The present research work primarily investigated whether spinosin has the potential of improving the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD) driven by β-amyloid (Aβ) overproduction through impacting the procession of amyloid precursor protein (APP). Wild type mouse Neuro-2a cells (N2a/WT) and N2a stably expressing human APP695 (N2a/APP695) cells were treated with spinosin for 24 h. The levels of APP protein and secreted enzymes closely related to APP procession were examined by western blot analysis. Oxidative stress related proteins, such as nuclear factor-erythroid 2-related factor 2 (Nrf2), and heme oxygenase-1 (HO-1) were detected by immunofluorescence assay and western blot analysis, respectively. The intracellular reactive oxygen species (ROS) level was analyzed by flow cytometry, the levels of Aβ1-42 were determined by ELISA kit, and Thioflavin T (ThT) assay was used to detect the effect of spinosin on Aβ1-42 aggregation. The results showed that ROS induced the expression of ADAM10 and reduced the expression of BACE1, while spinosin inhibited ROS production by activating Nrf2 and up-regulating the expression of HO-1. Additionally, spinosin reduced Aβ1-42 production by impacting the procession of APP. In addition, spinosin inhibited the aggregation of Aβ1-42. In conclusion, spinosin reduced Aβ1-42 production by activating the Nrf2/HO-1 pathway in N2a/WT and N2a/APP695 cells. Therefore, spinosin is expected to be a promising treatment of AD.
Objectives : Alzheimer's disease (AD) is characterized by neuronal loss and extracellular senile plaque. Moreover, the cellular actions of ${\beta}$-amyloid (A${\beta}$ play a causative role in the pathogenesis of AD. This study was designed to determine whether Woo-Gui-Um, a commonly used Korean herbal medicine, has the ability to protect cortical and hippocampal neurons against A${\beta}_{25-35}$ neurotoxicity Methods : In the present study, the authors investigated the preventative effects of the water extract of Woo-Gui-Um in a mouse model of AD. Memory impairment was induced by intraventricularly (i.c.v.) injecting A${\beta}_{25-35}$ peptides into mice. Woo-Gui-Um extract was then administered orally (p.o.) for 14 days. In addition, A${\beta}_{25-35}$ toxicity on the hippocampus was assessed immunohistochemically, by staining for Tau, MAP2, TUNEL, and Bax, and by performing an in vitro study in PC12 cells. Results : Woo-Gui-Um extract had an effect to improve learning ability and memory score in the water maze task. Woo-Gui-Um extract had significant neuroprotective effects in vivo against oxidative damage and apoptotic cell death of hippocampal neurons caused by i.c.v. A${\beta}_{25-35}$. In addition, Woo-Gui-Um extract was found to have a protective effect on A${\beta}_{25-35}$-induced apoptosis, and to promote neurite outgrowth of nerve growth factor (NGF)-differentiated PC12 cells. Conclusions : These results suggest that Woo-Gui-Um extract reduces memory impairment and Alzheimer's dementia via an anti-apoptotic effect and by regulating Tau and MAP2 in the hippocampus.
Amyloid beta ($A{\beta}$)-induced neurotoxicity is a major pathological mechanism of Alzheimer's disease (AD). In this study, we investigated the inhibitory effect of L-theanine, a component of green tea (Camellia sinensis) on $A{\beta}_{1-42}$-induced neurotoxicity and oxidative damages of macromolecules. L-theanine inhibited $A{\beta}_{1-42}$-induced generation of reactive oxygen species, and activation of extracellular signal-regulated kinase and p38 mitogenic activated protein kinase as well as the activity of nuclear factor kappa-B. L-theanine also signifi cantly reduced oxidative protein and lipid damage, and elevated glutathione level. Consistent with the reduced neurotoxic signals, L-theanine (10-50 ${\mu}g$/ml) concomitantly attenuated $A{\beta}_{1-42}$ (5 ${\mu}M$)-induced neurotoxicity in SK-N-MC and SK-N-SH human neuroblastoma cells. These data indicate that L-theanine on $A{\beta}$-induced neurotoxicity prevented oxidative damages of neuronal cells, and may be useful in the prevention and treatment of neurodegenerative disease like AD.
Reactive oxygen species(ROS) have been investigated to have pivotal roles on amyloidogenecity of $\beta-amyloidpeptide(A\beta)$, the major component of senile plaques in Alzheimer's disease(AD) brain. Addition of radical scavengers is one of the on-going strategies for therapeutic treatment for AD patients. Hsp104 protein including two ATP binding sites from Saccharomyces cerevisiae, as a molecular chaperone, was known to function as a protector of ROS generation when exposed to oxidative stress in our previous study. This observation has led us to investigate Hsp104 protein as a molecular mediator of $A{\beta}$ aggregation in this study. We have developed a new way of expression for Hsp104 protein using GST-fusion tag. As we expected, formation of $A{\beta}$ aggregate was protected by wild type Hsp104 protein, but not by the two ATP-binding site mutant, based on Thioflavin-T fluorescence. Interestingly, Hsp104 protein was observed to keep $A{\beta}$ from forming aggregates independent of ATP binding. On the other hand, disaggregation of $A{\beta}$ aggregates by wild type Hsp104 was totally dependent on the presence of ATP. On the other hand, mutant Hsp104 with two ATP binding sites altered exhibited no inhibition. Another effective antioxidant, hydrazine analogs of curcumin were also effective in $A{\beta}$ fibrilization as protectors against oxidative stress. Based on these observations we conclude that Hsp104 and curcumin derivatives, as protectors of oxidative stress, inhibit $A{\beta}$ aggregation in virto and can be candidates for therapeutic approaches in cure of some neurodegenerative disease.
Zinc released from excited glutamatergic neurons accelerates amyloid ${\beta}$ (A ${\beta}$) aggregation, underscoring the therapeutic potential of zinc chelation for the treatment of Alzheimer's disease (AD). Zinc can also alter A ${\beta}$ concentration by affecting its degradation. In order to elucidate the possible role of zinc influx in secretase-processed A ${\beta}$ production, SH-SY5Y cells stably expressing amyloid precursor protein (APP) were treated with pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC), a zinc ionophore, and the resultant changes in APP processing were examined. PDTC decreased A ${\beta}$ 40 and A ${\beta}$ 42 concentrations in culture media bathing APP-expressing SH-SY5Y cells. Measuring the levels of a series of C-terminal APP fragments generated by enzymatic cutting at different APP-cleavage sites showed that both ${\beta}$-and ${\alpha}$-cleavage of APP were inhibited by zinc influx. PDTC also interfered with the maturation of APP. PDTC, however, paradoxically increased the intracellular levels of A ${\beta}$ 40. These results indicate that inhibition of secretase-mediated APP cleavage accounts -at least in part- for zinc inhibition of A ${\beta}$ secretion.
Park, Eun-Kyung;Shim, Eun-Shep;Jung, Hyuk-Sang;Sohn, Nak-Won;Sohn, Young-Joo
The Journal of Internal Korean Medicine
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v.29
no.3
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pp.608-620
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2008
Objectives : This study investigated the protective effects of the water extracts of Chongmyung-tang, Polygalae Radix, and Acori Graminei Rhizoma in an in vivo Alzheimer's disease (AD) mouse model. Methods : Memory impairment was induced by an intraventricular injection of $A{\beta}25-35$ peptides and subsequently Chongmyung-tang, Polygalae Radix, or Acori Graminei Rhizoma extract were administered orally for 14days. Results : In the water maze task, Chongmyung-tang, Polygalae Radix, and Acori Graminei Rhizoma extracts improved learning ability during the acquisition period and significantly increased memory scores during the retention period versus $A{\beta}-injected$ controls. Furthermore, the toxicity of $A{\beta}25-35$ on hippocampus was assessed immunohistochemically (Tau, MAP2, TUNEL, Bax) and by in vitro study. Chongmyung-tang, Polygalae Radix, and Acori Graminei Rhizoma demonstrated significant neuroprotective effects against oxidative damage and apoptotic cell death of hippocampal neurons damaged by $A{\beta}25-35$. Conclusions : These results suggested that Chongmyung-tang, Polygalae Radix and Acori Graminei Rhizoma extract improve memory impairment and reduce Alzheimer's dementia via anti-apoptotic effects and by modulating the expressions of Tau and MAP2 protein in the hippocampus.
The blood-brain barrier (BBB) transport of acetylcholinesterase (AChE) inhibitors, donepezil and tacrine suggested to be mediated by choline transport system in our previous study. Therefore, in the present study, we investigated the interaction of other AChE inhibitors, rivastigmine and galantamine with choline transporter at the BBB. The effects of rivastigmine and galantamine on the transport of choline by conditionally immortalized rat brain capillary endothelial cell lines (TR-BBB cells) were characterized by cellular uptake study using radiolabeled choline. The uptake of [$^3H$]choline was inhibited by rivastigmine and galantamine, with $IC_{50}$ values (i.e. concentration necessary for 50% inhibition) for 1.13 and 1.15 mM, respectively. Rivastigmine inhibited the uptake of [$^3H$]choline competitively with $K_i$ of 1.01 mM, but galantamine inhibited noncompetitively. In addition, the efflux of [$^3H$]choline was significantly inhibited by rivastigmine and galantamine. Our results indicated that the BBB choline transporter may be involved in a part of the influx and efflux transport of rivastigmine across the BBB. These findings should be therapeutically relevant to the treatment of Alzheimer's disease (AD) with AChE inhibitors, and, more generally, to the BBB transport of CNS-acting cationic drugs via choline transporter.
Amyloid-${\beta}$ peptide ($A{\beta}$), generated by proteolytic cleavage of the amyloid precursor protein (APP), plays a pivotal role in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). The key step in the generation of $A{\beta}$ is cleavage of APP by beta-site APP-cleaving enzyme 1 (BACE1). Levels of BACE1 are increased in vulnerable regions of the AD brain, but the underlying mechanism is unknown. In the present study, we reported the effects of ferrous ions at subtoxic concentrations on the mRNA levels of BACE1 and a-disintegrin-and-metalloproteinase 10 (ADAM10) in PC12 cells and the cell responses to ferrous ions. The cell survival in PC12 cells significantly decreased with 0 to 0.3 mM $FeCl_2$, with 0.6 mM $FeCl_2$ treatment resulting in significant reductions by about 75%. 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) staining showed that the nuclei appeared fragmented in 0.2 and 0.3 mM $FeCl_2$. APP-${\alpha}$-carboxyl terminal fragment (APP-${\alpha}$-CTF) associations with ADAM10 and APP-${\beta}$-CTF with BACE1 were increased. Levels of ADAM10 and BACE1 mRNA increased in response to the concentrations of 0.25 mM, respectively. In addition, p-ERK and p-Bad (S112, S155) expressions were increased, suggesting that APP-CTF formation is related to ADAM10/ BACE1 expression. Levels of Bcl-2 protein were increased, but significant changes were not observed in the expression of Bax. These data suggest that ion-induced enhanced expression of AMDA10/BACE1 could be one of the causes for APP-${\alpha}/{\beta}$-CTF activation.
Park, Sun-Haeng;Kim, Ji-Hyun;Bae, Sun-Sik;Hong, Ki-Whan;Choi, Byung-Tae;Shin, Hwa-Kyoung
Journal of Life Science
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v.21
no.5
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pp.647-655
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2011
The neurotoxicity of aggregated amyloid ${\beta}$ ($A{\beta}$) has been implicated as a critical cause in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). It can cause neurotoxicity in AD by evoking a cascade of apoptosis to neuron. Here, we investigated the neuroprotective effects of cilostazol, which acts as a phosphodiesterase III inhibitor, on $A{\beta}_{25-35}$-induced cytotoxicity in mouse neuronal cells and cognitive decline in the C57BL/6J AD mouse model via peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-${\gamma}$ activation. $A{\beta}_{25-35}$ significantly reduced cell viability and increased the number of apoptotic-like cells. Cilostazol treatment recovered cells from $A{\beta}$-induced cell death as well as rosiglitazone, a PPAR-${\gamma}$ activator. These effects were suppressed by GW9662, an antagonist of PPAR-${\gamma}$ activity, indicative of a PPAR-${\gamma}$-mediated signaling. In addition, cilostazol and rosiglitazone also restored PPAR-${\gamma}$ activity levels that had been altered as a result of $A{\beta}_{25-35}$ treatment, which were antagonized by GW9662. Furthermore, cilostazol also markedly decreased the number of apoptotic-like cells and decreased the Bax/Bcl-2 ratio. Intracerebroventricular injection of $A{\beta}_{25-35}$ in C57BL/6J mice resulted in impaired cognitive function. Oral administration of cilostazol (20 mg/kg) for 2 weeks before $A{\beta}_{25-35}$ injection and once a day for 4 weeks post-surgery almost completely prevented the $A{\beta}_{25-35}$-induced cognitive deficits, as did rosiglitazone. Taken together, our findings suggest that cilostazol could attenuate $A{\beta}_{25-35}$-induced neuronal cell injury and apoptosis as well as promote the survival of neuronal cells, subsequently improving cognitive decline in AD, partly because of PPAR-${\gamma}$ activation. The phosphodiesterase III inhibitor cilostazol may be the basis of a novel strategy for the therapy of AD.
Kim, Kwang-Jae;Noh, Dong-hee;Han, Seung-Hyup;Cha, Yun-Jun;Kam, Kyung-Yoon
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.1
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pp.477-486
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2020
This study was undertaken to analyze the correlation between depression and memory, by considering the occurrence of ApoE ɛ4 and clinical dementia rating in the elderly with Alzheimer's dementia. This study included 50 participants over 65 years of age, evaluated with CDR 0.5 to 2. We performed CDR, SVLT-E, RCFT, SGDS-K, and ApoE genotyping. Spearman's correlation analysis was used for determining the correlation between depression and memory. The results indicate a significant negative correlation between depression and immediate recall verbal memory in the CDR 1 and 2 without ApoE ɛ4 carrier group (p<0.05). Furthermore, a significant negative correlation was also determined between depression and delayed recall verbal memory in the CDR 1 of the same group. Ed. Notes: The previous sentence already shows this correlation. I suggest this should be deleted from this statement. However, no significant correlation was observed between depression and visual memory. This study found a significant correlation between depression and immediate recall verbal memory. Also, the presence of ApoE ɛ4 indicates a significant correlation between depression and delayed verbal recall memory. Taken together, our results indicate that verbal memory training rather than visual memory training can be more effective in early AD. Also, the treatment of depression will provide a complementary effect.
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