다고 판단되었다. 부숙 완성도에 따라 토양개량제의 품질이 결정될 수 있으며 본 연구결과에서는 조류 바이오매스를 59.5% 이내로 조절한다면 효과적인 미생물 활성을 유도할 수 있을 것으로 판단되었다. 결론적으로 조류 바이오매스를 재활용한 토양개량제의 제조 및 활용 가능성을 확인하였으며 추가적인 기술적 발전이 이루어진다면 향후 효과적인 토양개량제로 활용할 수 있을것으로 판단된다. In this study, we produce a new type of the algae soil conditioner(ASC) using discarded algae biomass through a composting process and evaluate its nutritional characteristics. As the main ingredient, the ASCs used algae biomass collected through the coagulation-floating method and made by adding a variety of additional supporting materials (sawdust, pearlite, oilcake etc.). ASCs were divided into 0% in blank, 11.7% in ASC1, 21.6% in ASC2, 37.6% in ASC3, 59.5% in ASC4, and composted during 127 days. ASCs showed a sharp increase in temperature by aerobic microbial reaction, and 6~7 high and low temperature peaks were observed. As a result of physicochemical analysis, mineralization proceeded according to decomposing the organic matter and there was a marked increase not only in macronutrients (TN, P2O5, K2O), but also in secondary macronutrients (CaO, MgO). The microbial community change was found in stage 1 (bacteria, filamentous fungi) → stage 2 (actinomycetes, bacteria) → stage 3 (Bacillus sp.), depending on the maturation process. It was estimated that microbial transition was closely related to temperature change and nutritional behavior. The quality of soil conditioner can be determined according to the maturity of compost process, and it was determined that effective microbial activity could be induced by controlling algae biomass below 59.5% in this study. In conclusion, we found out the possibility of manufacturing and utilizing soil conditioner recycled algae biomass and if further technological development is made on the basis it can be used as an effective soil conditioner.
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