• 생명과학회지
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• 제18권6호
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• pp.796-803
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• 2008

알츠하이머 질환은 신경퇴행성질환으로 노령인구에서 뿐만 아니라 $30{\sim}60$세 사이에서도 상염색체성우성형으로 발생하여 사회문제로 대두되고 있으며 발병기전도 명확하게 규명되지 않은 상태이다. 따라서 이 연구에서는 hAPP695sw 돌연변이를 neuron-specific enolase (NSE) 유전자의 프로모터 조절 하에 연결시킨 융합 유전자(pNSE/APP695sw fusion gene)를 과 발현시킨 알츠하이머 질환 모델생쥐를 대상으로 16주간 지구성 운동에 따른 알츠하이머 질환 모델생쥐의 인지능력의 변화와 주병변인 $A{\beta}-42$ 단백질과 함께 GLUT-1, BDNF, HSP-70 단백질의 발현량을 분석하였다. 그 결과 지구성 운동은 APPsw 알츠하이머 질환 모델생쥐의 인지능력을 개선시키는데 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났으며 이러한 인지능력의 개선은 알츠하이머 질환의 주 병변인 뇌의 $A{\beta}-42$ 감소뿐만 아니라 BDNF, GLUT-1과 HSP-70 단백질의 발현 증가와 관련이 있음을 확인하였다. 따라서 지구성 운동은 약물 처치 이외에 알츠하이머 질환을 예방하거나 지연시킬 수 있는 전략적인 방법으로 활용할 수 있음을 알 수 있다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제32권3호
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• pp.301-308
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• 2024

Alzheimer's disease (AD) is a progressive and irreversible neurodegenerative disorder characterized by extracellular amyloid plaques composed of amyloid β-peptide (Aβ). Studies have indicated that Ca²⁺ dysregulation is involved in AD pathology. It is reported that decreased capacitative Ca²⁺ entry (CCE), a refilling mechanism of intracellular Ca²⁺, resulting in increased Aβ production. In contrast, constitutive activation of CCE could decrease Aβ production. Panax ginseng Meyer is known to enhance memory and cognitive functions in healthy human subjects. We have previously reported that some ginsenosides decrease Aβ levels in cultured primary neurons and AD mouse model brains. However, mechanisms involved in the Aβ-lowering effect of ginsenosides remain unclear. In this study, we investigated the relationship between CCE and Aβ production by examining the effects of various ginsenosides on CCE levels. Aβ-lowering ginsenosides such as Rk1, Rg5, and Rg3 potentiated CCE. In contrast, ginsenosides without Aβ-lowering effects (Re and Rb2) failed to potentiate CCE. The potentiating effect of ginsenosides on CCE was inhibited by the presence of 2-aminoethoxydiphenyl borate (2APB), an inhibitor of CCE. 2APB alone increased Aβ42 production. Furthermore, the presence of 2APB prevented the effects of ginsenosides on Aβ42 production. Our results indicate that ginsenosides decrease Aβ production via potentiating CCE levels, confirming a close relationship between CCE levels and Aβ production. Since CCE levels are closely related to Aβ production, modulating CCE could be a novel target for AD therapeutics.

• Journal of Ginseng Research
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• 제42권4호
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• pp.401-411
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• 2018

Longevity in medicine can be defined as a long life without mental or physical deficits. This can be prevented by Alzheimer's disease (AD). Current conventional AD treatments only alleviate the symptoms without reversing AD progression. Recent studies demonstrated that Panax ginseng extract improves AD symptoms in patients with AD, and the two main components of ginseng might contribute to AD amelioration. Ginsenosides show various AD-related neuroprotective effects. Gintonin is a newly identified ginseng constituent that contains lysophosphatidic acids and attenuates AD-related brain neuropathies. Ginsenosides decrease amyloid ${\beta}$-protein ($A{\beta}$) formation by inhibiting ${\beta}$- and ${\gamma}$-secretase activity or by activating the nonamyloidogenic pathway, inhibit acetylcholinesterase activity and $A{\beta}$-induced neurotoxicity, and decrease $A{\beta}$-induced production of reactive oxygen species and neuro-inflammatory reactions. Oral administration of ginsenosides increases the expression levels of enzymes involved in acetylcholine synthesis in the brain and alleviates $A{\beta}$-induced cholinergic deficits in AD models. Similarly, gintonin inhibits $A{\beta}$-induced neurotoxicity and activates the nonamyloidogenic pathway to reduce $A{\beta}$ formation and to increase acetylcholine and choline acetyltransferase expression in the brain through lysophosphatidic acid receptors. Oral administration of gintonin attenuates brain amyloid plaque deposits, boosting hippocampal cholinergic systems and neurogenesis, thereby ameliorating learning and memory impairments. It also improves cognitive functions in patients with AD. Ginsenosides and gintonin attenuate AD-related neuropathology through multiple routes. This review focuses research demonstrating that ginseng constituents could be a candidate as an adjuvant for AD treatment. However, clinical investigations including efficacy and tolerability analyses may be necessary for the clinical acceptance of ginseng components in combination with conventional AD drugs.

• 대한의생명과학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-8
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• 2015

Alzheimer's disease is a common form of dementia occurring among the elderly population and can be identified by symptoms such as cognition impairments, memory loss and neuronal dysfunction. Alzheimer's disease was found to be caused by the deposition of $\beta$-amyloid plaques and neurofibrillary tangles. In addition, mutation in the APP (Amyloid precursor protein), Presenilin 1 (PSEN1) and Presenilin 2 (PSEN2) genes were also found to contribute to Alzheimer's disease. Since the potential conformational diagnosis of Alzheimer's disease requires histopathological tests on brain through autopsy, potential early diagnosis still remains challenging. In recent years, several researches have proposed the use of biomarkers for early diagnosis. In cerebrospinal fluid (CSF), $\beta$-amyloid(1-42), phosphorylated-tau and total tau were suggested to be effective biomarkers for Alzheimer's disease diagnosis. However, a single biomarker might not be sufficient for potential diagnosis of Alzheimer's disease. Thus, the use of RNA interference (RNAi) through microRNAs (miRNAs) has been proposed by several researchers for simultaneous analysis of several biomarkers using microarray technology. These miRNA based biomarkers can be analysed from both blood and CSF, but miRNAs from blood are advantageous over CSF as they are non-invasive and simple for collection. Moreover, the RNAi based therapeutics by siRNA (short interference RNA) or shRNA (short hairpin RNA) have also been proposed to be effective in the treatment of Alzheimer's disease. This review describes the promising application of RNAi technology in therapeutics and as a biomarker for both Alzheimer's disease diagnosis and treatment.

• Molecules and Cells
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• 제42권6호
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• pp.480-494
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• 2019

Aggregates of disease-causing proteins dysregulate cellular functions, thereby causing neuronal cell loss in diverse neurodegenerative diseases. Although many in vitro or in vivo studies of protein aggregate inhibitors have been performed, a therapeutic strategy to control aggregate toxicity has not been earnestly pursued, partly due to the limitations of available aggregate models. In this study, we established a tetracycline (Tet)-inducible nuclear aggregate (${\beta}23$) expression model to screen potential lead compounds inhibiting ${\beta}23$-induced toxicity. High-throughput screening identified several natural compounds as nuclear ${\beta}23$ inhibitors, including peucedanocoumarin III (PCIII). Interestingly, PCIII accelerates disaggregation and proteasomal clearance of both nuclear and cytosolic ${\beta}23$ aggregates and protects SH-SY5Y cells from toxicity induced by ${\beta}23$ expression. Of translational relevance, PCIII disassembled fibrils and enhanced clearance of cytosolic and nuclear protein aggregates in cellular models of huntingtin and ${\alpha}$-synuclein aggregation. Moreover, cellular toxicity was diminished with PCIII treatment for polyglutamine (PolyQ)-huntingtin expression and ${\alpha}$-synuclein expression in conjunction with 6-hydroxydopamine (6-OHDA) treatment. Importantly, PCIII not only inhibited ${\alpha}$-synuclein aggregation but also disaggregated preformed ${\alpha}$-synuclein fibrils in vitro. Taken together, our results suggest that a Tet-Off ${\beta}23$ cell model could serve as a robust platform for screening effective lead compounds inhibiting nuclear or cytosolic protein aggregates. Brain-permeable PCIII or its derivatives could be beneficial for eliminating established protein aggregates.

• 한국식품과학회지
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• 제51권4호
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• pp.379-392
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• 2019

본 연구에서는 갑주백목 에탄올 추출물(ethanolic extraction from Diospyros kaki (Gabjubaekmok))을 이용하여 in vitro 항산화 활성과 더불어 $A{\beta}$로 유도된 인지기능 저하를 갖는 마우스 모델에서 인지기능 및 뇌 신경세포 보호 효과를 검증하였다. 갑주백목 추출물은 양성대조군과 비교하여 우수한 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거활성($IC_{50}=83.30$, $403.88{\mu}g/mL$) 및 MDA 생성 억제 활성($IC_{50}=62.10{\mu}g/mL$)을 보여주었고, in vitro 아세틸콜린 분해효소 억제 활성은 $312.82{\mu}g/mL$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었다. 또한, MC-IXC 뇌 신경세포에 과산화수소를 처리하여 산화적 스트레스를 유발시킨 뇌 신경세포 사멸에 대해 보호 효과를 나타냈다. 갑주 백목 추출물의 인지기능 개선 효과를 확인하기 위하여 $A{\beta}$를 사용하여 인지기능 장애 마우스 모델을 수립하였으며, Y-미로, 수동 회피 및 Morris 수중 미로 실험과 같은 행동실험을 통해 인지 및 기억능력에 대한 개선 효과를 나타냈다. 이후 마우스 뇌조직에서의 아세틸콜린 함량의 증가 및 아세틸콜린 분해효소의 활성을 억제함으로써 cholinergic 시스템을 보호하였고, SOD, 환원형 GSH 및 MDA 함량 측정을 통해 항산화 시스템을 개선시켜줌을 확인하였다. 더불어 뇌 조직의 미토콘드리아에서 ROS의 생성 억제, MMP 보호 및 ATP 함량을 회복시켜주었으며, western blot 분석을 통해 $TNF-{\alpha}$와 같은 염증성 사이토카인을 억제시켜 줌으로써 면역반응에 관여하는 JNK의 인산화를 감소시키고 Akt 신호전달을 활성화시켜 세포자동 사멸화를 억제시키는 것으로 확인되었다. 마지막으로 HPLC 분석을 통해서 갑주백목의 주요 생리활성물질이 갈산으로 확인되었다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 갑주백목 에탄올 추출물은 뇌 조직에서의 cholinergic 및 항산화 시스템 보호효과를 통해 $A{\beta}$ 처리에 대하여 학습 및 기억 능력을 개선 시킬 수 있는 천연 소재로서의 가능성뿐만 아니라 $A{\beta}$ 및 과산화수소로부터 유발된 산화적 스트레스의 환경에서 뇌신경세포를 보호함으로써 알츠하이머성 질환과 같은 퇴행성 뇌신경질환을 예방할 수 있는 고부가가치 건강기능식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제51권2호
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• pp.160-168
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• 2019

AD는 뇌의 신경세포 사멸뿐만 아니라 학습 및 기억능 소실을 초래하는 퇴행성 뇌 질환이며, 기억과 관련된 주요 뇌 구역인 해마(hippocampus)는 콜린성 조절(cholinergic modulation)에 의해 영향을 받는다(Konishi 등, 2015). AD 병인에 대한 다양한 해석과 설명이 있으나 크게는 amyloid cascade hypothesis과 함께 cholinergic hypothesis가 주류를 이루고 있다. 몇몇의 연구에서 ChAT 합성, ACh 분비, nicotin 및 muscarinic 수용체 감소가 AD 뇌의 대뇌피질과 해마에서 관찰되어(Tata 등, 2014) 퇴행성 뇌질환에서의 중요성이 제시되었고, 이를 배경으로 한 acetylcholinesterase inhibitors (AChEI)가 AD 증상 완화의 목적으로 미국 FDA로부터 승인되어 시판되고 있다. 본 연구에서는 인삼의 활성 성분인 진세노사이드가 다량 함유된 PGBC가 $A{\beta}42$로 유도된 치매 모델에서 뇌세포 보호, ACh 분비 증가, 학습력/기억력 증가, ChAT 발현 증가를 확인하여 인삼열매 추출물의 치매 적용 여부를 확인하고자 하였다. 결과에서 언급한 바와 같이 PGBC는 익기 직전의 4년근 인삼 열매에 추출 및 발효 단계를 추가하여 확보된 물질로서, $A{\beta}42$ 섭취, 제거 및 ACh 분비 촉진 활성이 있는 Re, Rd, Rg3 함량이 증가되어(Kim 등, 2014; Jang 등, 2015), PGBC 자체로서 치매 인자에 대한 조절 효능이 예측되었다. 특히, 7증 7포 및 발효과정을 거친 이중가공 인삼 열매 추출물이 비 발효 증포 추출물에 비해 Rg3가 현저히 증가하는 사전 연구결과와 Rg3가 $A{\beta}42$ 제거 활성을 가지는 것으로 확인된 결과를 종합할 때 PGBC 투여가 AD 증상 완화의 조절자 역할을 할 것으로 생각된다(Kim 등, 2013; Jang 등 2015). 본 연구에 따르면, 마우스 치매 모델에 PGBC 처리 시 PAT 및 Morris water-maze test를 통해 대조군 대비 유의한 수준의 인지능력 개선, ACh 합성을 유도하는 ChAT 유전자 발현 증가, ACh 분비량 증가 등이 확인되어 전체적인 인지능 개선에 극적인 영향을 준 것으로 판단된다. 특히 $A{\beta}42$를 뇌 실로 주입(intracranial injection) 하여 나타나는 뇌세포 손상이 PGBC 투여를 통해 보호된 것으로 사료되었으며, 이는 주요 뇌세포 중 하나인 성상세포에서 관찰되는 GFAP 분석을 통해 확인되었다. 뇌 균질액을 이용한 AChE 활성 연구에서도 PGBC가 AChE를 현저하게 저해하는 것으로 확인되어, AD 환자에게 처방이 가능한 2대 의약품 군중 하나인 시냅스 내 신경전달물질 ACh bioavailability 증가 목적의 처방 보조요법 적용이 기대된다(${\check{C}}olovi{\acute{c}}$ 등, 2013). 결론적으로, 본 연구에 사용된 PGBC는 학습 및 기억력을 개선하는 활성물질을 포함하고 있어 1차적인 퇴행성 뇌질환 보조재로서 직간접적인 대증요법 역할과 2차적으로는 뇌 세포 보호를 통한 질병 악화 지연 소재로 개발이 기대되며, 보다 심도 있는 기전연구를 통해 천연물 신소재 개발도 가능할 것으로 사료된다.

• 생약학회지
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• 제53권2호
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• pp.102-110
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• 2022

Alzheimer's disease (AD) is the most common form of dementia, and the accumulation of β-amyloid (Aβ) in the brain triggers AD, followed by hyperphosphorylation of tau protein, neurofibrillary tangles, and synapses loss, neuronal cell death, and cognitive decline occur in a chain. In APPswe neuronal cell line, 50 ㎍/ml of Campbell early (Vitis labruscana B.) leaves 50% ethanol extract (VLL) treatment inhibited the secretion of Aβ1-42 by about 63% and the secretion of Aβ1-40 by about 50%. VLL did not target the enzymatic activity of the amyloidogenic pathway and decreased the protein expression of APP. As a result of RT-qPCR (Reverse transcription-quantitative real-time PCR) of the APPswe cell line treated with VLL, it is thought that the protein expression of APP was reduced by inhibiting the transcription process of the APP gene. In addition, VLL inhibited acetylcholinesterase (AChE) enzyme activity in vitro by 27.6% and 54.7%, respectively, at 50 and 100 ㎍/ml concentrations. We found that VLL inhibited the production of Aβ, a dementia-inducing substance, by suppressing the transcription of the APP gene, and that VLL inhibited AChE activity. We suggest that VLL has the potential as a natural drug material that modulates the alleviation of dementia symptoms.

• 한국축산식품학회지
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• 제33권2호
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• pp.258-267
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• 2013

각 돈피추출물의 수율과 단백질함량은 고분자 PS 처리구에서 높은 함량을 나타내었으며, 특히 단백질 함량은 저분자 LPS 처리구에 비해 유의적으로 높았고, 약 10배 정도의 높은 단백질 함량을 나타내었다(p<0.05). 항산화활성 측정결과 처리 농도가 증가할수록 높은 항산화 활성을 나타내었으며(p<0.05), 특히 고분자 PS 처리구에 비해 저분자 LPS 처리구에서 유의적으로 높은 효과를 나타내었다. ORAC 활성은 LPS 농도 1 mg/mL일 때, $141.39{\mu}M$ TE/g의 높은 활성을 나타내었다. 각 돈피추출물을 신경모세포종 SH-SY5Y 세포에 고농도로 처리한 결과 세포에 독성을 나타내지 않았다. 신경세포에 과산화수소를 처리하여 유발시킨 산화적 스트레스에 대한 PS와 LPS의 신경세포 보호효과를 확인한 결과, 모든 처리구에서 농도 의존적으로 세포 보호효과를 나타내었다. 특히 저분자인 LPS 처리구 농도 $100{\mu}g/mL$일 때, 86.45%의 세포생존율을 보였으며 $H_2O_2$ 대비 29.98%의 신경세포보호효과를 나타내었다. 독성 단백질인 $A{\beta}_{1-42}$를 처리하여 신경세포 보호효과를 확인한 결과, 고분자 PS 처리구보다는 저분자인 LPS 처리구 농도 $100{\mu}g/mL$일 때, 82.01%의 생존율을 보였으며 $A{\beta}_{1-42}$ 대비 14.38%의 신경세포보호효과를 나타내었다(p<0.05). AChE 저해효과를 확인해 본 결과, 고분자 PS 처리구에서는 거의 효과가 나타나지 않았으나, 저분자인 LPS 처리구에서는 농도 의존적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 농도 100 mg/mL일 때 33.62%의 높은 저해 효과를 나타내었다. 따라서 본 연구결과 돈피에서 분리한 3 kDa 이하의 저분자 효소분해물인 LPS는 높은 항산화 활성을 나타내었고, $H_2O_2$와 $A{\beta}_{1-42}$로 유발시킨 산화스트레스에 대한 신경세포 보호효과 및 AChE 저해 효과를 나타내어 향후 항산화 활성 및 신경세포보호를 위한 축산식품 소재로 이용 가능성이 있을 것으로 판단된다.

• 한국생물물리학회:학술대회논문집
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• 한국생물물리학회 2003년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.47-47
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• 2003

The presenilin 1 (PS1) or PS2 is an essential component of the ${\gamma}$-secretase complex, which mediates the intramembrane proteolysis of selected type-I membrane, including the ${\beta}$-amyloid precursor protein (APP) to yield A${\beta}$. Familial Alzheimer's disease (FAD)-associated mutations in presenilins give rise to an increased production of a highly amyloidogenic A${\beta}$42. In addition to their well-documented proteolytic function, the presenilins play a role in calcium signaling. We have previously reported that presenilin FAD mutations cause highly consistent alterations in intracellular calcium signaling pathways, which include deficits in capacitative calcium entry (CCE), the refilling mechanism for depleted internal calcium stores. However, molecular basis for the presenilin-mediated modulation of CCE remains to be elucidated. In the present study, whole-cell patch clamp method was used to identify a specific calcium-permeable ion channel current(s) that is responsible for the CCE deficits associated with FAD-linked PS1 mutants. Unexpectedly, both voltage-activated and conventional store depletion-activated calcium currents I(CRAC), were absent in HEK293 cells, which were stably transfected either with wild-type or FAD mutant (L286V, M146L, and delta E9) forms of PS1. Recently, magnesium-nucleotide-regulated metal cation current, or I(MagNum), has been described and appears to share many common properties with I(CRAC) including calcium permeability and inhibitor sensitivity (e.g. 2-APB). We have detected I(MagNum) in all 293 cells tested. Interestingly, FAD mutant 293 cells developed only about half of currents compared to PS1 wild type cells.