Oxidative stress or accumulation of reactive oxygen species (ROS) leads neuronal cellular death and dysfunction, and it contributes to neuronal degenerative disease such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease and stroke. Glutamate is one of the major excitatory neurotransmitter in the central nervous system (CNS). Glutamate contributes to fast synaptic transmission, neuronal plasticity, outgrowth and survival, behavior, learning and memory. In spite of these physiological functions, high concentration of glutamate causes neuronal cell damage, acute insults and chronic neuronal neurodegenerative diseases. Heme oxygenase-1 (HO-1) enzyme plays an important role of cellular antioxidant system against oxidant injury. NNMBS020, the water-insoluble fraction of the 70% EtOH extract of root barks of Dictamnus dasycarpus, showed dominant neuroprotective effects on glutamate-induced neurotoxicity in mouse hippocampal HT22 cells by induced the expression of HO-1 and increased HO activity. In mouse hippocampal HT22 cells, NNMBS020 makes the nuclear accumulation of Nrf2 and stimulates extracellular signal-regulated kinase (ERK) pathway. The ERK MAPK pathway inhibitor significantly reduced NNMBS020-induced HO-1 expression, whereas the JNK and p38 inhibitors did not. In conclusion, the water-insoluble fraction of the 70% EtOH extract of root barks of D. dasycarpus (NNMBS020) significantly protect glutamate-induced oxidative damage by induction of HO-1 via Nrf2 and ERK pathway in mouse hippocampal HT22 cells.
Oxidative stress or the accumulation of reactive oxygen species (ROS) leads neuronal cellular death and dysfunction, and it contributes to neuronal degenerative disease such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease and stroke. Glutamate-induced oxidative injury contributes to neuronal degeneration in many central nervous system (CNS) diseases, such as epilepsy and ischemia. Heme oxygenase-1 (HO-1) enzyme plays an important role of cellular antioxidant system against oxidant injury. The expression of HO-1 has cytoprotective effects in glutamate-induced oxidative cytotoxicity in HT22 cells. The induction of HO-1 is primarily regulated at the transcriptional level, and its induction by various inducers is related to the nuclear transcription factor-E2-related factor 2 (Nrf2). Nrf2 is a master regulator of the antioxidant response. NNMBS008, the water-insoluble fraction of the 70% EtOH extract of roots of Sophora flavescens, showed dominant neuroprotective effects on glutamate-induced neurotoxicity in mouse hippocampal HT22 cells by induced the expression of HO-1 and increased HO activity. In mouse hippocampal HT22 cells, NNMBS008 makes the nuclear accumulation of Nrf2 pathway. In conclusion, the waterinsoluble fraction of the 70% EtOH extract of roots of S. flavescens (NNMBS008) significantly protect glutamate-induced oxidative damage by induction of HO-1 via Nrf2 pathway in mouse hippocampal HT22 cells. These results suggest that these extracts could be the effective candidates for the treatment of ROS-related neurological diseases.
Kang, Youra;Lee, Ji-Ha;Seo, Young Ho;Jang, Jung-Hee;Jeong, Chul-Ho;Lee, Sooyeun;Jeong, Gil-Saeng;Park, Byoungduck
Biomolecules & Therapeutics
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v.27
no.2
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pp.145-151
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2019
Methamphetamine (METH) acts strongly on the nervous system and damages neurons and is known to cause neurodegenerative diseases such as Alzheimer's and Parkinson's. Flavonoids, polyphenolic compounds present in green tea, red wine and several fruits exhibit antioxidant properties that protect neurons from oxidative damage and promote neuronal survival. Especially, epicatechin (EC) is a powerful flavonoid with antibacterial, antiviral, antitumor and antimutagenic effects as well as antioxidant effects. We therefore investigated whether EC could prevent METH-induced neurotoxicity using HT22 hippocampal neuronal cells. EC reduced METH-induced cell death of HT22 cells. In addition, we observed that EC abrogated the activation of ERK, p38 and inhibited the expression of CHOP and DR4. EC also reduced METH-induced ROS accumulation and MMP. These results suggest that EC may protect HT22 hippocampal neurons against METH-induced cell death by reducing ER stress and mitochondrial damage.
Park, Sang-kyu;Jung, Eun-sun;Cha, Ji-yoon;Cho, Hyun-kyoung;Yoo, Ho-ryong;Kim, Yoon-sik;Seol, In-chan
The Journal of Internal Korean Medicine
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v.40
no.3
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pp.425-442
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2019
Objectives: This study aimed to reveal the pharmacological properties of the newly prescribed herbal mixture, Chenmadansamgamibokhap-tang(CDBT), against hypoxia-induced neuronal cell injury (especially mouse hippocampal neuronal cell line, HT-22 cells) and their corresponding mechanisms. Methods: A cell-based in vitro experiment, in which a hypoxia condition induced neuronal cell death, was performed. Various concentrations of the CDBT were pre-treated to the HT-22 cells for 4 h before 18 h in the hypoxia chamber. The glial cell BV-2 cells were stimulated with $IFN{\gamma}$ and LSP to produce inflammatory cytokines and reactive oxygen species. When the neuronal HT-22 cells were treated with this culture solution, the drug efficacy against neuronal cell death was examined. Results: CDBT showed cytotoxicity in the normal condition of HT-22 cells at a dose of $125{\mu}g/mL$ and showed a protective effect against hypoxia-induced neuronal cell death at a dose of $31.3{\mu}g/mL$. CDBT prevented hypoxia-induced neuronal cell death in a dose-dependent manner in the HT-22 cells by regulating $HIF1{\alpha}$ and cell death signaling. CDBT prevented neuronal cell death signals and DNA fragmentation due to the hypoxia condition. CDBT significantly reduced cellular oxidation, cell death signals, and caspase-3 activities due to microglial cell activations. Moreover, CDBT significantly ameliorated LPS-induced BV-2 cell activation and evoked cellular oxidation through the recovery of redox homeostasis. Conclusions: CDBT cam be considered as a vital therapeutic agent against neuronal cell deaths. Further studies are required to reveal the other functions of CDBT in vivo or in the clinical field.
Sung, Soon Ki;Woo, Jae Suk;Kim, Young Ha;Son, Dong Wuk;Lee, Sang Weon;Song, Geun Sung
Journal of Korean Neurosurgical Society
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v.59
no.3
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pp.259-268
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2016
Objective : Accumulation of advanced glycation end-products (AGE) and mitochondrial glycation is importantly implicated in the pathological changes of the brain associated with diabetic complications, Alzheimer disease, and aging. The present study was undertaken to determine whether sildenafil, a type 5 phosphodiesterase type (PDE-5) inhibitor, has beneficial effect on neuronal cells challenged with AGE-induced oxidative stress to preserve their mitochondrial functional integrity. Methods : HT-22 hippocampal neuronal cells were exposed to AGE and changes in the mitochondrial functional parameters were determined. Pretreatment of cells with sildenafil effectively ameliorated these AGE-induced deterioration of mitochondrial functional integrity. Results : AGE-treated cells lost their mitochondrial functional integrity which was estimated by their MTT reduction ability and intracellular ATP concentration. These cells exhibited stimulated generation of reactive oxygen species (ROS), disruption of mitochondrial membrane potential, induction of mitochondrial permeability transition, and release of the cytochrome C, activation of the caspase-3 accompanied by apoptosis. Western blot analyses and qRT-PCR demonstrated that sildenafil increased the expression level of the heme oxygenase-1 (HO-1). CoPP and bilirubin, an inducer of HO-1 and a metabolic product of HO-1, respectively, provided a similar protective effects. On the contrary, the HO-1 inhibitor ZnPP IX blocked the effect of sildenafil. Transfection with HO-1 siRNA significantly reduced the protective effect of sildenafil on the loss of MTT reduction ability and MPT induction in AGE-treated cells. Conclusion : Taken together, our results suggested that sildenafil provides beneficial effect to protect the HT-22 hippocampal neuronal cells against AGE-induced deterioration of mitochondrial integrity, and upregulation of HO-1 is involved in the underlying mechanism.
Objectives : In this study, we investigated the neuroprotective effects of ethanol extract of Lonicera japonica flower buds (EELJ) on glutamate-induced neurotoxicity in mouse hippocampus-derived neuronal HT22 cells. Methods : After analyzing the cytoprotective effect of EELJ on glutamate in HT22 cells, the inhibitory effect of apoptosis was studied using flow cytometry. In order to analyze the antioxidant efficacy of EELJ, the levels of reactive oxygen species (ROS) and glutathione (GSH) were investigated, and the effects on the activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) were also analyzed. Furthermore, the effect of EELJ on the expression of apoptosis regulators such as Bax and Bcl-2 in glutamate-treated HT22 cells was investigated. Results : According the current results, pretreatment with EELJ significantly reduced glutamate-induced loss of cell viability and release of lactate dehydrogenase. EELJ also markedly attenuated glutamate-induced generation of intracellular ROS, which was associated with increased levels of GSH, and activity of SOD and CAT in glutamate-stimulated HT22 cells. In addition, EELJ was strikingly inhibited glutamate-induced apoptosis in HT22 cells. Furthermore, the expression of pro-apoptotic Bax was increased and the expression of anti-apoptotic Bcl-2 was decreased in glutamate-treated HT22 cells, while in the presence of EELJ, their expressions were maintained at the control levels. Conclusions : These findings indicate that EELJ protects glutamate-induced cytotoxicity in HT22 hippocampal neurons through antioxidant activity. Therefore, although identification of biologically active substances of EELJ and re-evaluation through animal experiments is necessary, this natural substance is a promising candidate for further research in preventing and treating oxidative stress-mediated neurodegenerative diseases.
Ganoderma lucidum L. (GL) is a traditional oriental medicine that has been widely used as anti-inflammatory, antitumor and anti-oxidant in Korea and other Asian countries. In this study, we investigated the ethanol extract of GL has neuroprotective effects in murine hippocampal HT22 cells. GL ethanol extract has the potent neuroprotective effects on glutamate-intoxicated cells by inducing the expression of heme oxygenase (HO)-1 in HT22 cells. GL ethanol extract increased JNK phosphorylation. Obviously, When we treated the GL extract with c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitor (SP600125), HO-1 expression was reduced. Moreover, we found that GL treatment caused the nuclear accumulation of Nrf2. In conclusion, the ethanol extract of GL significantly protects glutamate-induced oxidative damage by induction of HO-1 via Nrf2, JNK pathway in mouse hippocampal HT22. These results suggest that GL ethanol extract would be a good source for taking active compounds and may be a potential pharmaceutical products for brain disorder induced by neuronal damage and oxidative stress.
Im, Nam Kyung;Lee, Dong Sung;Yeo, Sun Jung;Kim, Youn-Chul;Jeong, Gil-Saeng
Korean Journal of Pharmacognosy
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v.43
no.4
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pp.316-322
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2012
Siegesbeckia Herba is known to have anti-oxidant, anti-inflammatory, anti-allergic and anti-tumor. The objective of this study is to explore the neuroprotective effect of Siegesbeckia Herba against glutamate-induced oxidative stress in mouse hippocampal HT22 cells. Siegesbeckia Herba 70% ethanol extract and solvent fractions have the potent neroprotective effects on glutamate-induced nerotoxicity by induced the expression of heme oxygenase (HO)-1 in the mouse hippocampal HT22 cells. Especially, ethyl acetate fraction showed higher protective effect. In HT22 cell, Siegesbeckia Herba ethyl acetate fraction makes the nuclear accumulation of Nrf2. Further, we found that treatment with c-JUN N-terminal kinase (JNK) inhibitor (SP600125) reduced Siegesbeckia Herba ethyl acetate fraction induced HO-1 expression and Siegesbeckia Herba ethyl acetate fraction also increased JNK phosphorylation. In conclusion, the ethyl acetate fraction of 70% ethanol extract of Siegesbeckia Herba significantly protect glutamate-induced oxidative damage by induction of HO-1 via Nrf2 and JNK pathway in mouse hippocampal HT22. Taken together these finding suggest that Siegesbeckia Herba ethyl acetate fraction good source for taking active compounds and may be a potential therapeutic for brain disorder by targeting the oxidative stress of neuronal cell.
Glutamate-induced oxidative injury contributes to neuronal degeneration in many central nervous system (CNS) diseases, such as Parkinson's disease, Alzheimer's disease, epilepsy and ischemia. Inducible heme oxygenase (HO)-1 acts against oxidants that are thought to play a role in the pathogenesis of these diseases. NNMBS098, a composition comprising the water insoluble of the 70% EtOH extract of Zingiberis Rhizoma, showed the potent neuroprotective effects on glutamateinduced neurotoxicity by induced the expression of heme oxygenase (HO)-1 and increased HO activity in the mouse hippocampal HT22 cells. Furthermore, NNMBS098 caused the nuclear accumulation of nuclear factor E2-related factor 2 (Nrf2) in mouse hippocampal HT22 cells. In addition, we found that treatment with c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitor (SP600125) reduced NNMBS098-induced HO-1 expression and NNMBS098 also increased JNK phosphorylation. Therefore, these results suggest that NNMBS098 increases cellular resistance to glutamate-induced oxidative injury in mouse hippocampal HT22 cells, presumably through JNK pathway-Nrf2-dependent HO-1 expression.
Excessive glutamate causes oxidative stress in neuronal cells, which can cause degenerative neurological disorders. We tried to find medicinal plant showed neuroprotective activity by using glutamate-injured HT22 cell as a model system. In this study, we found that Boesenbergia rotunda methanol extract showed neuroprotective activity against glutamate induced neurotoxicity in mouse hippocampal HT22 cells. B. rotunda methanol extract suppressed the formation of reactive oxygen species and decreased intracellular Ca2+concentration. Also, B. rotunda made mitochondrial membrane potential maintain to normal levels. In addition, B. rotunda increased total glutathione amount and activated antioxidative enzyme such as glutathione reductase and glutathione peroxidase compared to glutamate-treated groups. These results suggested that B. rotunda decreased neuronal cell death damaged by high concentrations of glutamate treatment, via antioxidative mechanism and might be one of candidate of development of new drug to treat neurodegenerative disease such as Alzheimer's disease.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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