Lysophosphatidic acid (LPA) is a small lipid molecule that plays an important role through LPA receptors (LPARs) in reproductive processes. Our previous study has shown maximal expression of LPAR3 in the uterine endometrium on day (D) 12 of pregnancy in pigs, the period when conceptus secretes various molecules such as estrogen and interleukin-$1{\beta}$ (IL1B) and initiates implantation. We determined that endometrial expression of LPAR3 was increased by conceptus estrogen in the previous study, but the effect of IL1B on LPAR3 expression has not been determined. Thus, in this study we examined whether LPAR3 expression was also affected by IL1B. Endometrial explant cultures from D12 of the estrous cycle showed that levels of endometrial LPAR3 expression did not changed in response to IL1B. We also investigated LPAR3 expression in the uterine endometrium on D12 and D30 of pregnancy from gilts with conceptuses derived from somatic cell nuclear transfer (SCNT). The expression of LPAR3 mRNA was lower in endometria from gilts with conceptuses resulting from SCNT compared with those from gilts with embryos resulting from natural mating on D12 of pregnancy, but it was not different between them on D30 of pregnancy. Our results indicate that estrogen of conceptus origin is responsible for induction of LPAR3 expression during the peri-implantation period and appropriate LPA signaling is impaired in the uterine endometrium with SCNT-derived conceptuses during the implantation period in pigs.
Background: Gintonin is a ginseng-derived exogenous ligand of the G protein-coupled lysophosphatidic acid (LPA) receptor. We previously reported that gintonin stimulates gliotransmitter release in primary cortical astrocytes. Astrocytes play key roles in the functions of neurovascular systems. Although vascular endothelial growth factor (VEGF) is known to influence the normal growth and maintenance of cranial blood vessels and the nervous system, there is little information about the effect of gintonin on VEGF regulation in primary astrocytes, under normal and hypoxic conditions. Methods: Using primary cortical astrocytes of mice, the effects of gintonin on the release, expression, and distribution of VEGF were examined. We further investigated whether the gintonin-mediated VEGF release protects astrocytes from hypoxia. Results: Gintonin administration stimulated the release and expression of VEGF from astrocytes in a concentration- and time-dependent manner. The gintonin-mediated increase in the release of VEGF was inhibited by the LPA1/3 receptor antagonist, Ki16425; phospholipase C inhibitor, U73122; inositol 1,4,5- triphosphate receptor antagonist, 2-APB; and intracellular $Ca^{2+}$ chelator, BAPTA. Hypoxia further stimulated astrocytic VEGF release. Gintonin treatment stimulated additional VEGF release and restored cell viability that had decreased due to hypoxia, via the VEGF receptor pathway. Altogether, the regulation of VEGF release and expression and astrocytic protection mediated by gintonin under hypoxia are achieved via the LPA receptor-VEGF signaling pathways. Conclusion: The present study shows that the gintonin-mediated regulation of VEGF in cortical astrocytes might be neuroprotective against hypoxic insults and could explain the molecular basis of the beneficial effects of ginseng on the central nervous system.
Background: Ginseng is a traditional herbal medicine for human health. Ginseng contains a bioactive ligand named gintonin. The active ingredient of gintonin is lysophosphatidic acid C18:2 (LPA C18:2). We previously developed a method for gintonin-enriched fraction (GEF) preparation to mass-produce gintonin from ginseng. However, previous studies did not show the presence of other bioactive lipids besides LPAs. The aim of this study was to quantify the fatty acids, lysophospholipids (LPLs), and phospholipids (PLs) besides LPAs in GEF. Methods: We prepared GEF from white ginseng. We used gas chromatography-mass spectrometry for fatty acid analysis and liquid chromatography-tandem mass spectrometry for PL analysis, and quantified the fatty acids, LPLs, and PLs in GEF using respective standards. We examined the effect of GEF on insulin secretion in INS-1 cells. Results: GEF contains about 7.5% linoleic (C18:2), 2.8% palmitic (C16:0), and 1.5% oleic acids (C18:1). GEF contains about 0.2% LPA C18:2, 0.06% LPA C16:0, and 0.02% LPA C18:1. GEF contains 0.08% lysophosphatidylcholine, 0.03% lysophosphatidylethanolamine, and 0.13% lysophosphatidylinositols. GEF also contains about 1% phosphatidic acid (PA) 16:0-18:2, 0.5% PA 18:2-18:2, and 0.2% PA 16:0-18:1. GEFmediated insulin secretion was not blocked by LPA receptor antagonist. Conclusion: We determined four characteristics of GEF through lipid analysis and insulin secretion. First, GEF contains a large amount of linoleic acid (C18:2), PA 16:0-18:2, and LPA C18:2 compared with other lipids. Second, the main fatty acid component of LPLs and PLs is linoleic acid (C18:2). Third, GEF stimulates insulin secretion not through LPA receptors. Finally, GEF contains bioactive lipids besides LPAs.
Chemotherapy continues to be a mainstay of cancer treatment, although drug resistance is a major obstacle. Lipid metabolism plays a critical role in cancer pathology, with elevated ether lipid levels. Recently, alkylglyceronephosphate synthase (AGPS), an enzyme that catalyzes the critical step in ether lipid synthesis, was shown to be up-regulated in multiple types of cancer cells and primary tumors. Here, we demonstrated that silencing of AGPS in chemotherapy resistance glioma U87MG/DDP and hepatic carcinoma HepG2/ADM cell lines resulted in reduced cell proliferation, increased drug sensitivity, cell cycle arrest and cell apoptosis through reducing the intracellular concentration of lysophosphatidic acid (LPA), lysophosphatidic acid-ether (LPAe) and prostaglandin E2 (PGE2), resulting in reduction of LPA receptor and EP receptors mediated PI3K/AKT signaling pathways and the expression of several multi-drug resistance genes, like MDR1, MRP1 and ABCG2. ${\beta}$-catenin, caspase-3/8, Bcl-2 and survivin were also found to be involved. In summary, our studies indicate that AGPS plays a role in cancer chemotherapy resistance by mediating signaling lipid metabolism in cancer cells.
Lee, Na-Eun;Park, Sang-Deuk;Hwang, Hongik;Choi, Sun-Hye;Lee, Ra Mi;Nam, Sung Min;Choi, Jong Hee;Rhim, Hyewhon;Cho, Ik-Hyun;Kim, Hyoung-Chun;Hwang, Sung-Hee;Nah, Seung-Yeol
Journal of Ginseng Research
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v.44
no.1
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pp.168-177
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2020
Background: Ginseng has been widely used as a health-promoting tonic. Gintonin present in ginseng acts as a lysophosphatidic acid (LPA) receptor ligand that activates six LPA receptor subtypes. The LPA6 subtype plays a key role in normal hair growth, and mutations in the LPA6 receptor impair normal human hair growth. Currently, human hair loss and alopecia are concerning issues that affect peoples' social and day-to-day lives. Objective: We investigated the in vitro and in vivo effects of a gintonin-enriched fraction (GEF) on mouse hair growth. Methods: Human hair follicle dermal papilla cells (HFDPCs) and six-week-old male C57BL/6 mice were used. The mice were divided into the four groups: control, 1% minoxidil, 0.75% GEF, and 1.5% GEF. The dorsal hair was removed to synchronize the telogen phase. Each group was treated topically, once a day, for 15 days. We analyzed hair growth activity and histological changes. Results: GEF induced transient [Ca2+]i, which stimulated HFDPC proliferation and caused 5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU) incorporation in a concentration-dependent manner. GEF-mediated HFDPC proliferation was blocked by the LPA receptor antagonist and Ca2+ chelator. HFDPC treatment with GEF stimulated vascular endothelial growth factor release. Topical application of GEF and minoxidil promoted hair growth in a dose-dependent manner. Histological analysis showed that GEF and minoxidil increased the number of hair follicles and hair weight. Conclusion: Topical application of GEF promotes mouse hair growth through HFDPC proliferation. GEF could be one of the main components of ginseng that promote hair growth and could be used to treat human alopecia.
Kim, Do-Geun;Kim, Hyeon-Joong;Choi, Sun-Hye;Nam, Sung Min;Kim, Hyoung-Chun;Rhim, Hyewhon;Cho, Ik-Hyun;Rhee, Man Hee;Nah, Seung-Yeol
Journal of Ginseng Research
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v.45
no.3
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pp.401-407
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2021
Background: Gintonin is an exogenous ginseng-derived G-protein-coupled lysophosphatidic acid (LPA) receptor ligand. LPA induces in vitro morphological changes and migration through neuronal LPA1 receptor. Recently, we reported that systemic administration of gintonin increases blood-brain barrier (BBB) permeability via the paracellular pathway and its binding to brain neurons. However, little is known about the influences of gintonin on in vivo neuron morphology and migration in the brain. Materials and methods: We examined the effects of gintonin on in vitro migration and morphology using primary hippocampal neural precursor cells (hNPC) and in vivo effects of gintonin on adult brain neurons using real time microscopic analysis and immunohistochemical analysis to observe the morphological and locational changes induced by gintonin treatment. Results: We found that treating hNPCs with gintonin induced morphological changes with a cell rounding following cell aggregation and return to individual neurons with time relapses. However, the in vitro effects of gintonin on hNPCs were blocked by the LPA1/3 receptor antagonist, Ki16425, and Rho kinase inhibitor, Y27632. We also examined the in vivo effects of gintonin on the morphological changes and migration of neurons in adult mouse brains using anti-NeuN and -neurofilament H antibodies. We found that acute intravenous administration of gintonin induced morphological and migrational changes in brain neurons. Gintonin induced some migrations of neurons with shortened neurofilament H in the cortex. The in vivo effects of gintonin were also blocked by Ki16425. Conclusion: The present report raises the possibility that gintonin could enter the brain and exert its influences on the migration and morphology of adult mouse brain neurons and possibly explains the therapeutic effects of neurological diseases behind the gintonin administration.
Gintonin is a novel ginseng-derived lysophosphatidic acid (LPA) receptor ligand. Oral administration of gintonin ameliorates learning and memory dysfunctions in Alzheimer's disease (AD) animal models. The brain cholinergic system plays a key role in cognitive functions. The brains of AD patients show a reduction in acetylcholine concentration caused by cholinergic system impairments. However, little is known about the role of LPA in the cholinergic system. In this study, we used gintonin to investigate the effect of LPA receptor activation on the cholinergic system in vitro and in vivo using wild-type and AD animal models. Gintonin induced $[Ca^{2+}]_i $ transient in cultured mouse hippocampal neural progenitor cells (NPCs). Gintonin-mediated $[Ca^{2+}]_i $ transients were linked to stimulation of acetylcholine release through LPA receptor activation. Oral administration of gintonin-enriched fraction (25, 50, or 100 mg/kg, 3 weeks) significantly attenuated scopolamine-induced memory impairment. Oral administration of gintonin (25 or 50 mg/kg, 1 2 weeks) also significantly attenuated amyloid-${\beta}$ protein ($A{\beta}$)-induced cholinergic dysfunctions, such as decreased acetylcholine concentration, decreased choline acetyltransferase (ChAT) activity and immunoreactivity, and increased acetylcholine esterase (AChE) activity. In a transgenic AD mouse model, long-term oral administration of gintonin (25 or 50 mg/kg, 3 months) also attenuated AD-related cholinergic impairments. In this study, we showed that activation of G protein-coupled LPA receptors by gintonin is coupled to the regulation of cholinergic functions. Furthermore, this study showed that gintonin could be a novel agent for the restoration of cholinergic system damages due to $A{\beta}$ and could be utilized for AD prevention or therapy.
Gintonin, a novel, ginseng-derived G protein-coupled lysophosphatidic acid (LPA) receptor ligand, elicits $[Ca^{2+}]_i$ transients in neuronal and non-neuronal cells via pertussis toxin-sensitive and pertussis toxin-insensitive G proteins. The slowly activating delayed rectifier $K^+$ ($I_{Ks}$) channel is a cardiac $K^+$ channel composed of KCNQ1 and KCNE1 subunits. The C terminus of the KCNQ1 channel protein has two calmodulin-binding sites that are involved in regulating $I_{Ks}$ channels. In this study, we investigated the molecular mechanisms of gintonin-mediated activation of human $I_{Ks}$ channel activity by expressing human $I_{Ks}$ channels in Xenopus oocytes. We found that gintonin enhances $I_{Ks}$ channel currents in concentration- and voltage-dependent manners. The $EC_{50}$ for the $I_{Ks}$ channel was $0.05{\pm}0.01{\mu}g/ml$. Gintonin-mediated activation 1 of the $I_{Ks}$ channels was blocked by an LPA1/3 receptor antagonist, an active phospholipase C inhibitor, an $IP_3$ receptor antagonist, and the calcium chelator BAPTA. Gintonin-mediated activation of both the $I_{Ks}$ channel was also blocked by the calmodulin (CaM) blocker calmidazolium. Mutations in the KCNQ1 $[Ca^{2+}]_i$/CaM-binding IQ motif sites (S373P, W392R, or R539W)blocked the action of gintonin on $I_{Ks}$ channel. However, gintonin had no effect on hERG $K^+$ channel activity. These results show that gintonin-mediated enhancement of $I_{Ks}$ channel currents is achieved through binding of the $[Ca^{2+}]_i$/CaM complex to the C terminus of KCNQ1 subunit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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