은나노입자의 호중구세포외덫 유도기전과 동맥경화와의 연관성

Silver nanoparticles (AgNPs) are widely used in various fields because of their antimicrobial properties. However, many studies have reported that AgNPs can be harmful to both microorganisms and humans. Some nanoparticles, including AgNPs, stimulate the immune system and induce sterile inflammation. In case of AgNPs, reactive oxygen species (ROS) are a key factor of cytotoxicity in mammalian cells and an important factor in the immune reaction of neutrophils. Neutrophils are responsible for the first line of defense against infection. The immune reactions of neutrophils include the expulsion of webs of DNA surrounded by histones and granular proteins. These webs of DNA are termed neutrophil extracellular traps (NETs). NETs allow neutrophils to catch and destroy pathogens in extracellular spaces. However, excessive NET formation causes several autoimmune diseases such as gout, rheumatoid arthritis, lupus erythematosus, and atherosclerosis. Atherosclerosis is a chronic inflammatory vascular disease characterized by the accumulation of lipids and local inflammation resulting in intimal lesion growth. Recent papers have suggested that NETs may be a cause of atherosclerosis. However, no study has yet reported a direct association between NETs and atherosclerosis. In this study, I investigated how AgNPs stimulate neutrophils, specifically focusing on NETs. Freshly isolated human neutrophils were treated with 5- or 100-nm AgNPs. The 5-nm AgNPs induced NET formation, but the 100-nm AgNPs did not. Subsequently, I investigated the mechanism of AgNP-induced NETs using known inhibitors related to NET formation. AgNP-induced NETs were dependent on ROS, peptidyl arginine deiminase, and neutrophil elastase. And AgNP-induced NETs were identified to comprise both nuclear and mitochondrial DNA. In an in vivo study, I addressed a realistic scenario of exposure to nanoparticles. An atherosclerosis-prone mouse model (ApoE-/- mice) was exposed to nanoparticles through the bloodstream or respiratory tract. To evaluate the progression of atherosclerosis, the total cholesterol, triglyceride, and glucose levels of the blood were measured, and lipid accumulation in the aorta was assessed using Oil Red O staining. The tail vein injection of AgNPs seemed to increase aortic lipid accumulation albeit with no statistical significance. However, the tail vein injection of AgNPs did not affect the total cholesterol, triglyceride, and glucose levels. Intratracheally instilled AgNPs did not induce lipid accumulation in the aorta or alter the total cholesterol, triglyceride, and glucose levels. Although in vivo data could not show solid evidences, in vitro results suggest a possibility that AgNP-induced NETs might exacerbate some inflammatory diseases such as atherosclerosis. 은나노입자는 고유의 항균작용 덕분에 식품의 보존, 화장품 등 살균 소독이 필요한 여러분야에서 사용되고 있다. 하지만 이러한 세균에 대한 독성은 미생물 뿐만 아니라 인체에도 해로울 수 있다. 은나노입자를 필두로 몇몇 금속 나노입자들은 면역 시스템을 자극하고 염증반응을 일으키는 것으로 알려져 있다. 은나노입자는 활성산소 생성을 통한 세포독성을 일으키는데, 활성산소는 호중구의 면역반응을 일으키는 중요한 인자이기도하다. 호중구는 면역세포 중 가장 많은 수를 차지하고 있으며 감염에 대한 방어에 가장 빠르고 민감하게 반응하는 세포이다. 호중구세포외덫은 호중구의 면역반응 중 하나로 히스톤과 과립단백질이 붙어있는 자신의 DNA를 분출하여 병원균을 세포 밖에서 포획해 파괴할 수 있게 한다. 그러나 호중구세포외덫의 과도한 생산은 통풍, 류마티스 관절염, 전신 홍반 루푸스, 죽상동맥경화와 같은 자가면역 질환을 일으킬 수 있다. 죽상동맥경화는 혈관 내막에 지방 축적과 국지적 염증이 나타나고, 결국 죽상판이 형성되는 만성 염증성 혈관질환이다. 죽상판은 점점 성장하여 혈관을 얇아지게 하여 혈액순환 장애를 가져오고 결국 터지게 된다. 죽상판이 파열되면 혈전증이나 뇌졸중을 일으켜 죽음에까지 이를 수 있다. 최근 연구결과에 따르면 호중구세포외덫이 동맥경화를 일으킬 수 있다는 가능성이 제시되고 있지만 아직 그 연관성을 직접적으로 보여주는 연구는 발표되지 않고있다. 본 연구에서는 호중구가 은나노입자에 대해 어떻게 반응하는지, 특히 호중구세포외덫을 유도할 수 있는지를 연구하였다. 말초혈액에서 분리한 호중구에 5-nm 와 100-nm 은나노입자를 처리하고 호중구세포외덫을 확인하기 위해 double stranded DNA quantification assay를 시행하였다. 또한 DNA 특이적 염색제를 사용하여 육안으로도 확인하였다. 그 결과 5-nm 은나노입자에 의해서만 호중구세포외덫이 유도되었음을 확인하였다. 그 다음으로 활성산소, peptidyl arginine deiminase, neutrophil elastase 를 비롯한 호중구세포외덫 발생기전과 관련한 억제제를 사용하여 은나노입자에 의해 유도된 호중구세포외덫의 발생 기전이 고전적 경로에 의존함을 밝혔다. 추가적으로 은나노입자에 의해 유도된 호중구세포외덫의 DNA의 기원을 알아보기 위해 핵 및 미토콘드리아에 대한 유전자를 증폭시켜 확인한 결과 은나노입자에 의해 유도된 호중구세포외덫은 세포의 핵과 미토콘드리아의 핵 모두에서 유래된 것임을 확인하였다. 동물실험에서는 동맥경화 인자를 가지고 있는 마우스에 정맥으로 직접 주사 되는 상황과 호흡기를 통한 나노입자노출 상황을 가정하여 실험하였다. ApoE-/- 마우스에 동맥경화 식이를 함과 동시에 5-nm 은나노입자를 꼬리 정맥 또는 경기관지로 투여하였다. 혈액내 콜레스테롤, 글루코스 분석과 Oil Red O 염색을 통한 동맥 내의 지질침착정도를 분석하여 질병의 진행 정도를 판단하였다. 그 결과 꼬리정맥으로 투여된 은나노입자는 혈액내 콜레스테롤 함량 및 글루코스 농도를 변화 시키지는 못했지만 혈관의 지질 침착을 증가시키는 경향을 보였다. 기관지로 투여된 은나노입자는 혈액내 콜레스테롤 함량과 글루코스 농도, 혈관의 지질 침착 정도를 변화시키지 못하였다. 본 연구에서 비록 마우스 모델을 이용한 실험에서 의미 있는 결과를 얻을 수는 없었지만, 시험관 내 실험 결과는 은나노에 의해 유도된 호중구세포외덫이 동맥경화와 같은 염증 질환을 악화시킬 수 있다는 가능성을 제시하였다.open박

METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINATION A WORKING POINT ON THE SEABED

해저면 저질시료 채취를 위한 위치 선정 시 사용자가 해저면 지형 경사도, 해저면 음향신호 반사강도 및 해저면 지층구조 변화도를 수치로 설정하여 해저면 저질시료 채취 위치를 일관적이며 자동적으로 선정하 는 방법을 제공하는 목적을 가지고 있다. 이를위하여 본 발명은 사용자가 입력한 해저면 지형 경사도, 해 저면 음향신호 반사강도 및 해저면 지층 구조 변화도에 따라서 해저면 저질시료를 채취하기 위한 위치를 자동으로 선정하는 방법 구성되며, 본 발명의 방법으로 해저면 저질시료를 채취하는 경우 사용자의 직감 에 의존하여 해저면 저질시료의 시추 위치를 선정하던 방법에서 발생하는 불규칙성, 불편함, 복잡성 및 휴 먼에러를 제거하여, 일관적이며 자동적으로 해저면 저질시료 채취를 위한 위치를 선정할 수 있는 효과를 가지고 있다

Developent of Survey Management System for Research Vessel ISABU

The research vessel ISABU has started ocean survey missions in June 2017. It has over 40 scientific instruments and acquires a vast amount of observation data. This paper describes the survey management system for research vessel ISABU. the survey management system has route planning, log storage and batch data saving function.2

Network Structure of Research Vessel ISABU for Ocean Research

The research vessel ISABU was launched in November 2016. This Vessel is operated by KIOST(Korea Institute Of Ocean Science & Technology). It is responsible for the research mission in the Indian Ocean and the Pacific Ocean. This paper describes the network structure of ISABU.2

SURVEY MANAGEMENT SYSTEM AND INTEGRATED MARINE DATAMANAGEMENT SYSTEM

본 발명에서 구현된 시스템은 연구선에 설치되어 운영되며, 연구선이 이동하며 관측한 수십 여종의 다양 한 장비의 비동기적인 데이터를 통합하고, 일정한 시간 기준에 따라 정렬하여 저장하는 기능의 데이터베이 스를 갖춤으로써 연구선에서 생성되는 모든 데이터에 효율적으로 접근하고 다양하게 활용할 수 있도록 하였다. 또한, 데이터의 활용성을 극대화하기 위하여 다양한 기능의 어플리케이션 소프트웨어를 포함하는 사용자 인터페이스를 개발하여 구현하였다. 어플리케이션은 4가지로 구성되며, 다음과 같다. 첫째, 주요 항해 정 보와 환경 정보를 수치적으로 전시하는 어플리케이션(Client Main), 둘째, 전자해도를 바탕으로 연구선의 항해 궤적과 탐사를 수행할 지점 및 관련 정보를 전시하는 지도기반 어플리케이션(Map Viewer), 셋째, 탐 사 구역을 계획하거나 지정된 좌표를 입력하여 Map Viewer에 표현하는 탐사 계획 어플리케이션(Survey Scheduler), 넷째, 저장된 데이터 중 사용자가 관심 있는 정보를 지정된 시간 간격으로 재 정렬하여 보여 주며, 사용자에 의해 선택된 데이터 라인에 간단한 메시지를 입력하여 저장할 수 있는 데이터 요약 어플리 케이션(Logger)으로 구성된다. 본 발명에서 고안한 시스템을 통하여 연구선을 운영하며 얻어지는 모든 데이터를 보다 효율적으로 관리하 고 활용할 수 있으며, 현재 운영 중인 다양한 연구선에 확대 적용하여 고도화된 연구선 관측 체계를 구현 할 수 있다

TSG System for high resolution and real-time data aquisition

본 발명은 선박 내부에 설치되는 고정밀의 표층수온염분측정 센서(TSG)를 적용할 수 있도록 고안된 시스템에 대한 것으로 선박이 항해 또는 정선해 있는 위치의 표층 해수에 대한 수온, 염분, 전도도를 연속적/실시간으로 관측할 수 있으며, 자체 고장진단이가능하며, 취득된 데이터를 통합 저장하고, 원격으로 실시간 모니터링 할 수 있는 소프트웨어를 포함한다. 먼저, 해수 공급부는 센서의 요구 유량에 맞춰 일정하게 해수를 공급한다. 그리고, 해수 배출부에는 버퍼 탱크를 적용하여 센서 시스템과 선외 배출 펌프를 독립시킴으로서 시스템 내부 유량의 유속과 유량의 안정성을 확보하여 신뢰성 있는 데이터를 취득한다. 또한, TSG 센서의 고장진단을 위하여 TSG 센서의 전/후에 온도센서를 추가로 설치하고, 해당 데이터의 비교분석을 통해 TSG 센서의 고장여부를판단할 수 있다. 마지막으로, '데이터 통합저장 및 실시간 모니터링 소프트웨어'를 통해 취득된 데이터를 시간과 선박의 위치와 함께 저장하여 그 활용도를 높이고, 실시간으로 데이터를 모니터링 함으로써 직관적이고 효율적인 센서 운용이 가능하다

기관 공용 연구인프라의 효율적인 운영 및 관리를 위한 기획 연구

한국해양과학기술