Sun Mi Gu;Eunchong Hong;Sowoon Seo;Sanghyeon Kim;Seong Shoon Yoon;Hye Jin Cha;Jaesuk Yun
Journal of Veterinary Science
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v.25
no.5
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pp.63.1-63.12
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2024
Importance: Glutamic acid decarboxylase 67 (GAD67) is a gamma-aminobutyric acid (GABA) synthesis enzyme associated with the function of other neurotransmitter receptors, such as the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor and cannabinoid receptor 1. However, the role of GAD67 in the development of different abused drug-induced reward behaviors remains unknown. In order to elucidate the mechanisms of substance use disorder, it is crucial to study changes in biomarkers within the brain's reward circuit induced by drug use. Objective: The study was designed to examine the effects of the downregulation of GAD67 expression in the dorsal striatum on reward behavior development. Methods: We evaluated the effects of GAD67 knockdown on depression-like behavior and anxiety using the forced swim test and elevated plus maze test in a mouse model. We further determined the effects of GAD67 knockdown on ketamine- and JWH-018-induced conditioned place preference (CPP). Results: Knockdown of GAD67 in the dorsal striatum of mice increased depression-like behavior, but it decreased anxiety. Moreover, the CPP score on the NMDA receptor antagonist ketamine was increased by GAD67 knockdown, whereas the administration of JWH-018, a cannabinoid receptor agonist, did not affect the CPP score in the GAD67 knockdown mice group compared with the control group. Conclusions and Relevance: These results suggest that striatal GAD67 reduces GABAergic neuronal activity and may cause ketamine-induced NMDA receptor inhibition. Consequently, GAD67 downregulation induces vulnerability to the drug reward behavior of ketamine.
In this study, we have isolated a rice (Oryza sativa L.) glutamate decarboxylase (RicGAD) clone from a root cDNA library, using a partial Arabidopsis thaliana GAD gene as a probe. The rice root cDNA library was constructed with mRNA, which had been derived from the roots of rice seedlings subjected to phosphorus deprivation. Nucleotide sequence analysis indicated that the RicGAD clone was 1,712 bp long, and harbors a complete open reading frame of 505 amino acids. The 505 amino acid sequence deduced from this RicGAD clone exhibited 67.7% and 61.9% identity with OsGAD1 (AB056060) and OsGAD2 (AB056061) in the database, respectively. The 505 amino acid sequence also exhibited 62.9, 64.1, and 64.2% identity to Arabidopsis GAD (U9937), Nicotiana tabacum GAD (AF020425), and Petunia hybrida GAD (L16797), respectively. The RicGAD was found to possess a highly conserved tryptophan residue, but lacks the lysine cluster at the C-proximal position, as well as other stretches of positively charged residues. The GAD sequence was expressed heterologously using the high copy number plasmid, pVUCH. Our activation analysis revealed that the maximal activation of the RicGAD occurred in the presence of both $Ca^{2+}$ and calmodulin. The GAD-encoded 56~58 kDa protein was identified via Western blot analysis, using an anti-GAD monoclonal antibody. The results of our RT-PCR analyses revealed that RicGAD is expressed predominantly in rice roots obtained from rice seedlings grown under phosphorus deprivation conditions, and in non-germinated brown rice, which is known to have a limited phosphorus bioavailability. These results indicate that RicGAD is a $Ca^{2+}$/calmodulin-dependent enzyme, and that RicGAD is expressed primarily under phosphate deprivation conditions.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.28
no.6
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pp.614-620
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2014
Kainic acid (KA) is a excitatory agonist causing epileptic seizure and excitotoxicity in the hippocampus. Gastrodia Elata (GE) is known to have anti-convulsant and anti-oxidant effects. This study was investigated a possible role of GE in suppressing epileptic seizure using KA-induced epilepsy mouse model. Eight-week-old male C57BL/6 mice were administrated GE (50 or 500 mg/kg) once a day for 5 days, and then injected KA (30 mg/kg) intraperitoneally. Behavioral changes in mice by KA were evaluated for 90 minutes immediately after the KA administration. Six hours after the KA administration, their brains were harvested and the expressions of glutamate decarboxylase 67 (GAD-67) and K+-Cl- cotransporter 2 (KCC2) in the hippocampus of the mice were measured by immunohistochemistry.GE delayed the onset of epileptic seizure after KA administration, suppressed the severity of the seizure and decreased the number of severe seizures dose dependently. Moreover, GAD-67 and KCC2 expressions in the cornu ammonis (CA) 1 and CA3 of 500 mg/kg GE administrated mice were significantly increased compared to those in KA-treated mice.GAD-67 and KCC2 play an important role in regulating GABAergic system. Our results suggest that GE has anti-convulsant effect against KA-induced epileptic seizure through enhancing GABAergic system.
Objectives : Epilepsy is one of the most common serious brain disorders that affect people of all ages, and it is characterized by recurrent unprovoked seizures. We examined whether acupuncture can reduce both the incidence of seizures and hippocampal cell death in dentate gyrus (DG) using a mouse model of kainic acid (KA)-induced epilepsy. Methods : ICR mice ($20{\sim}25$ g) were given acupuncture once a day at acupoint HT8 (sobu) bilaterally during 2 days before KA injection. After an intracerebroventricular injection of 0.1${\mu}g$ of KA, acupuncture treatment was subsequently administered once more (total 3 times), and the degree of seizure was observed for 20 min. Three hours after injection, we confirmed the neural cell death using cresyl violet staining and silver impregnation staining, and determined the expressions of c-Fos and glutamate decarboxylase (GAD)-67 using immunohistochemistry techniques in the DG. Results : KA induced epileptic seizure, neural cell death, increased c-Fos expression and decreased GAD-67 expression in the DG. Acupuncture treatment at HT8 reduced the severity of the epileptic seizure and inhibited neural cell death from KA. In addition, acupuncture normalized the expressions of c-Fos and GAD-67 in the same areas. Conclusions : These results demonstrated that acupuncture treatment at HT8 may reduce the KA-induced epileptic seizure and neural cell death in the DG possibly by normalizing c-Fos expressions and the gamma-aminobutyric acid neurons.
Kwon, Hyeok Hee;Lee, Taekwan;Hong, Jinpyo;Kim, Dong Woon;Kang, Joon Won
Clinical and Experimental Pediatrics
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v.61
no.5
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pp.150-155
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2018
Purpose: Infantile spasms, also known as West syndrome, is an age-specific epileptic seizure. Most patients with this condition also exhibit delayed development. This study aimed to determine the effect of long-term prenatal stress on susceptibility to infantile spasms. Methods: We subjected pregnant rats to acute or chronic immobilization stress. Resulting offspring received N-methyl-D-aspartic acid (15 mg/kg, intraperitoneally) on postnatal day 15, and their behaviors were observed 75 minutes after injection. The expression of KCC2 and GAD67 was also determined using immunohistochemistry. Results: Exposure to long-term prenatal stress increased the frequency of spasms and decreased the latency to onset of spasms compared with offspring exposed to short-term prenatal stress. Expression of KCC2 and GAD67 also decreased in the group exposed to long-term prenatal stress compared with the group exposed to short-term prenatal stress. Conclusion: Our study suggests that exposure to long-term prenatal stress results in increased susceptibility to seizures.
Yoo Sung Kyoo;Chang Young Jin;Kang Kyoung Ho;Kim Yong Ku
Journal of Aquaculture
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v.3
no.1
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pp.65-77
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1990
The growth of ark shell, Anadara broughtonii was compared between two areas, $Gad\v{o}gdo$ in Jinhae Bay and Namhae located in the southern coast of Korea from May 1986 to October 1987. The ark shells in Namhae grew from 1.38$\pm$0.32 em to 7.20$\pm$0.30 em in shell length, while those in $Gad\v{o}gdo$ grew from 1.38$\pm$0.32 em to 6,41$\pm$0.30 cm in 17 months. Shell height, shell breadth and total weigth of the ark shells in Namhae were also greater than those from $Gad\v{o}gdo$. Bottom quality of $Gad\v{o}gdo$ showed negative skewness, and that of Namhae was positive skewness. Negative skewness of $Gad\v{o}gdo$ seems to be caused by the effect of strong tidal current. This may indicate that Namhae is better area than $Gad\v{o}gdo$ for the culture of the ark shell.
Kim, Yoonju;Song, Min Kyung;Park, Jong-Min;Kim, Youn-Jung
Journal of Korean Biological Nursing Science
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v.22
no.4
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pp.279-287
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2020
Purpose: Some of the adolescent drinks more sugar-sweetened beverages. However, there is little evidence on the effect of eating behavior on emotional state and neurochemical changes under stress, especially on the levels of typical inhibitory neurotransmitters and gamma-aminobutyric acid. This article demonstrates that sucrose or saccharin drink reduces stress-related behavior responses and GABAergic deficits in adolescent rats. Methods: We randomly assigned 7-weeks-old Sprague-Dawley male rats to three groups: control group (Control), restraint stress only group (Stress), and restraint stress with unrestricted access to saccharin solution (Saccharin) and sucrose solution (Sucrose) as a positive control. We evaluated both anxious and depressive moods using an open field test and forced swim test, respectively. Using western blot analyses, the expression of a GABA-synthesizing enzyme, glutamate decarboxylase-67 (GAD67) and GABAergic markers, including calbindin and parvalbumin was assessed in the prefrontal cortex and the amygdala. Results: We found that both the drinks alleviated anxiety and depressive moods, induced significant attenuation in GAD67 level, and reduced calbindin level under stress in the prefrontal cortex and the amygdala. Conclusion: The results provide an understanding of the effect of sucrose or saccharin drink on stress-related responses. We propose the consumption of sweet drinks as a plausible strategy to alleviate stress-related alterations in adolescents.
It has been reported that stressful events in early life influence behavior in adulthood and are associated with different psychiatric disorders, such as major depression, post-traumatic stress disorder, bipolar disorder, and anxiety disorder. Maternal separation (MS) is a representative animal model for reproducing childhood stress. It is used as an animal model for depression, and has well-known effects, such as increasing anxiety behavior and causing abnormalities in the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis. This study investigated the effect of MS on anxiety or aggression-like behavior and the number of GABAergic neurons in the hippocampus. Mice were separated from their dams for four hours per day for 19 d from postnatal day two. Elevated plus maze (EPM) test, resident-intruder (RI) test, and counted glutamic acid decarboxylase 67 (GAD67) or parvalbumin (PV) positive cells in the hippocampus were executed using immunohistochemistry. The maternal segregation group exhibited increased anxiety and aggression in the EPM test and the RI test. GAD67-positive neurons were increased in the hippocampal regions we observed: dentate gyrus (DG), CA3, CA1, subiculum, presubiculum, and parasubiculum. PV-positive neurons were increased in the DG, CA3, presubiculum, and parasubiculum. Consistent with behavioral changes, corticosterone was increased in the MS group, suggesting that the behavioral changes induced by MS were expressed through the effect on the HPA axis. Altogether, MS alters anxiety and aggression levels, possibly through alteration of cytoarchitecture and output of the ventral hippocampus that induces the dysfunction of the HPA axis.
Zizyphi Spinosi Semen (ZSS) have been widely used for the treatment of insomnia in Asia. This experiment was performed to investigate whether methanol extract of ZSS (MEZSS) has hypnotic effects through the ${\gamma}$-amino butyric acid (GABA)ergic systems. MEZSS inhibited the locomotor activity. MEZSS enhanced pentobarbital-induced sleep behaviors. However, MEZSS itself did not induce sleep at higher dose, similar to muscimol. On the other hand, both pentobarbital and MEZSS increased the non rapid eye move (NREM) sleep, especially reducing the -wave electroencephalogram (EEG) activity in REM sleep. MEZSS showed similar effects with muscimol on potentiating chloride influx induced by pentobarbital. MEZSS significantly increased GABAA receptors ${\gamma}$-subunit expression and slightly decreased ${\beta}$-subunit expression in hypothalamus and thalamus, showing that subunit-expression was similar to diazepam. In addition, MEZSS enhanced the expression of glutamic acid decarboxylase (GAD). In conclusion, it is suggested that MEZSS might augment pentobarbital-induced sleep behaviors through the modification of GABAergic systems.
Won Yeoung Choi;Sung Min Park;Ra Hye Kim;Hyoung Jin Lee;Jung No Lee;Hwa Sun Ryu
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.50
no.2
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pp.179-192
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2024
In this study, six types of natural products, Prunus tomentosa (P. tomentosa), Akebia quinata (A. quinata), Prunus armeniaca (P. armeniaca), Smallanthus sonchifolius (S. sonchifolius), Citrus japonica (C. japonica), and Citrus australasica (C. australasica), were used to verify the effect of improving sleep and skin barriers by stress relief. As a result of the experiment, the production of cortisol, a stress hormone, was significantly inhibited by the P. tomentosa, C. australasica, A. quinata, and C. japonica among the six natural products. In addition, the expression of GAD67, a GABA-producing enzyme involved in sleep regulation, showed a significant increase in P. tomentosa purified water extract and C. australasica 50% ethanol extract, and the extract by each P. tomentosa solvent was found to have the highest total polyphenol content. Based on the results, the P. tomentosa extract with the highest activity was finally selected, and subsequent experiments were conducted. Among each P. tomentosa solvent extract, the DPPH radical scavenging activity was the highest in the 30% ethanol extract, and purified water extract increased GABA production and skin barrier factors filaggrin and claudin-1 expression the highest. HPLC analysis confirmed quercitrin as the main component of P. tomentosa extract, and quercitrin content by extraction solvent was high in the order of 30% ethanol > purified water > 70% ethanol > 50% ethanol. Quercitrin inhibited the production of cortisol in a concentration-dependent manner, significantly increasing GAD67 expression and GABA production, which had been reduced by cortisol. From the results of this study, it has been demonstrated that P. tomentosa can be used as a cosmetic material to help improve sleep and strengthen skin barriers by relieving stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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