The neurotoxicity of amyloid $\beta(A\beta)$ is associated with an increased production of reactive oxygen species and apoptosis, and it has been implicated in the development of Alzheimer's disease. While(-)-epigallocatechin-3-gallate(EGCG) suppresses $A\beta$-induced apoptosis, the mechanisms underlying this process have yet to be completely clarified. This study was designed to investigate whether EGCG plays a neuroprotective role by activating cell survival system such as protein kinase C(PKC), extracellular-signal-related kinase(ERK), c-Jun N-terminal kinase(JNK), and anti-apoptotic and pro-apoptotic genes in SH-SY5Y human neuroblastoma cells. One ${\mu}M\;A{\beta}_{1-42}$ decreased cell viability, which was correlated with increased DNA fragmentation evidenced by DAPI staining. Pre-treatment of SH-SY5Y neuroblastoma cells with EGCG($1{\mu}M$) significantly attenuated $A{\beta}_{1-42}$-induced cytotoxicity. Potential cell signaling candidates involved in this neuroprotective effects were further examined. EGCG restored the reduced PKC, ERK, and JNK activities caused by $A{\beta}_{1-42}$ toxicity. In addition, gene expression analysis revealed that EGCG prevented both the $A{\beta}_{1-42}$-induced expression of a pro-apoptotic gene mRNA, Bad and Bax, and the decrease of an anti-apoptotic gene mRNA, Bcl-2 and Bcl-xl. These results suggest that the neuroprotective mechanism of EGCG against $A{\beta}_{1-42}$-induced apoptotic cell death includes stimulation of PKC, ERK, and JNK, and modulation of cell survival and death genes.
Heo, Hye Jin;Park, So Youn;Lee, Yi Sle;Shin, Hwa Kyoung;Hong, Ki Whan;Kim, Chi Dae
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제24권4호
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pp.299-310
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2020
Alzheimer's disease (AD) is a multi-faceted neurodegenerative disease. Thus, current therapeutic strategies require multitarget-drug combinations to treat or prevent the disease. At the present time, single drugs have proven to be inadequate in terms of addressing the multifactorial pathology of AD, and multitarget-directed drug design has not been successful. Based on these points of views, it is judged that combinatorial drug therapies that target several pathogenic factors may offer more attractive therapeutic options. Thus, we explored that the combination therapy with lower doses of cilostazol and aripiprazole with add-on donepezil (CAD) might have potential in the pathogenesis of AD. In the present study, we found the superior efficacies of donepezil add-on with combinatorial mixture of cilostazol plus aripiprazole in modulation of expression of AD-relevant genes: Aβ accumulation, GSK-3β, P300, acetylated tau, phosphorylated-tau levels, and activation of α-secretase/ADAM 10 through SIRT1 activation in the N2a Swe cells expressing human APP Swedish mutation (N2a Swe cells). We also assessed that CAD synergistically raised acetylcholine release and choline acetyltransferase (CHAT) expression that were declined by increased β-amyloid level in the activated N2a Swe cells. Consequently, CAD treatment synergistically increased neurite elongation and improved cell viability through activations of PI3K, BDNF, β-catenin and α7-nicotinic cholinergic receptors in neuronal cells in the presence of Aβ1-42. This work endorses the possibility for efficient treatment of AD by supporting the synergistic therapeutic potential of donepezil add-on therapy in combination with lower doses of cilostazol and aripiprazole.
Kim Hye Sun;Lee Jun Ho;Kim Eun Mee;Lee Jean Pyo;Suh Yoo Hun
한국환경성돌연변이발암원학회지
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제25권1호
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pp.19-24
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2005
The Swedish double mutation (KM670/671NL) of amyloid precursor protein (Swe-APP) is associated with early-onset familial Alzheimer's disease (FAD) and increases amyloid beta peptide production. Although APP/A/3 mediated neurotoxicity is observed both in vitro and in vivo, the relationship between mutant APP expression, A/3 production, and neuronal death observed in the brains of FAD patients remains to be elucidated. In this study, we investigated the mechanisms of Swe-APP-induced cell death in HEK293 and NGF-differentiated PC 12 cells. We found that the expression of Swe-APP induced cytochrome C relase, activation of caspase 3 in HEK 293 and NGF-differentiated PC 12 cells. We also show that the reactive oxygen species (ROS) was detected in Swe-APP expressing HEK 293 cells and NGF-differentiated PC 12 cells and that pretreatment with vitamine E attenuated the cellular death, cytochrome C release induced by Swe-APP expression, indicating the involvement of free radical in these processes. These results suggest one of possible apoptotic mechanisms of Swe-APP which could occur through cytochrome C release from mitochondria and this apoptosis inducing effects could be at least in part, due to ROS generation by Swe-APP expression.
Kim, Min Jeong;Jung, Ji Eun;Lee, Sanghyun;Cho, Eun Ju;Kim, Hyun Young
Nutrition Research and Practice
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제15권2호
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pp.173-186
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2021
BACKGROUD/OBJECTIVES: Alzheimer's disease (AD) is the most common cause of dementia in the elderly. Due to the increased incidence of dementia, there is a corresponding increase concerning the importance of AD. In this study, we investigated the protective effects conferred by Zizyphus jujuba (Zj) and Zizyphus jujuba fermented by yeast (Zj-Y), on cognitive impairment in an AD mouse model. MATERIALS/METHODS: AD was induced by injecting amyloid beta25-35 (Aβ25-35) in ICR mice, and subsequently 200 mg/kg Zj or Zj-Y was administered daily for 14 days. The cognitive ability of AD mice was observed through behavioral experiments in T-maze, novel object recognition, and Morris water maze tests. We subsequently measured the levels of malondialdehyde (MDA), nitric oxide (NO), aspartate aminotransferase, and alanine aminotransferase in either tissues or serum. RESULTS: In behavioral tests, deterioration was revealed in the short- and long-term learning and memory functions in the Aβ25-35-injected control group compared to the normal group, indicating that Aβ25-35 injection impairs cognitive functions. However, administration of Zj and Zj-Y improved cognitive function in mice, as compared to the Aβ25-35-injected control mice. In addition, the Aβ25-35 induced elevations of MDA and NO in the brain, kidney, and liver were suppressed after exposure to Zj and Zj-Y. Especially, Zj-Y showed stronger scavenging effect against MDA and NO, as compared to Zj. CONCLUSIONS: Results of the present study indicate that Zj-Y exerts a protective effect on cognitive impairment and memory dysfunction, which is exerted by attenuating the oxidative stress induced by Aβ25-35.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Inonotus obliquus has been used as antidiabetic herb around the world, especially in the Russian and Scandinavian countries. Diabetes is widely believed to be a key factor in Alzheimer's disease (AD), which is widely considered to be type III diabetes. To investigate whether I. obliquus can also ameliorate AD, it would be interesting to identify new clues for AD treatment. We tested the anti-AD effects of raw Inonotus obliquus polysaccharide (IOP) in a mouse model of AD (3×Tg-AD transgenic mice). MATERIALS/METHODS: SPF-grade 3×Tg-AD mice were randomly divided into three groups (Control, Metformin, and raw IOP groups, n = 5 per group). β-Amyloid deposition in the brain was analyzed using immunohistochemistry for AD characterization. Gene and protein expression of pertinent factors of the ubiquitin-proteasome system (UPS) was determined using real-time quantitative polymerase chain reaction and Western blotting. RESULTS: Raw IOP significantly reduced the accumulation of amyloid aggregates and facilitated UPS activity, resulting in a significant reduction in AD-related symptoms in an AD mouse model. The presence of raw IOP significantly enhanced the expression of ubiquitin, E1, and Parkin (E3) at both the mRNA and protein levels in the mouse hippocampus. The mRNA level of ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase isozyme L1, a key factor involved in UPS activation, also increased by approximately 50%. CONCLUSIONS: Raw IOP could contribute to AD amelioration via the UPS pathway, which could be considered as a new potential strategy for AD treatment, although we could not exclude other mechanisms involved in counteracting AD processing.
본 논문에서는 스코폴레틴이 알츠하이머병 신경염증보호제로서의 가능성을 제안하기 위해 미세아교세포 BV-2에서 아밀로이드베타 올리고머(Aβ1-42)로 유도된 염증을 억제하는지 확인하였다. 또한, 염증관련 사이토카인 및 염증매개인자가 어떠한 메커니즘으로 조절되는지 확인하였다. 알츠하이머병은 가장 흔한 신경 퇴행성 질환이지만, 특정 병인을 알 수 없는 질환이며, 이를 해결하기 위해 많은 연구에서 노력을 기울이고 있다. 우리는 먼저 스코폴레틴과 Aβ1-42가 BV-2 세포에 독성을 보이는지 확인하기 위해 CCK-8 assay 방법으로 세포 생존율을 측정하였다. Western Blot을 통해 Aβ1-42로 유도된 염증반응에서 interleukin 1 beta (IL-1β), cyclooxygenase-2 (COX-2), inducible nitric oxide synthase (iNOS), nuclear factor-κB (NF-κB)의 발현정도를 분석하였다. ANOVA 분석법을 통해 Aβ1-42를 단독 처리한 BV-2 세포와 스코폴레틴을 전 처리한 BV-2 세포에서 단백질 발현 차이를 비교하였다. 그 결과 스코폴레틴을 전 처리한 BV-2 세포에서 IL-1β, COX-2, iNOS, NF-κB 발현수준이 유의미하게 감소되었다 (p value < 0.05). 따라서 본 연구는 향후 스코폴레틴이 알츠하이머병의 신경염증보호제로서 개발 가치가 있음을 제시하였다.
BACE2 is a membrane-bound aspartic protease that is highly homologous with BACE1. While BACE1 processes the amyloid precursor protein (APP) at a key step in generating ${\beta}$-amyloid peptide and presumably causes Alzheimer's disease (AD), BACE2 has not been demonstrated to be involved in APP processing directly, and its physiological functions are unknown. To determine its function and to develop inhibitors from marine sources, we constructed an overexpression vector for producing BACE2. The gene encoding human BACE2 protease was amplified using the polymerase chain reaction and cloned into the pET11a expression vector, resulting in pET11a/BACE2. Recombinant BACE2 protease was overexpressed successfully in E. coli as inclusion bodies, refolded using the rapid-dilution method, and purified via two-step fast protein liquid chromatography using Sephacryl S-300 gel filtration and Resource-Q column chromatography. The BACE2 protease produced was an active form. This study provides an efficient method not only for studying the basic properties of BACE2, but also for developing inhibitors from natural marine sources.
Objective : The water extract of Seokchangpowonji-san (SWS) has traditionally been used for treatment of dementia in oriental medicine. However, little is known about the mechanism by which the water extract of SWS rescues cells from neurodegenerative disease such as Alzheimer's disease. Methods & Results: This study was designed to investigate the protective mechanisms of SWS on $\beta-amyloid$ or $H_2O_2$-induced$ cytotoxicity in neuro 2A cells. $H_2O_2$ markedly decreased the viability of neuro 2A cells, which was characterized by apparent apoptotic features such as membrane blebbing as well as fragmentation of genomic DNA and nuclei. However, the water extract of SWS significantly reduced $H_2O_2-induced$ cell death and apoptotic characteristics through reduction of intracellular peroxide generation. Also, the. extract prevented the mitochondrial dysfunction including the disruption of mitochondria membrane permeability transition (MPT) and the modulation in expression of Bcl-2 family proteins in $H_2O_2treated$ neuro 2A cells. Furthermore, pretreatment with SWS inhibited the activation of caspase-3, and in turn, degradation of ICAD/DFF45 was completely abolished in $H_2O_2-treated$ cells. Conclusion: Taken together, the data suggest that the protective effects of the water extract of SWS against $\beta-amyloid$ induced oxidative injuries may be achieved through modulation of mitochondrial dysfunction.
Lee kyung-Hun;Park Se-Won;Kim In-Ho;Yoon Sung-Soo;Park Seon-Yang;Kim Byoung-Kook
Genomics & Informatics
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제4권3호
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pp.97-102
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2006
In acute leukemia patients, several successful methods of expression profiling have been used for various purposes, i.e., to identify new disease class, to select a therapeutic target, or to predict chemo-sensitivity and clinical outcome. In the present study, we tested the peripheral blood of 47 acute leukemia patients in an attempt to identify differentially expressed genes in AML and ALL using a Korean-made 10K oligo-nucleotide microarray. Methods: Total RNA was prepared from peripheral blood and amplified for microarray experimentation. SAM (significant analysis of microarray) and PAM (prediction analysis of microarray) were used to select significant genes. The selected genes were tested for in a test group, independently of the training group. Results: We identified 345 differentially expressed genes that differentiated AML and ALL patients (FWER<0.05). Genes were selected using the training group (n=35) and tested for in the test group (n=12). Both training group and test group discriminated AML and ALL patients accurately. Genes that showed relatively high expression in AML patients were deoxynucleotidyl transferase, pre-B lymphocyte gene 3, B-cell linker, CD9 antigen, lymphoid enhancer-binding factor 1, CD79B antigen, and early B-cell factor. Genes highly expressed in ALL patients were annexin A 1, amyloid beta (A4) precursor protein, amyloid beta (A4) precursor-like protein 2, cathepsin C, lysozyme (renal amyloidosis), myeloperoxidase, and hematopoietic prostaglandin D2 synthase. Conclusion: This study provided genome wide molecular signatures of Korean acute leukemia patients, which clearly identify AML and ALL. Given with other reported signatures, these molecular signatures provide a means of achieving a molecular diagnosis in Korean acute leukemia patents.
The effect of KamiTongJonHaaATang extracts on hypercholesterolemia, platelet aggregation, pulm onary thrombosis, KCN-induced coma, forcal brain ischemia, cytotoxicity of PC12 cells induced by amyloid ${\beta}$ protein(25-35), and NO production in RAW cells stimulated lipopolysaccharide were investigated, respectively. The results were summarized as follows; 1. KTJHAT extracts showed a significant decrease of serum total cholesterol, triglyceride, phospholipid, LDL-cholesterol, and VLDL-cholesterol in hypercholesterolemia induced by 2% cholesterol diet in NZW rabbit. 2. KTJHAT extracts induced a significant inhibition of human platelet aggregation induced by thrombin and ADP but did not affect human platelet aggregation induced by collagen. 3. KTJHAT extracts showed a protective effect on pulmonary thrombosis induced by collagen and epinephrine. 4. KTJHAT extracts prolonged the duration of KCN-induced coma. 5. KTJHAT extracts showed a significant decrease of brain ischemic area and edema in MCA occlusion. Also, KTJHAT extracts showed a decrease of neurologic grade in hind limb but did not affect neurologic grade in fore limb. 6. KTJHAT extracts showed a protective effect on cytotoxicity of PC 12 cells induced by amyloid ${\beta}$ protein(25-35) in a dose dependent manner. 7. KTJHAT extracts showed a significant decrease of NO production in RAW cells induced by lipopolysaccharide. These results suggested that KTJHAT extracts might be usefully applied for prevention and treatement of thrombosis and brain damage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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