본 연구는 돌연변이원(mutagen)의 하나인 메틸수은(methylmercuric chloride, MMC)의 세포독성을 알아보기 위하여 배양 NIH3T3 섬유모세포를 재료로 메틸수은의 독성을 산화적 손상측 면에서 조사하였으며, 또한 메틸수은의 세포독성에 대한 꿀풀 (Prunella vulgaris L. var lilacina Nakai) 추출물의 영향을 세포 생존율을 비롯한 SOD-유사 활성(SOD-like activity) 및 지질과산 화(lipid peroxidation, LP) 저해능과 같은 항산화 측면에서 분석 하였다. 본 실험에서 배양 NIH3T3 섬유모세포에 15∼35uM의 메 틸수은을 처리한 결과 처리농도에 비례하여 세포생존율이 대조군 에 비하여 유의하게 감소하였으며, 또한 XTT50값이 34.2uM에서 나타나 고독성(highly-toxic)인 것으로 나타났다. 한편, 항산화제 인 vitamin E는 메틸수은에 의하여 감소된 세포생존율을 유의하게 증가시켰다. 메틸수은의 세포독성에 대한 꿀풀 추출물의 영향에 있 어서, 꿀풀 추출물은 메틸수은에 의하여 감소된 세포생존율을 유의 하게 증가시킴으로서 메틸수은의 세포독성을 방어하였으며, 동시 에, SOD-유사 활성 및 지질과산화 저해능을 보임으로서 항산화능 을 나타냈다. 위의 결과로 부터 메틸수은의 세포독성에 산화적 손 상이 관여하고 있으며, 동시에 꿀풀 추출물은 항산화능에 의하여 메틸수은의 산화적 손상을 효과적으로 방어하였다. 따라서, 꿀풀 추출물과 같은 천연물질은 메틸수은과 같이 산화적 손상과 관련된 중금속의 독성을 방어 내지는 치료하는데 있어 항산화 소재로서의 유효한 기능이 있음을 제시하고 있다.

In order to find out anticancer activity of Korean pepper (Capsicum annuum L.), the cytotoxicity against 8 cell lines including 293 (normal kidney cells) and A-431 (epidermoid carcinoma cells) of extracts by extraction solvents and plant parts were investigated using MTT assay. Also the correlation between content of capsaicin known as anticancer ingredient and cytotoxicity of extracts from pepper were analyzed. The distilled water extracts from seed and germinated seed showed very high cytotoxicity against 6 cancer cell lines including A549 (lung carcinoma cells), AGS (stomach adenocarcinoma cells), HeLa (cervix adenocarcinoma cells), HepG2 (hepatoblastoma cells), HT-29 (colon adenocarcinoma cells), and MCF-7 (breast adenocarcinoma cells). But 80% ethanol and methanol extracts showed cytotoxicity against 293 and AGS. The RC50, that was, the concentration of sample required for 50% reduction of cell viability, of seed and germinated seed extracts against AGS were 33.4~389.1μg/mℓ and 63.9~1,316.7μg/mℓ, respectively, so anticancer activity was higher in seed than in germinated seed. In capsaicin contents, seed with high cytotoxicity and pericarp with a little cytotoxicity contained 47.4~1,260.0μg/g and 58.3~1,498.0μg/g, respectively. As these results, the correlation was not between cytotoxicity and capsaicin content.

The six polysaccharide fractions were prepared by chromatographic procedure from the hot water extractsof the aboveground parts of Astragalus membranaceus. These six polysaccharides from aboveground parts of Astragalusmembranaceus Bunge were tested for gut-mucosal immune activity and acute toxicity. In a view of molecular weight, the sixfractions were estimated to be 75000, 88000, 129000 and 345000 Da, respectively. Component sugar analysis indicated thatthese fractions were mainly consisted of galactose (46.3~11.8%) and arabinose (35.4~9.9%) in addition to glucose,rhamnose, fucose, arabinose, xylose, mannose, glucuronic acid and galacturonic acid. Among the six major purifiedpolysaccharides, AMA-1-b-PS2 showed highest bone merrow cell proliferation and lymphocyte of Peyer's patch stimulatingactivity. It may be concluded that intestinal immune system modulating activity of aboveground parts from Astragalusmembranaceus Bunge is caused by polysaccharides having a polygalacturonan moiety with neutral sugars such as arabinoseand galactose. In single oral dose toxicity study, no differences were observed between control and treated groups in clinicalsigns. The results indicated that lethal dose 50 (LD50) of water extracts from Astragalus membranaceus-aboveground partswas found to be higher than 5000㎎/㎏/day in this experiment. From the above results, we may suggest that Astragalusmembranaceus-aboveground parts might have useful as a safe material for functional food and pharmaceutics.

Ecotoxicity assessments with the physiochemical water quality items and the bioassay test using Daphnia magna were conducted for 18 selected effluents of 6 industrial types (metal processing, petroleum refining, synthetic textile manufacturing, plating, alcohol beverage manufacturing, inorganic compound manufacturing) being detected toxicity from industrial effluent in Ulsan city, and the interrelationship between total toxic unit (ΣTU) and concentrations of Water Quality Conservation Act in Korea were investigated. The average toxic unit(TU) of effluents for 6 industrial types displayed the following ascending order: petroleum refining (0.2) < synthetic textile manufacturing (0.6) < alcohol beverage manufacturing (0.9) < metal processing (1.3) ≤ inorganic compound manufacturing (1.3) < plating (3.0). These values were less than effluent permission standard. Based on the result of substances causing ecotoxicity, the correlation analysis was not easy because most of heavy metals were not detected or were less than effluent permission standard. Toxicological assessment of industrial effluent was suitable for the evaluation of the mixture toxicity for pollutant. The whole effluent toxicity test using a variety of species was needed for the evaluation of industrial wastewater.

The present study investigated an ethanol extract (SSB) of a mixture of three medicinal plants of Vitisamurensis, Aralia cordata, and Glycyrrhizae radix for possible neuroprotective effects on neurotoxicity induced byAmyloid β protein (Aβ) (25-35) in cultured rat cortical neurons and antidementia activity in mice. Exposure of cultured cor-tical neurons to 15μM Aβ (25-35) for 36h induced neuronal apoptotic death. At 1-30㎍/㎖, SSB inhibited neuronal death,elevation of intracellular calcium concentration ([Ca²+]i), and generation of reactive oxygen species (ROS) induced by Aβ(25-35) in cultured cortical neurons. Memory impairment and increase of acetylcholinesterase activity induced by intra-cerebroventricular injection of mice with 16nmol Aβ (25-35) was inhibited by chronic treatment with SSB (25, 50 and100㎎/㎏, p.o., for 8 days). From these results, it is suggested that antidementia effect of SSB is due to its neuroprotectiveeffect against Aβ (25-35)-induced neurotoxicity and that SSB may have a therapeutic role in preventing the progression ofAlzheimer’s disease.

환경오염원이면서 알레르기성 접촉피부염 유발제인 NiSO₄의 세포독성과 멜라닌합성에 대한 감잎 추출물의 영향을 배양 B16/F10 흑색종세포를 재료로 하여 조사하였다. 또한, 감잎 추출물의 항산화능을 lactate dehydrogenase(LDH) 활성에 의하여 조사하였다. 본 연구에서 NiSO₄는 배양 B16/F10 흑색종세포에 처리한 농도에 비례하여 세포생존율을 유의하게 감소시켰으며(P<0.001), 이 때 XTT50값은 106.7μM로 중간독성인 것으로 나타났다. 또한, 항산화제인 비타민 E는 NiSO₄에 의하여 감소된 세포생존율을 유의하게 증가시킴으로서 NiSO₄의 세포독성을 방어하였다(P<0.001). 한편, NiSO₄의 세포독성에 대한 감잎 추출물의 영향에 있어서, 감잎 추출물은 NiSO4만의 처리에 비하여 유의한 세포생존율의 증가 및 LDH 활성 감소를 보임으로서 항산화능을 나타냈다. 멜라닌화에 있어서, 감잎 추출물은 NiSO₄에 의하여 증가된 티로시나제(tyrosinase) 활성과 총멜라닌양을 모두 유의하게 감소시켰다(P<0.001). 이상의 결과로부터 NiSO4의 세포독성에 산화적 손상이 관여하고 있으며, 감잎 추출물은 항산화능에 의하여 NiSO₄의 세포독성을 효과적으로 방어하였다. 또한 감잎 추출물은 티로시나제 활성과 총멜라닌양을 유의하게 감소시킴으로서 NiSO₄에 의한 멜라닌화를 효과적으로 방어하였다. 따라서, 감잎과 같은 천연추출성분은 NiSO₄처럼 산화적 손상과 관련이 있는 중금속의 독성으로부터의 미백 및 항독을 위한 천연소재로서의 개발적 가치가 크다고 생각된다.

DNA damage such as genotoxicity was identified with comet assay, which blood cell of a marine parrot fish (Oplegnathus fasciatus) was exposed to an acidified seawater, lowered pH gradient making of CO2 gas. The gradient of pH were 8.22, 8.03, 7.81, 7.55 with control as HBSS solution with pH 7.4. DNA tail moment of fish blood cell was 0.548 ± 0.071 exposed seawater of pH 8.22 condition, on the other hand, DNA tail moment 1.601 ± 0.197 exposed acidified seawater of pH 7.55 lowest condition. The approximate difference with level of DNA damage was 2.9 times between highest and lowest of pH. DNA damage with decreasing pH was significantly increased with DNA tail moment on blood cell of marine fish (ANOVA, p < 0.001). Ocean acidification, especially inducing the leakage of sequestered CO2 in geological structure is a consequence from the burning of fossil fuels, and long term effects on marine habitats and organisms are not fully investigated. The physiological effects on adult fish species are even less known. This result shown that the potential of dissolved CO2 in seawater was revealed to induce the toxic effect on genotoxicity such as DNA breakage.

Pharmacological studies and clinical practices have indicated that Radix Astragali, a dried root of Astragalusmembranaceus possesses a lot of biological activities, including antioxidant, hepatoprotective, anti-diabetic, tonic, diuretic,antimicrobial, antiviral, and immunological activities. These biological activities approved by the modern pharmacologicalstudies are mainly due to the constituents of Astragalus membranaceus including polysaccharides, saponins, flavonoids,amino acids, and trace elements. In resent, the main constituents in the root part showing a lot of biological activities hasbeen isolated also from the aboveground parts such as leaves and sprouts in our laboratory. However, the safety evaluationfor the aboveground parts of Astragalus membranaceus should be checked before expanding their application as one of food.In the study, a 90-day rat oral gavage study has been conducted with the extracts from Astragalus membranaceus-above-ground parts at doses of 1000, 3000, and 5000㎎/㎏/day. The following endpoints were evaluated: clinical observations, bodyweight, gross and microscopic pathology, clinical chemistry, and hematology. Based on the analysis of these endpoints, it wasestimated that NOEL (no observed effect level) for male rats and NOAEL (no observed adverse effect level) for female ratsare 5000㎎/㎏/day of the water-extracts from Astragalus membranaceus-aboveground parts.

The effects of cadmium ions (Cd2+) on the Chl a fluorescence of Ricciocarpos natans were investigated in order to determine whether Chl fluorescence can be used as a biomarker to estimate the physiological responses of plants to cadmium stress. In all plants treated with Cd2+, the image of Fv/Fm, which represents the maximum photochemical efficiency of PSⅡ, changed as the Cd2+ concentration increased, when treated for 48 h or more. Changes of ΦPSⅡ and QP images were recognized even at 10 μM Cd2+. The Chl a O-J-I-P fluorescence transient was also affected even at 10 μM Cd2+. The fluorescence yield decreased considerably in steps J, I and P in plants treated with Cd2+, although a typical polyphasic rise was observed in non-treated plants. The Chl fluorescence parameters, Fm, Fv/Fo, Sm, SFIabs, PIabs and ETo/CS, decreased as the Cd2+ concentration increased, while the Mo and Kn parameters increased. Peroxidase activity decreased significantly and catalase activity increased as the Cd2+ concentration increased. Because of its sensitivity to Cd2+ Ricciocarpos natans is useful in experiments investigating the responses of plants to cadmium exposure. Several parameters (Fm, Fv/Fo, Sm, SFIabs, PIabs, ETo/CS, Mo and Kn) can be applied to determine quantitatively the physiological states of plants under cadmium stress.

유해폐기물의 국가간 이동은 폐기물이 부적절하게 이동될 때 환경적으로 큰 문제를 야기 시킬 수 있어 이러한 수출･입 폐기물은 환경문제, 산업체 원료확보 문제 등 직접적으로 연관이 되므로 중요시 되어 왔다. 따라서 유해폐기물 수출･입국간에 협조체계를 구축하고, 폐기물의 국가간 이동에 대한 규제범위를 정하여 폐기물의 국가간 이동을 통제하는 것이 필요하다. 폐기물의 수출･입 통제는 선진국이 자국의 엄격한 규제를 피해 유해폐기물을 중남미, 아프리카 등 개도국에 수출하여 처리하거나 매각함으로써 유해폐기물의 부적정 처리로 국제적인 문제를 야기할 수 있기 때문에 개도국과 전지구의 환경 보호를 위한 국제협력의 필요성이 대두되었다. 바젤협약과 선진국에서 통용되고 있는 폐기물의 유해특성은 14종(H1 ~ H14)이나 우리나라는 부식성, 감염성, 용출독성, 인화성, 산화성 등으로 한정되어 있다. 최근, 비통제 대상폐기물에 대한 수입국의 규제강화, 수출입 폐기물로 인한 폐기물의 재활용 저해에 대한 우려 등 국내･외 여건변화에 대응하기 위하여 비통제 대상 폐기물에 대한 관리강화가 필요하다. 또한, 원자재 및 유가 상승으로 고형폐기물의 재자원화를 위한 국내외에 수출･입 되는 폐기물량이 변화되고 있어서, 국내에서도 이들 수출･입 되는 폐기물의 환경위험성에 대한 폐기물의 이동 관리강화가 필요하다. 따라서 수출입 폐기물의 안전한 관리와 국제 기준에 효율적으로 대응하기 위해 국내 유해 폐기물의 유해특성 분류를 세분화할 필요가 있다. 본 연구에서는 바젤의 유해특성 중 유해특성 기준이 마련되어 있지 않은 독성, 생태독성 등에 대한 국내･외시험방법과 판정기준을 비교･연구하여 국내 실정에 적합한 공정시험기준 및 판정기준(안)을 마련하는데 필요한 기초자료를 확보하고자 수행하였다

특정 중금속에 대한 식물독성(Phytotoxicity)을 파악하기 위해 오염물질로 처리된 수용액에서의 발아실험(Germination Test)이 일반적으로 수행되고 있는데, 그 결과를 토양오염의 조건에 바로 적용할 수 없다는 한계가 존재한다. 이러한 한계를 극복하고자 토양에서의 발아실험 역시 수행되고 있으나, 이러한 실험들의 경우는 특정 오염수준의 대상 토양을 채취하여 해당 오염 정도에서의 식물독성을 측정하는 일회성의 검증에 그칠뿐더러, 토양 내 중금속 오염수준 변화에 따른 식물독성을 파악할 수도 없다. 또한 토양에서의 발아실험에 소요되는 노력 및 비용이 수용액 실험과 비교해 훨씬 크다는 단점 역시 가지고 있다. 유채는 유료 작물로 어디서나 잘 자라고 그 용도가 다양하여 많은 연구가 이루어진 식물 중 하나이며 중금속으로 오염된 토양의 복원 공법 중 하나인 식물정화기술(Phytoremediation)에서도 흔히 사용되는 식물이다. 또한 수확된 씨앗을 이용하여 바이오디젤(Biodiesel) 생산원료로 이용할 수 있는 장점이 있어 식물정화기술 분야에서 연구가 활발하게 진행되고 있는 식물종이다. 따라서 본 연구의 목적은 서로 다른 상(相, phase)인 수용액과 토양에서 Pb, Ni과 As이 유채에 미치는 영향을 확인하고 그 두 상의 차이 및 상관관계를 조사하여, 대상 식물의 수용액 상 발아실험 결과만을 통해 토양에서의 중금속 농도 및 독성을 추정하기 위한 방법을 제안하고자 하였다.

치매유발제인 알루미늄(aluminum, Al)에 대한 세포독성과 이에 대한 쇠비름(Portulaca oleracea L., PO)추출물의 영향을 배양 신경교종세포(C6 glioma)를 재료로 항산화 측면에서 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 본 연구에서 염화알루미늄(AlCl3)을 배양 C6 glioma세포에 처리한 결과 처리 농도에 비례하여 세포생존율을 유의하게 감소시킴으로서 세포독성을 나타냈으며 XTT50값이 100uM 이상으로 나타남으로서 중간독성(mid-toxic)인 것으로 나타났다. 한편, 항산화제인 vitamin E는 AlCl3에 의하여 감소된 세포생존율을 유의하게 증가시킴으로서 AlCl3에 의한 세포독성을 방어하였다. 한편, AlCl3의 세포독성에 대한 PO추출물의 영향에 있어서, PO추출물은 AlCl3에 의하여 감소된 세포생존율을 유의하게 증가시킴으로서 AlCl3에 의한 세포독성을 방어하였으며, 또한 superoxide dismutase (SOD)-유사활성(SOD-like activity)과 지질과산화(lipid peroxidation, LP)억제능 및 lactate dehydrogenase (LDH)활성 감소를 나타냈다. 이상의 결과에서 AlCl3의 세포독성에 산화적 손상이 관여하고 있으며 PO추출물은 AlCl3에 의한 세포독성을 항산화 측면에서 유효하게 방어하였다. 따라서 PO와 같은 천연추출물은 산화적 손상에 의하여 매개되는 치매와 같은 병변의 예방이나 치유를 위한 소재로서의 활용성이 클 것으로 생각된다.

Copper Chloride (CuCl2)는 수계생물에 매우 강한 독소로 작용한다. 이에 한국 토착 양서류인 무당개구리(Bombina orientalis)의 배아를 이용하여 CuCl2의 독성에 대하여 알아보고자 하였다. 배아 발생 독성 실험, Trypan blue 염색, 동물극 분리체의 예정 중배엽 유도, MTT 분석, real-time PCR을 수행하였다. 결과로, 생존율에 근거한 반수치사농도는 6.50 μM, 기형율에 근거한 반수기형농도는 2.13 μM로 확인되었다. 주요 기형패턴으로는 head malformation, bent tail이 관찰되었고, 3 μM 이상의 농도에서 두부와 미부의 유의적인 성장 저해가 관찰되었다. 10 μM 이상의 농도에서 배아 전체의 세포사멸이 이루어짐을 확인하였다. 동물극 분리체의 길이신장과 길이/폭 비율이 1 μM 이상의 처리군에서 유의적인 감소를 보였다. MTT 분석 결과, 10 μM 이상의 농도에서 유의적인 감소를 보였다. 중배엽 관련 유전자 중 goosecoid, noggin, chordin, follistatin가 1 μM 이상의 처리군에서 유의적인 감소를, epidermal keratin가 10 μM 이상의 농도에서 유의적인 증가를 보였다. Apoptosis 관련 유전자 중 BAK와 BAX는 각각 10 μM 이상의 농도에서 유의적인 감소와 증가를 보였다. 이 연구를 통하여, CuCl2가 무당개구리 배아의 중배엽 관련 유전자의 발현을 저해함으로서, 발생 과정의 장애를 유발하는 것으로 사료된다.

본 연구에서는 도라지 추출물에 대한 세포 독성을 확인하였으며, Aβ에 의한 PC12 세포 독성에 대한 보호효과를 관찰하였다. 또한 도라지 추출물과 도라지 추출물 연양갱을 4주간 강제 경구 투여하여 Morris 수중미로시험에서 도달지점까지의 도달시간이 도라지 추출물 및 도라지 추출물 연양갱 투여에 의해서 모두에서 유의하게 감소하였다. 이와 유사하게 수동회피시험에서도 자극이 있는 어두운 방을 나오는 시간이 도라지 추출물 및 도라지 추출물 연양갱 투여에 의해서 현저하게 감소하였다. 따라서 도라지 추출물 및 도라지 추출물 연양갱은 인지능 개선에 도움을 줄 것으로 생각된다.

This study was performed to investigate the four-week repeated-dose toxicity of the crude antifungal compounds produced by Lactobacillus plantarum AF1 (Lb. plantarum AF1), a lactic acid bacterium isolated from kimchi, in male and female rats. Sprague-Dawley male and female rats were divided into four groups, with 10 animals in each group. The test article was administered once daily by gavage to rats at dosage levels of 0, 500, 1,000, and 2,000 mg/kg/day for four weeks. There were no test-article-related deaths or abnormal clinical signs in both the male and female rats during the observation period. Furthermore, no differences in the body weight changes, food intake and water consumption levels of the control and treatment groups were found. The hematological parameters, serum biochemical analysis results, histopathological examination results and all other findings also showed no significant or dose-dependent changes. There were also no changes in the organ weights upon the administration of the crude antifungal compounds produced by Lb. plantarum AF1. These results suggest that the oral administration of the crude antifungal compounds produced by Lb. plantarum AF1 had no adverse effects up to a dosage level of 2,000 mg/kg in both male and female rats.

피부 자극과 부식 검사에 사용되는 동물실험을 대체하기 위한 방법으로 인공피부가 개발되어 왔다. 최근에 본 연구진은 녹각교를 함유하는 새로운 인공피부를 구축하였다. 현재 연구에서는 녹각교를 포함하는 인공피부를 사용하여 물질의 독성도 검사를 수행하였다. 그리하여 sodium dodecylsulfate (SDS) 또는 sodium carbonate를 인공피부에 도포하였고 표피의 손상 정도를 H&E와 면역조직화학 염색을 통하여 평가하였다. 인공피부의 표피는 SDS와 sodium carbonate에 의해 농도 의존적으로 영향을 받았다. 더 나아가 이들 물질에 의하여 p63의 발현이 감소하였다. 그러므로 녹각교를 함유하는 인공피부는 동물실험을 대체할 수 있는 모델로써 사용될 수 있고 in vitro에서 자극과 부식 검사 시험법의 발전에 도움을 줄 것으로 예상된다.