Berberine is one of alkaloids extracted from Phellodendri Cortex or Coptidis Rhizoma and has extensively used as an antibacterial and antidiarrheal drug. In order to increase the bioavailability of berberine preparation, berberine pamoate was synthesized and investigated on its usage in vitro and in vivo. Berberine was more rapidly extracted from herbal plants by hot water extraction method than soxhlet extraction method. Berberine pamoate was easily synthesized from berberine hydrochloride and potassium pamoate solution and identified using the infrared spectrum. Quantitative analysis of berberine was possible in methanol solution by fluorometric determination. The dissolution rate of berberine pamoate was more decreased than that of berberine hydrochloride in simulated gastric fluid and simulated intestinal fluid. The remaining proportion of berberine pamoate in the small intestine of rat was maintained at high concentration for a long time as compared with that of berberine hydrochloride.
본 연구에서는 berberine이 세포성 면역에 미치는 효과를 보기위하여 림프구증식과 GM-CSF생성을 보고자 하였다. 마우스 비장세포에 berberine을 작용시켰을 때 저농도에서 세포성장을 촉진함으로서 림프구증식에 자극제로서의 역할을 담당할 것으로 보인다. GM-CSF의 생성은 berberine 단독처리에 의해서 증가됨으로서 GM-CSF생성의 증가로 인한 세포성 면역반응의 상승이 예상되고 LPS나 Con A에 의한 GM-CSF의 생성을 저해함으로서 과도한 GM-CSF생성을 중간에서 차단할 것으로 보인다. 따라서 이러한 결과들은 앞으로의 추가적인 연구결과들이 있게 되면 임상에서의 면역요법과 항염증작용에 berberine이 이용될 가능성을 시사한다 하겠다.
The effects of phosphate concentration in the medium, feeding of biosynthetic precursor, and the addition of exogenous berberine on cell growth and berberine production were studied in cell suspension cultures of Thalictrum rugosum. The depletion of phosphate in the medium enhanced the specific productivity up to twofold with significant release of berberine into the medium. Extracellular berberine was 19% of the total in the culture without phosphate while it was 2-5% of total berberine in the culture with even low amounts of phosphate. Precursor feeding was not effective in enhancing alkaloid formation. Initial presence of exogenous berberine did not have much effect on cell growth and alkaloid production. It was found that the cells have the capacity to take up large quantities of berberine. When $500{\;}mg{\cdot}l^{-1}$ of berberine was added exogenously at the beginning, 81% of total berberine was found in the cells.
The purpose of this study was to elucidate the mechanism underlying enhanced radiosensitivity to $^{60}Co\;{\gamma}$-irradiation in human prostate PC-3 cells pretreated with berberine. The cytotoxic effect of the combination of berberine and irradiation was superior to that of berberine or irradiation alone. Cell death and Apoptosis increased significantly with the combination of berberine and irradiation. Additionally, ROS generation was elevated by berberine with or without irradiation. The antioxidant NAC inhibited berberine and radiation-induced cell death. Bax, caspase-3, p53, p38, and JNK activation increased, but activation of Bcl-2, ERK, and HO-1 decreased with berberine treatment with or without irradiation. Berberine inhibited the anti-apoptotic signal pathway involving the activation of the HO-1/NF-${\kappa}B$-mediated survival pathway, which prevents radiation-induced cell death. Our data demonstrate that berberine inhibited the radioresistant effects and enhanced the radiosensitivity effects in human prostate cancer cells via the MAPK/caspase-3 and ROS pathways.
본 연구에서는 berberine이 전염증성사이토카인의 생성에 미치는 효과를 관찰하기 위하여 TNF-$\alpha$, IL-$1{\beta}$, 그리고 IL-6생성을 정량하였다. 마우스 비장세포에 berberine을 작용시켰을 때 TNF-$\alpha$의 생성이 억제되었다. 또한 마우스 생체 내에서 LPS에 의한 TNF-$\alpha$의 상승이 berberine에 의해서 억제됨을 알 수 있었다. IL-$1{\beta}$의 생성에 있어서도 berberine을 고농도(3.0 ${\mu}g/ml$)로 작용시켰을 때 억제되었고 LPS에 의한 IL-$1{\beta}$의 상승이 고농도의 berberine에 의해서 억제되었다. IL-6의 생성은 berberine에 의해서 억제되었으며 낮은 berberine 농도(0.3 ${\mu}g/ml$)에서 LPS에 의한IL-6의 생성이 억제되었다. 따라서 이러한 결과들은 berberine이 TNF-$\alpha$, IL-$1{\beta}$, 그리고 IL-6와 같은 전염증성사이토카인의 생성을 하향 조절할 가능성을 시사한다 하겠다.
본 연구에서는 인간 단핵구 세포인 THP-1 세포를 이용하여 berberine의 항염증 활성을 조사 하였다. Propionibacterium acnes의 감염은 THP-1 세포에서 산화질소(NO)와 $TNF-{\alpha}$, IL-8 및 $IL-1{\beta}$와 같은 전 염증성 사이토카인의 생산을 유도했다. 그러나, P. acnes에 의해 유도된 THP-1 세포에 berberine을 처리했을 때, 전 염증성 사이토카인 및 NO의 생성이 유의하게 감소하였다. 또한 우리는 berberine의 항 염증 기능의 신호 전달 경로를 분석하여 berberine이 P. acnes 유도 세포에서 ERK1/2, JNK 및 p38의 인산화를 억제하고 $NF-{\kappa}B$ p65의 발현 및 핵이동을 억제한다는 것을 발견했다. 이러한 결과로부터 berberine은 인간 단핵구 세포에서 $NF-{\kappa}B$ 및 MAPK 신호 전달 경로를 억제함으로써 항 염증 활성을 효과적으로 발휘할 수 있다고 결론지었다. 또한, 이러한 결과는 P. acnes에 의해 유발된 염증성 질환의 치료를 위해 천연물 소재에서 유래한 알칼로이드 화합물인 berberine을 사용하여 천연 치료제를 개발할 수 있는 가능성을 제시하였다.
Many isoquinoline alkaloids including berberine lower dopamine content by reducing tyrosine hydroxylase (TH) activity and aggravate L-DOPA-induced cytotoxicity in PC12 cells. In this study, the effects of berberine on 6-hydroxydopamine (6-OHDA)-induced cytotoxicity in PC12 cells and on unilateral 6-OHDA-lesioned rat models were investigated. Berberine at 10-30 ${\mu}M$ did not affect cell viability in PC12 cells. However, berberine at concentrations higher than $50{\mu}M$ caused cytotoxicity at 24 h. Berberine (10-50 ${\mu}M$) also enhanced 6-OHDA (10-50 ${\mu}M$)-induced cytotoxicity at 24 h compared to 6-OHDA alone with an apoptotic process. In addition, treatment with berberine (5 and 30 mg/kg, i.p.) for three weeks showed a dopaminergic cell loss in substantia nigra of 6-OHDA-lesioned rats: 30 mg/kg berberine was more intensive cytotoxic. The levels of dopamine were also decreased by berberine (5 and 30 mg/kg) in the ipsilateral substantia nigra of 6-OHDA-lesioned rats. These results suggest that berberine aggravated 6-OHDA-induced cytotoxicity in PC12 cells and treatment with berberine (5 and 30 mg/kg) in 6-OHDA-lesioned rats also enhanced the degeneration of dopaminergic cell death and the decrease in dopamine levels in substantia nigra. Therefore, the long-term L-DOPA therapeutic patients with isoquinoline compounds including berberine may need to be checked for the adverse symptoms.
Berberine은 전통적인 중의약재로 이용되어지는 isoquinoline alkaloid로 황련, 황백과 같은 식물에서 주로 추출되며, 약리효과로는 항암, 항염, 항균과 같은 다양한 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나 간암세포에서 berberine의 산화적 스트레스에 의한 세포사멸기전에 대해서는 아직 밝혀진 바 없다. 따라서 본 연구는 사람의 간암세포인 HepG2 세포에서 berberien의 세포사멸기전에 reactive oxygen species(ROS)와 MAP kinase의 연관성을 조사하였다. Berberine은 HepG2 세포에서 처리 시간과 농도에 의존적으로 세포독성효과를 보였으며, $LD_{50}$은 berberine(50 ${\mu}M$) 처리 후 48시간에서 관찰 되었고, 세포고사의 특징인 핵의 응축 및 분절, DNA의 분절이 확인되었다. 또한 berberine에 의해 caspase-3, p53, p38 그리고 Bax의 발현이 현저하게 증가된 반면, anti-apoptotic 신호기전인 Bc1-2의 발현은 감소되었다. 이와 더불어 세포 내 nitric oxide(NO)와 ROS의 생성도 증가되었다. 본 연구 결과 HepG2 세포에서 berberine은 산화적 스트레스인 ROS와 NO의 생성을 유발하고 p38 MAP kinase와 p53의 인산화를 유도하였으며 미토콘드리아에서 Bcl-2의 감소와 bax의 증가, caspase-3의 활성을 경유하여 DNA의 손상을 통한 세포고사가 이루어지는 것을 확인 하였다.
Park, Hye-Seo;Kim, Eun-Hee;Sung, Yoon-Hui;Kang, Mi-Ran;Chung, In-Kwon;Cheong, Chae-Joon;Lee, Weon-Tae
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제25권4호
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pp.539-544
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2004
The ability of protoberberine alkaloids, berberine and berberrubine, to act as topoisomerase II poisons is linked to the anti-cancer activity. Minor alterations in structure have a significant effect on their relative activity. Berberine, which has methoxy group at the 19-position, is significantly less potent than berberrubine. Several observations support non-specific binding to HP14 by the berberine: (i) nonspecific upfield changes in $^1H$ chemical shift for protons of the berberine; (ii) the broadening of imino protons of HP14 upon binding of the berberine; (iii) very small increases in duplex melting temperature in the presence of the berberine. Our results reveal that substitution of a hydroxyl group to a methoxy group on the 19-position, thereby converting the berberrubine to the berberine is associated with a non-specific DNA binding affinity and a reduced topoisomerase II poisoning. The presence of a bulky 19-methoxy substituent decreases intercalating properties of berberine and makes it inactive as topoisomerase II poison.
Various culture conditions for cell growth and berberine production in cork tree (Phellodendron amurense Rupr.) were investigated. Callus was induced from cambium tissue of cork tree, and cultured on LS liquid medium supplemented with 0.5 mg/1 2,4-D, 0.1mg/1 BA, and 3% sucrose. Several factors enhancing berberine production and cell growth in cork tree cell cultures were found. Some of them enhanced both cell growth and berberine production, but others resulted in a decoupling of cell growth and berberine production with significant in the specific levels. High level of nitrate (80mM), high level of phosphate (8.98mM), and sucrose (7%), 1.0mg/l IAA were effective in berberine production, whereas low level of nitrate (40mM), and phosphate (2.25mM), and high level of sucrose (7%) in the medium were effective in cell growth. Two stage culture(first stage for cell growth, and second stage for berberine production) increased berberine production almost twice (5.06mg/g dry weight) as much as single stage cultures in berberine production.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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