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한강하구 습지생태계에서 말똥게의 먹이그물
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 생명과학부, 2013. 8. 이은주.한강하구 습지보호지역의 생태계 기반 관리 (Ecosystem-based management) 방안을 도출하기 위해서 말똥게를 중심으로 먹이그물 구조를 규명하였다. 한강하구에 발달한 7개의 하천습지와 1개의 무인도에 대해 위치, 경계, 동식물상을 기록하여 목록화하였다. 각각의 습지에 대해 상관 (Physiognomy)에 의한 우점종을 선택하고 수반종을 판별하였으며 이중 염도와 식생에 따라 기수상부와 중부, 하부로 구획하고 각각의 우점종을 선택하였다. 기수상부 (장항습지)는 선버들 (Salix subfragilis), 기수중부 (공릉천하구습지)는 갈대 (Phragmites australis), 기수하부 (성동습지)는 새섬매자기 (Bolboschoenus planiculmis)을 대표군락으로 선택하였다. 말똥게 (Sesarma dehaani)는 각각의 식물군락 내부에 서식굴을 만들어 서식하였다. 기수상부에서 선버들의 높은 순1차생산성 (4777 g m-2 yr-1)과 말똥게의 높은 2차생산성 (100.2 g m-2 yr-1 )은 두 종간 양의 상관관계가 있음을 시사하였고 이를 증명하기 위해 탄소와 질소 안정동위원소와 지방산표지를 이용하였다. 그 결과 미성숙 말똥게는 저토를, 성숙한 말똥게는 식물성 먹이를 선호하였고, 성숙한 말똥게의 경우 건조기에는 저토를 선호하고, 다습기에는 선버들의 잎을 선호하고 나아가서 미성숙 개체를 동족포식하는 경향이 나타났고 수역의 어류 중의 일부와 갯지렁이 등을 섭식하는 것으로 나타났다. 또한 서식공간과 계절에 따라 말똥게와 식물, 저토의 안정동위원소와 지방산 분석결과, 성숙한 말똥게에 비해 미성숙 말똥게의 먹이원이 다양하지 않고 저토를 비롯한 몇 가지 먹이원에 대한 의존도가 높았다. 이는 기수하부의 경우 다른 두 습지에 비해 해양쪽에 근접한 개방적인 형태이어서 저토를 비롯한 해양성 먹이원 (외생성 유기물)에 대한 의존도가 높기 때문으로 해석되었다.목 차
제 1 장. 연구개요 1
1-1. 서 론 2
1-1-1. 연구목적 및 배경 2
1-1-2. 연구내용, 범위 및 방법 5
1-2. 연구지 개황 11
1-2-1. 한강하구의 범주와 보호지역 범위 11
1-2-2. 한강하구 습지의 분포 13
1-2-3. 한강하구 동물 서식처 구획 25
1-2-4. 기수역 상중하부의 대표 식생 구분 36
제 2 장. 장항습지의 선버들과 말똥게 생산성 42
2-1. 서 론 43
2-2. 재료 및 방법 45
2-2-1. 연구 장소 및 시료 채취 45
2-2-2. 선버들의 개체군구조 및 생산성 추정 48
2-2-3. 외생 및 내생유기물 49
2-2-4. 말똥게의 개체군 구조 및 생산성 추정 51
2-3. 결 과 55
2-3-1. 선버들의 개체군구조와 생장곡선 55
2-3-2. 선버들의 1차생산성 56
2-3-3. 내생 및 외생유기물 58
2-3-4. 말똥게의 2차생산성 60
2-4. 고 찰 65
제 3 장. 장항습지에서 안정동위원소와 지방산표지를 이용한 먹이그물구조 70
3-1. 서 론 71
3-2. 재료 및 방법 73
3-2-1. 조사지 73
3-2-2. 시료채취 75
3-2-3. 안정동위원소 모니터링 77
3-2-4. 지방산 함량 측정 78
3-2-5. 주성분분석 및 기타 통계적 분석 79
3-3. 결 과 80
3-3-1 저토, 선버들 그리고 말똥게의 안정동위원소 80
3-3-2. 말똥게의 건조기와 다습기의 안정동위원소값 82
3-3-3. 생태계 구성원을 포함한 장항습지의 안정동위원소 값 84
3-3-4. 말똥게 연급에 따른 지방산 biomarker 85
3-3-5. 말똥게 연급의 지방산 성분의 차이 87
3-4. 고 찰 89
제 4 장 공간,계절 변화에 따른 말똥게의 먹이 관계비교 92
4-1. 서 론 93
4-2. 재료 및 방법 96
4-2-1. 조사지 96
4-2-2 시료채취 97
4-2-3. 탄소와 질소 안정동위원소 측정 99
4-2-4. 지방산 함량 측정 100
4-2-5. 통계 분석 101
4-3. 결 과 102
4-3-1. 장소별 생태계 구성원의 안정동위원소 분석 102
4-3-2. 말똥게의 안정동위원소 106
4-3-3. 말똥게의 지방산 분석 111
4-4. 고 찰 117
제 5 장 종합고찰 122
5-1. 종합결론 123
5-1-1. 한강하구 기수역의 구분 123
5-1-2. 기수역 상부의 선버들과 말똥게 생산성과 상호 관계 124
5-1-3. 안정동위원소와 지방산을 이용한 말똥게 먹이그물 128
5-2. 향후 전망과 과제 133
5-2-1. 한강하구의 생태계 기반 관리 방안 133
5-2-2. 한강하구의 향후 연구과제 139
제 6 장 인용문헌 141
부 록 155
부록 1. 안정동위원소 장소별 월별 분석자료 156
부록 2. 지방산 분석표 173
부록 3. 한강하구 생물목록 195Docto
Inactivation of Vibrio parahaemolyticus in effluent seawater by alternating-current treatment
Vibrio parahaemolyticus, the cause of gastroenteritis in humans, was inactivated by alternating low-amperage electricity. In this study, the application of alternating low-amperage electric treatment to effluent seawater was investigated for the large-scale disinfection of seawater. This method was able to overcome the problem of chlorine generation that results from treatment with continuous direct current. In conclusion, our results showed that alternating-current treatment inactivates V. parahaemolyticus in effluent seawater while minimizing the generation of chlorine and that this alternating-current treatment is therefore suitable for practical industrial applications.ope
Inactivation of Listeria monocytogenes in brine and saline by alternating high-voltage pulsed current
The inactivating efficiency of alternating high-voltage pulsed (AHVP) current was investigated in brine (20 w/v% NaCl) and saline (0.9 w/v% NaCl) inoculated with 1x 10(7) cells/ml of Listeria monocytogenes. AHVP current at 12 V with 1 pulse completely inactivated L. monocytogenes in brine within 3 ms, while the bacteria in saline were fully inactivated by 10-pulsed electric treatment at 12 V within the same time. Electron microscopic observation demonstrated substantial structural damage of electrically treated L. monocytogenes in brine. These results suggest that AHVP treatment would be effective for the rapid and complete inactivation of L. monocytogenes in brine or saline solution.ope
Inactivation of Bacteria in Seawater by Low-Amperage Electric Current
Seawater used in mariculture has been suspected of being a potential source of infection. In this study, the lethal effects of low-amperage electric treatment on microorganisms were examined in natural seawater and in seawater inoculated with Vibrio parahaemolyticus. In both cases, bacteria including V. parahaemolyticus in seawater were completely eliminated in 100 ms by a 0.5-A, 12-V direct current. Electron microscopic investigation of the electrically treated bacteria revealed substantial structural damage at the cellular level. In conclusion, our results indicate that low-amperage electric treatment is effective for rapid inactivation of microorganisms in seawater.ope
Evaluation of the extraction method for the cytotoxicity testing of latex gloves
In this study, the cytotoxicity of medical latex gloves to cultured L-929 cells was determined using various extraction conditions. According to the extraction time and temperature, three types of extraction conditions were used: 1) 24 h at 37℃; 2) 72 h at 37℃; 3) 72 h at 50℃. Also, four different extraction vehicles were used, namely, distilled water (DW), 9 g/l sodium chloride (saline) in DW, and culture media with or without serum. Under the above-mentioned conditions, the samples were extracted and then 2-fold serially diluted in the concentration range 3.13 - 50%. When extracted with either DW or saline for 24 h or 72 h at 37℃, only 50% diluted samples showed distinct cytotoxicity to L-929 cells. Moreover, no cytotoxic potentials were observed when gloves were extracted with DW or saline at 50℃ for 72 h. Cytotoxicity was markedly greater when gloves were extracted with culture medium, irrespective of the presence of serum in the medium. These results suggest that optimal extraction conditions should be established for the cytotoxicity evaluations of biomaterials and medical devices.ope
In vitro bioassay of endotoxin using fluorescein as a pH indicator in a macrophage cell culture system
Based on the biological activity of endotoxin, we propose a possible new method for detecting endotoxin using a pH-indication system of macrophage culture media. After RAW 264.7 macrophage cells were treated with lipopolysaccharide (LPS), the addition of fluorescein to the LPS-treated media reproductively reduced its absorption and emission spectra (it was a dose-dependent reduction). The advantages of this LPS-detection method were compared with the Limulus Amebocyte Lysate (LAL) test by using purified bacterial LPS (Salmonella minnessota, Escherichia coli, and Pseudomonas aeruginosa). Additionally, the absorption and fluorescence intensity of fluorescein, following treatment of RAW 264.7 cells with a high concentration of Staphylococcus aureus (Gram-positive, lysed bacteria), could not generally be detected by the LAL test, but they were found to be reduced, in a dose-response relationship, with this new system. The macrophage culture system-method might be a good supplement to the LAL assay for detection of LPS, Gram-negative and Gram-positive bacteria.ope
Differential Antiproliferative Responses of Green Tea Polyphenol for Fibroblast Cell Line versus Normal Fibroblast
The polyphenolic compounds present in green tea show antimutagenic, anti-inflammatory and antitumorigenic effects in many cell culture systems and animal tumor models. Epidemiologic studies have also suggested that green tea consumption might be effective in the prevention of certain human cancers. In this study, the differential antiproliferative responses of green tea polyphenols (GTP) were investigated in fibroblast cell line (L-929 cells, from mouse connective tissue) and normal fibroblasts (from neonatal human dermis). GTP treatment (100 μM for 24 h) resulted in significant (p < 0.05) inhibition of cell proliferation and morphological alterations with decreased local attachment, but not in normal fibroblasts. Cell cycle analysis revealed that the GTP treatment resulted in an appreciable G0/G1-phase arrest of the cell cycle in L-929 cells at 100 μM concentration, while under similar experimental conditions, no evidence of G0/G1-phase cell cycle arrest was found in normal fibroblasts at the same dose. These results suggest that antiproliferative activity of GTP may be attributed to the differential regulation of cell cycle in fibroblast cell line and normal fibroblasts, which GTP may be exploited to craft strategies for the chemoprevention and/or therapy against cancer by GTP.ope
(A)Study on the change of timing error and motion stability according to presented types of auditory information
학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :체육교육과,2005.Docto
생리적 조건에서 녹차 폴리페놀 처리에 의한 사람 복재 정맥의 보존에 관한 연구
Graduate Program in Biomedical Engineering/박사[한글]차 폴리페놀(polyphenol)은 카테킨(catechin)으로 알려져 있으며 녹차의 주요한 카테킨으로는 epicatechin, epicatechin-3-gallate, epigallocatechin 및 epigallocatechin -3-gallate 등이 있다. 이들 페놀성 화합물은 항산화성, 항발암성, 항돌연변이성, 항염증유발성, 항균성 및 항바이러스성 등과 같은 다양한 생체활성을 지닌 기능성 식품으로 잘 알려져 있다. 그러나, 포유동물 세포와 혈관 조직 보존에 대한 녹차 폴리페놀의 효과에 대해서는 거의 알려진 바가 없는 실정이다. 게다가, 이러한 녹차 폴리페놀의 보존 효과에 대한 기작은 알려져 있지 않다. 본 연구에서는, 녹차 폴리페놀의 세포활성정지(cytotastic) 작용을 통한 생리적 보존이 세포 주기(cycle) 조절과 연관되어 있을 가능성에 대하여 연구하였다.
본 논문의 처음 두 장에서는, 쥐 신생아 두개골-유래 골아세포(neonatal rat calvarial osteoblasts)와 사람 복재 정맥(human saphenous veins)에 대한 활성 산소종(reactive oxygen species)의 유해성 및 녹차 폴리페놀의 잠재적인 보호 효과에 대해 각각 확인하였다. 또한, 정상적인 쥐 골아세포(normal rat osteoblasts)에서 녹차 폴리페놀의 세포활성정지 효과에 대해 세포의 성장, 기능, 형태 및 DNA 세포 주기에 기초하여 각각 조사하였다. 후반부에서는, 생리적 조건에서 사람 복재 정맥의 단기 혹은 장기 보존에 있어서 녹차 폴리페놀의 가능한 효과에 대해 생화학적, 생체역학적 그리고 조직학적으로 각각 검증하였다.
먼저, 쥐 두개골-유래 골아세포에 산화적 스트레스를 유발하기 위해, 100 mM 과산화수소(H2O2)를 첨가하거나 40 U/L 크산틴 산화효소(xanthine oxidase)와 250 μM 크산틴의 효소-기질 반응을 이용하였다. 하루 동안 배양한 다음, 세포의 생존능, 기능 및 형태를 각각 조사하였다. 형광물질 이중 염색에 의한 유세포 분석 및 MTT 분석 결과, 두 가지 산화적 스트레스 유발 방법이 골아세포의 생존능을 유의하게 (p< 0.05) 감소시켰음을 확인할 수 있었다. 또한 과산화수소 첨가 후에 알칼리성 인산화 효소(alkaline phosphatase)의 활성은 유의하게 (p< 0.05) 감소되었으나, 크산틴 산화효소는 같은 효과를 나타내지 않았다. 광학 현미경 관찰 결과, 두 방법에 의한 산화적 스트레스가 형태적인 변형과 세포내 초미세구조의 손상을 현저하게 유발함이 확인되었다. 골아세포를 200 ㎍/㎖의 녹차 폴리페놀 용액에 1시간 동안 전-배양하면 과산화수소에 의해 유발된 세포의 변질이 방지될 수 있음을 알 수 있었다. 크산틴 산화효소에 의해 산화적 스트레스가 유발되었을 때에도, 같은 농도로 폴리페놀을 전처리 하면 세포의 생존능과 형태가 유지됨을 확인할 수 있었다.
사람 복재 정맥의 경우, 위와 같은 방법으로, 0.8 혹은 1.6 M 과산화수소를 첨가하거나 80 혹은 160 U
L 크산틴 산화효소와 0.5 mM 크산틴을 이용하였다. 하루 동안 배양한 다음, 혈관 조직-유래 내피세포의 생존능 및 혈관 조직을 각각 관찰하였다. 두 가지 산화적 스트레스 유발 방법에 의해, 세포 생존능의 유의한 (p< 0.05) 감소 및 혈관의 심각한 구조적 형태적 변형이 일어났음을 알 수 있었다. 과산화수소에 의해 유발된 이러한 변질이 정맥 조직을 0.5 혹은 1.0 ㎎/㎖의 녹차 폴리페놀 용액으로 1시간 동안 전-배양하면 눈에 띄게 방지됨을 알 수 있었다. 크산틴 산화효소에 의해 산화적 스트레스가 유발되었을 때에도, 같은 농도로 폴리페놀을 전처리 하면 내피세포의 생존능과 혈관 구조가 보호됨을 알 수 있었다.
녹차 폴리페놀의 차별적인 세포 반응성에 대해 정상적인 쥐 골아세포와 쥐의 골 생성 전구 세포 (pre-osteoblasts, MC3T3-E1) 및 두 가지의 사람 골육종 세포(MG-63 and Saos-2) 등을 이용하여 조사하였다. 마이크로 몰 농도(0.1, 1, 10 and 100 μM, 24시간)의 녹차 폴리페놀을 골육종 세포에 각각 처리하면 농도에 따른 세포 성장과 알칼리성 인산화 효소의 활성의 저해, 형태적인 변질, G0/G1 단계에서의 세포 주기 정지 및 그로 인한 세포사멸 유도 등의 결과를 초래하지만, 정상 골아세포에서는 이러한 현상이 일어나지 않음을 알 수 있었다. 이러한 녹차 폴리페놀 처리가 세포활성정지 기능인지 세포사멸 기능인지에 대해 확인하기 위해, 밀리 몰 농도(0.1, 0.5 and 1.0 mM, 24시간)의 녹차 폴리페놀을 배양된 정상 골아세포와 암세포(MG-63)에 각각 24 시간동안 처리하였다. 정상 골아세포에서는 단지 최고 농도(1.0 mM)의 녹차 폴리페놀 처리 시에만 약간의 세포 성장과 기능의 저해가 관찰된 반면에, MG-63 세포에서는 유의한 (p< 0.05) 저해 반응이 나타났다. 그리고, DNA 세포 주기 분석을 통해 녹차 폴리페놀 처리가, 비록 농도가 다르긴 하지만, 이들 두 세포에서 세포 주기의 G0/G1 단계에서 세포 집단의 농도에 따른 차별적으로 증가함을 확인하였다. 다시 말해, 정상 골아세포에서는 녹차 폴리페놀 처리에 의한 G0/G1 세포집단의 증가가 MG-63 세포에 비해, 훨씬 더 높은 농도에서 일어남을 알 수 있었다.
생리적 조건 하에서 사람 복재 정맥의 단기 보존 시에 녹차 폴리페놀의 잠재적인 역할을 연구하기 위해서, 혈관 조직을 1.0 ㎎/㎖의 녹차 폴리페놀 용액으로 4 시간 동안 전처리한 후에 1, 3, 5, 7, 14일 동안 37℃CO2-배양기에서 배양하거나 혹은 배양 기간 동안에 같은 농도의 폴리페놀 용액으로 계속 배양하였다. 배양한 후에, 혈관 내피세포의 생존능, 내피세포 산화 질소 합성 효소(endothelial nitric oxide synthase) 발현량 및 혈관 조직을 각각 관찰하였다. 혈관 조직에 폴리페놀을 처리하지 않았을 때에는, 내피세포의 생존능이 배양 시간에 따라 유의하게 (p< 0.05) 감소하였으며(7일 후, 약 50%), 5일이 지나면 내피세포 산화 질소 합성 효소를 거의 발현하지 못함을 알 수 있었다. 게다가, 극심한 조직학적인 변형과 구조적인 손상 또한 관찰되었다. 대조적으로, 정맥 조직에 녹차 폴리페놀을 전처리 하면 이러한 현상들이 상당히 예방됨을 알 수 있었다. 녹차 폴리페놀-처리 혈관의 내피 세포 생존능은 7일 후에도 거의 64%였으며, 산화 질소 합성 효소 발현은 신선한 혈관과 비교하였을 때, 40% 가량 유지되었다. 조직학적인 관찰 결과, 혈관 구조 역시 신선한 혈관과 상당히 유사함을 알 수 있었다. 한편, 배양 기간 동안에 폴리페놀을 계속 처리했을 때에도, 혈관 조직이 세포 생존능(61%) 뿐만 아니라 내피세포 산화 질소 합성 효소 발현량(45%)을 유지함과 동시에 형태적으로도 어떠한 변형이 없이 혈관 구조를 유지하면서 일주일 동안 생리적 조건에서 보존될 수 있었음을 확인하였다.
위에서 언급한 생리적 조건에서 사람 복재 정맥을 더욱 오랫동안 보존하기 위해서, 정맥 조직에 0.5 혹은 1.0 ㎎/㎖의 녹차 폴리페놀 용액을 하루 동안 전처리한 다음, 37℃CO2-배양기에서 1, 2, 4, 8주 동안 배양하였다. 배양한 후에, 혈관 내피세포의 생존능, 내피세포 산화 질소 합성 효소 발현량, 혈관의 생체역학적 특성 및 혈관 조직을 각각 관찰하였다. 폴리페놀을 처리하지 않고서 혈관 조직을 배양했을 경우에는, 배양 시간에 따른 내피세포의 생존능의 유의한 (p< 0.05) 감소가 유발되었으며, 심지어 일주일 후에 내피세포는 산화 질소 합성 효소를 거의 발현하지 못하였다. 또한, 폴리페놀-비처리 혈관은 파괴 강도(failure strength), 탄성 계수(elastic modulus) 및 순응도(compliance)와 같은 기계적 특성에 있어서 상대적으로 열악함을 나타내었다. 이러한 결과는, 심각한 구조적인 변형을 보이고 있는, 조직학적인 관찰에 의해 확증되었다. 이와는 대조적으로, 혈관 조직을 1.0 ㎎/㎖의 녹차 폴리페놀 용액으로 전처리 하면 이러한 현상들을 현저하게 막을 수 있었다. 녹차 폴리페놀-전처리 혈관의 경우, 내피 세포 생존능과 내피세포 산화 질소 합성 효소 발현량, 생체역학적 특성 및 형태적 변형 없는 혈관 구조를 유지하면서 적어도 2주일 동안 생리적 조건에서 보존될 수 있었음을 확인하였다.
결론적으로, 이러한 결과를 통해 녹차 폴리페놀이 생물학적 항산화제로서 작용하여 산화적 스트레스-유발 독성으로부터 포유동물 세포와 조직을 보호할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 세포활성정지 보존제로서 폴리페놀의 사용으로 정상 세포의 대사작용을 조절하고 생리적 온도 조건에서 혈관을 더 오래 동안 보존하는 것이 가능함을 알 수 있다. 이러한 사실을 토대로, 녹차 폴리페놀 처리가 생리적 조건에서 사람 복재 정맥을 보존하는데 있어서 유용한 방법이 될 수 있다는 것을 제시하고자 한다.
[영문]Tea polyphenols are known as catechins and the main catechins in green tea are epicatechin, epicatechin-3-gallate, epigallocatechin and epigallocatechin -3-gallate. These phenolic compounds are well known as a functional food with various bioactivities, such as antioxidative, anticarcinogenic, antimutagenic, antiinflammatory, antimicrobial and antiviral activities. However, less attention has been paid to the effects of green tea polyphenols (GTPs) on the preservation of mammalian cells and blood vessels. Furthermore, the mechanism of this preservation effect of the GTP is not known. In this study, it was investigated that this physiological preservation through the cytostatic activity of the GTP might be involved in cell cycle control.
In the first parts of this thesis, the injurious effects of reactive oxygen species (ROS) on neonatal rat calvarial osteoblasts (NRCOs) and human saphenous veins (HSVs) and the potential protective roles played by the GTPs were respectively investigated. Additionally, the cytostatic effects of the GTP on normal rat osteoblasts (NROs) were examined on the basis of cell growth, function, morphology and DNA cell cycle assay. In the last part, the potential effects of the GTP on the short- and long-term preservation of the HSV under physiological conditions was investigated biochemically, biomechanically and histologically.
Oxidative stress was induced in the NRCOs, either by adding 100 mM H2O2 or by the action of 40 U/L xanthine oxidase (XO) in the presence of xanthine (250 μM). After incubation, the cellular viability, function and morphology were evaluated. Both treatments produced a significant (p < 0.05) reduction in osteoblast viability, as assessed by a two-colored fluorescence staining method combined with cellular cytometric analysis and MTT assay. A significant (p < 0.05) reduction in the alkaline phosphatase activity was also observed after H2O2 addition, whereas XO did not have the same effect. On the microscopic observations, the morphological changes and intracellular ultrastructural damages were remarkably induced by both treatments. The H2O2-induced alterations were prevented by pre-incubating the osteoblasts with 200 ㎍/㎖ GTP for 1 h. When the oxidative stress was induced by XO, the cellular viability and morphology was also maintained at the same GTP concentration.
In the cases of the HSV segments, oxidative stress was also induced exogenously either by adding 0.8 or 1.6 M H2O2, or by using 80 or 160 U/L XO in the presence of xanthine (0.5 mM). After incubation, the viability of the endothelial cells (ECs) dissociated from the veins and the venous histology were respectively evaluated. Due to both treatments, a significant (p < 0.05) decrease in the cellular viability and severe structural and morphological changes in the veins were induced. The H2O2-induced alterations were markedly prevented by pre-incubating the veins with either 0.5 or 1.0 ㎎/㎖ GTP for 1 h. When the oxidative stress was induced by XO, the cellular viability and the vascular structure were also preserved at the same GTP concentration.
The differential cellular responses to the GTP was examined in osteoblastic cells such as NROs, mouse pre-osteoblasts (MC3T3-E1) and human osteocarcinoma (MG-63 and Saos-2) cells. The GTP treatment with micromolar concentrations (0.1, 1, 10 and 100 μM for 24 h) resulted in dose-dependent inhibitions of cell growth and ALP activity, morphological alterations, G0/G1-phase arrest of the cell cycle and induction of apoptosis in both osteocarcinoma cells, but not in the NROs. In order to investigate whether the GTP treatment was cytostatic or apoptotic, the millimolar concentrations (0.1, 0.5 and 1.0 mM) of the GTP were treated to the growing normal (NROs) and cancer cells (MG-63) for 24 h. The GTP treatment slightly inhibited the growth and function of NROs only at the highest concentration (1.0 mM), while it imparted significant (p < 0.05) inhibitory responses in the MG-63 cells. In addition, DNA cell cycle assay revealed that the GTP treatment resulted in dose-based differential increases of cell population in the G0/G1-phase of the cell cycle in both NROs and MG-63 cells, albeit at different concentrations. The GTP-mediated increase of the G0/G1 cell populations was found to occur at much higher dose of the GTP in the NROs, as compared to the MG-63 cells. These results suggest that the induction of cytostatic stage may be mediated through the regulation of cell cycle.
In order to investigate the potential role of the GTP in the short-term preservation of the HSV under physiological conditions, the vein segments were incubated for 1, 3, 5, 7 and 14 days at 37℃ in a CO2-incubator, either after 4 h of treatment with 1.0 ㎎/㎖ GTP (pretreatment) or in the presence of the GTP at the same concentration (co-treatment). After incubation, the EC viability, endothelial nitric oxide synthase (eNOS) expression level and the vascular histology were evaluated, respectively. When the veins were not treated with the GTPs, the viability of the ECs was significantly (p < 0.05) reduced with the progress in the culture time (about 50% after 7 d), and none of the cells expressed eNOS after 5 d. Furthermore, severe histological changes and structural damage were observed in the non-treated veins. In contrast, the pretreatment of the veins with the GTPs substantially prevented these phenomena. The cellular viability of the GTP-treated vein was approximately 64% after 7 d, and eNOS expression was maintained up to 40%, compared to that of the fresh vein. The histological observations showed that the vasculature was quite similar to that of the fresh vein. When co-treated with the GTPs, the vein could be also preserved for 1 wk under physiological conditions, retaining the eNOS expression level (45%) as well as the cellular viability (61%) and maintaining vascular structures without any morphological changes.
For longer term preservation of the HSV under physiological conditions, the HSV segments were pretreated with 0.5 or 1.0 ㎎/㎖ GTP for 1 d and then incubated for 1, 2, 4 and 8 wk at 37℃ in a CO2-incubator. After incubation, the cellular viability, the eNOS expression level, the biomechanical properties and the vein histology were respectively evaluated. When the HSV segments were incubated without the GTP treatment, a significant (p < 0.05) time-dependant EC viability reduction was occurred, and the ECs was unable to express eNOS even after 1 wk. In addition, the non-treated veins demonstrated relatively inferiority in such the mechanical properties as the failure strength, the elastic modulus and the compliance, to those of the fresh veins. These results were confirmed by the histological observations, which demonstrated severe structural changes in the non-treated veins. On the contrary, these phenomena were noticeably prevented by pre-incubating the veins with 1.0 ㎎/㎖ GTP under physiological conditions for 1 d. The GTP-pretreated vein could be preserved for at least 2 wk under physiological conditions, retaining both cellular viability and eNOS expression level and maintaining biomechanical properties and venous structures without any histological aberrations.
In conclusion, these results demonstrate that the GTP is able to act as a biological antioxidant and protect mammalian cells and veins from oxidative stress-induced toxicity. Also, the use of polyphenol as the cytostatic preservation agent can control the cellular metabolism of normal cells and facilitate the longer term preservation of blood vessels at a physiological temperature. On the basis of these results, it may be suggested that a GTP treatment can be a useful method for preserving the HSV under physiological conditions.ope
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