Im, Jun Hyung;Yeo, In Jun;Hwang, Chul Ju;Lee, Kyung Sun;Hong, Jin Tae
Biomolecules & Therapeutics
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v.28
no.2
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pp.152-162
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2020
Cerebral ischemia exhibits a multiplicity of pathophysiological mechanisms. During ischemic stroke, the reactive oxygen species (ROS) concentration rises to a peak during reperfusion, possibly underlying neuronal death. Recombinant human erythropoietin (EPO) supplementation is one method of treating neurodegenerative disease by reducing the generation of ROS. We investigated the therapeutic effect of PEGylated EPO (P-EPO) on ischemic stroke. Mice were administered P-EPO (5,000 U/kg) via intravenous injection, and middle cerebral artery occlusion (MCAO) followed by reperfusion was performed to induce in vivo ischemic stroke. P-EPO ameliorated MCAO-induced neurological deficit and reduced behavioral disorder and the infarct area. Moreover, lipid peroxidation, expression of inflammatory proteins (cyclooxygenase-2 and inducible nitric oxide synthase), and cytokine levels in blood were reduced by the P-EPO treatment. In addition, higher activation of nuclear factor kappa B (NF-κB) was found in the brain after MCAO, but NF-κB activation was reduced in the P-EPO-injected group. Treatment with the NF-κB inhibitor PS-1145 (5 mg/kg) abolished the P-EPO-induced reduction of infarct volume, neuronal death, neuroinflammation, and oxidative stress. Moreover, P-EPO was more effective than EPO (5,000 U/kg) and similar to a tissue plasminogen activator (10 mg/kg). An in vitro study revealed that P-EPO (25, 50, and 100 U/mL) treatment protected against rotenone (100 nM)-induced neuronal loss, neuroinflammation, oxidative stress, and NF-κB activity. These results indicate that the administration of P-EPO exerted neuroprotective effects on cerebral ischemia damage through anti-oxidant and anti-inflammatory properties by inhibiting NF-κB activation.
Objective : In permanent distal middle cerebral artery occlusion [pdMCAO] model of rats, the temporal order of subcellular translocation is not fully understood yet. We studied translocation sequence of cytochrome c and apoptosis inducing factor [AIF] after pdMCAO and patterns of expression. Methods : Twenty-one male rats - with ten minutes, 1, 4, 8, 24 and 48 hours of pdMCAO groups - were enrolled. At core and penumbra area of each cerebral cortex, Western blotting of cytochrome c and AIF were performed using cytosolic fractions and then compared with sham specimens. With 48 hours group, the expression of cytochrome c and AIF was examined with immunofluorescent staining. Results : Compared to sham, the cytosolic translocation of cytochrome c significantly increased at all time points [p<0.05]. As early as 10 min after onset of ischemia, it was increased significantly [p<0.01]. The cytosolic translocation of AIF showed gradual increase with the passage of time and significantly increased 8 hours after [p<0.05]. As late as 24 hours and 48 hours after onset of ischemia, there were increased most significantly [p<0.01]. At penumbra, both proteins failed to show significant increase at all time points. At 48 hours after ischemia, colocalization of cytochrome c and AIF were confirmed. Conclusion : Cytosolic translocation of cytochrome c peaks much earlier than that of AIF in pdMCAO model of rat. Caspase dependent apoptosis activates soon after ischemia and later, it can be reinforced by gradually increasing AIF in ischemic core.
Yang, Goeun;Park, Dongsun;Lee, Sun Hee;Bae, Dae-Kwon;Yang, Yun-Hui;Kyung, Jangbeen;Kim, Dajeong;Choi, Ehn-Kyoung;Hong, Jin Tae;Jeong, Heon-Sang;Kim, Hee Jung;Jang, Su Kil;Joo, Seong Soo;Kim, Yun-Bae
Biomolecules & Therapeutics
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v.21
no.6
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pp.454-461
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2013
The neuroprotective effects of a butanol fraction of white rose petal extract (WRPE-BF) were investigated in a middle cerebral artery occlusion (MCAO) model. Seven week-old male rats were orally administered WRPE-BF for 2 weeks and subjected to MCAO for 2 h, followed by reperfusion. Twenty-four h later, MCAO-induced behavioral dysfunctions were markedly improved in a dose-dependent manner by pretreatment with WRPE-BF. Moreover, higher dose of WRPE-BF not only decreased infarction area but also effectively reduced astrogliosis. The expression of inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, and glial fibrillary acidic protein in MCAO model were markedly inhibited by WRPE-BF treatment. Notably, WRPE-BF decreased nitricoxide and malondialdehyde levels in the striatum and subventricular zone of stroke-challenged brains. These data suggested that WRPE-BF may exert its neuroprotective effects via anti-oxidative and anti-inflammatory activities against ischemia-reperfusion brain injury and could be a good candidate as a therapeutic target for ischemic stroke.
Acute ischemic stroke results from sudden decrease or loss of blood supply to an area of the brain, resulting in a coinciding loss of neurological function. The antioxidant action of melatonin is an important mechanism among its known effects to protective activity during ischemic/reperfusion injury. The focus of this research, therapeutic efficacy of melatonin on recovery of neurological function following long term treatment in ischemic brain injured rats. Male Sprague-Dawley rats (n=40; 8 weeks old) were divided into the control group, and MCAo groups (Vehicle, MT7 : MCAo+ melatonin injection at 7:00, MT19 : MCAo+melatonin injection at 19:00, and MT7,19 : MCAo+melatonin injection at 7:00 and 19:00). Rat body weight and neurological function were measured every week for 8 weeks. After 8 weeks, the rats were anesthetized with a mixture of zoletil (40 mg/kg) and xylazine (10 mg/kg) and sacrificed for further analysis. Tissues were then collected for RNA isolation from brain tissue. Also, brain tissues were analyzed by histological procedures. We elucidated that melatonin was not toxic in vital organs. MT7,19 was the most rapidly got back to mild symptom on test of neurological parameter. Also, exogenous melatonin induces both the down-regulation of detrimental genes, such as NOSs and the up-regulation of beneficial gene, including BDNF during long term administration after focal cerebral ischemia. Melatonin treatment reduced the loss of primary motor cortex. Therefore, we suggest that melatonin could be act as prophylactic as well as therapeutic agent for neurorehabilitative intervention.
Objectives : This study was performed to choose more effective neuro-protective acupuncture point and to verify the effect of acupuncture in promoting neurogenesis and angiogenesis as a result of its neuro-vasculo-regenerative effect in middle cerebral artery occlusion model in rats. Methods : By TTc staining we chose the most effective acupuncture point with neuro-protection. We randomly divided into four groups: Such as (1) sham group(with sham-operation), (2) sham+acupuncture group(with sham-operation), (3) middle cerebral artery occlusion group, (4) MCAO+AT group. Acupuncture procedure was performed for four days. Total RNA was extracted using TRIzol reagent, according to the manufacturer's instructions, and was purified using an RNAeasy mini kit. Immuno-histochemistry was performed using primary antibody mouse anti-BrdU, NeuN, Dcx, and VEGF. Results : We found that $ST_{36}$ had the more neuroprotective effect than $LI_{11}$ and $SP_3$. The microarray analysis revealed that 54 genes were more expressed neurogenesis pathway in MCAO+AT group compared with MCAO group(fold changes greater than or equal to twofold change). 11 genes were more expressed angiogenesis pathway. And 7 genes were more expressed VEGF pathway. Immuno-histochemistry revealed that cell proliferation, cell migration and cell maturation were increased. Conclusions : This study demonstrated that acupuncture on $ST_{36}$ had neuro-protective and neuro-restorative effect in ischemic brain injuries. And its mechanism might be related to promote neurogenesis and angiogenesis. These results suggest that acupuncture have potential benefits for the treatment of ischemic stroke.
Object: Acori graminei rhizoma(AGR) extract is clinically used to treat the cerebral ischemia in Korea. The present study was undertaken to study the neuroprotective effect of AGR extract in middle cerebral artery occlusion(MCAO) rats. Methods: Changes of extracellular levels of glutamate, aspartate, GABA, glycine, taurine, tyrosine, alanine in striatum were collected at 20 minutes interval by in vivo microdialysis and then analyzed by HPLC(high performance liquid chromatography) in rats subjected to permanent focal cerebral ischemia induced by 2 hours of MCAO. AGR extract was orally administrated before MCAO. Different animals were used for measurement of cerebral infarction volume induced by 24 hours of MCAO with TTC staining and image analysis. Result : The infarction volume was decreased and focal cerebral ischemia - induced increase of extracellular glutamate, aspartate, and tyrosine were inhibited after the treatment of AGR extract. On the other hand, the increase of glycine and alanine not but GABA and taurine were enhenced after the treatment of AGR extract. Conclusion: These results suggest that AGR extract can playa role in protecting against cerebral ischemia by regulating extracellular levels of excitatory and inhibitory amino acid neurotransmitters.
Lee, Jae Hoon;Kam, Eun Hee;Kim, Jeong Min;Kim, So Yeon;Kim, Eun Jeong;Cheon, So Yeong;Koo, Bon-Nyeo
Biomolecules & Therapeutics
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v.25
no.2
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pp.149-157
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2017
The interleukin-1 receptor antagonist (IL-1RA) is a potential stroke treatment candidate. Intranasal delivery is a novel method thereby a therapeutic protein can be penetrated into the brain parenchyma by bypassing the blood-brain barrier. Thus, this study tested whether intranasal IL-1RA can provide neuroprotection and brain penetration in transient cerebral ischemia. In male Sprague-Dawley rats, focal cerebral ischemia was induced by middle cerebral artery occlusion (MCAO) for 1 h. The rats simultaneously received 50 mg/kg human IL-1RA through the intranasal (IN group) or intraperitoneal route (IP group). The other rats were given 0.5 mL/kg normal saline (EC group). Neurobehavioral function, infarct size, and the concentration of the administered human IL-1RA in the brain tissue were assessed. In addition, the cellular distribution of intranasal IL-1RA in the brain and its effect on proinflammatory cytokines expression were evaluated. Intranasal IL-1RA improved neurological deficit and reduced infarct size until 7 days after MCAO (p<0.05). The concentrations of the human IL-1RA in the brain tissue 24 h after MCAO were significantly greater in the IN group than in the IP group (p<0.05). The human IL-1RA was confirmed to be co-localized with neuron and microglia. Furthermore, the IN group had lower expression of $interleukin-1{\beta}$ and tumor necrosis $factor-{\alpha}$ at 6 h after MCAO than the EC group (p<0.05). These results suggest that intranasal IL-1RA can reach the brain parenchyma more efficiently and provide superior neuroprotection in the transient focal cerebral ischemia.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.19
no.1
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pp.246-253
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2005
This study was designed to investigate the neuroprotective effects of Guh-Poong-Chung-Sim-Hwan(GCH) on ischemia induced by middle cerebral artery occlusion(MCAO) in Sprague-Dawley rats. The effects of GCH administration on the size of the brain infarct and the functional status of the rats after ischemia were examined, as well as the expression of COX-2 in acute phase. The recovery of motor functions for 7 days and the brain infarct were examined to find out the delayed effects of daily GCH-administration as well. In conclusion, we found that GCH reduced both functional deficits and brain damage in the MCAO rat model of stroke. In addition, high doses of GCH reduced COX-2 expression in the penumbra. It is well known that herbal medication including GCH is very safe for humans. Accordingly, our results support the clinical use of this GKM for the treatment of stroke and offer the possibility that a potent neuroprotective agent could be developed from Korean herbal medicines.
Stroke is a leading cause of long-term disability in ischemic survivors who are suffering from motor, cognitive, and memory impairment. Previously, we have reported suppressing LPA5 activity with its specific antagonist can attenuate acute brain injuries after ischemic stroke. However, it is unclear whether suppressing LPA5 activity can also attenuate chronic brain injuries after ischemic stroke. Here, we explored whether effects of LPA5 antagonist, TCLPA5, could persist a longer time after brain ischemic stroke using a mouse model challenged with tMCAO. TCLPA5 was administered to mice every day for 3 days, starting from the time immediately after reperfusion. TCLPA5 administration improved neurological function up to 21 days after tMCAO challenge. It also reduced brain tissue loss and cell apoptosis in mice at 21 days after tMCAO challenge. Such long-term neuroprotection of TCLPA5 was associated with enhanced neurogenesis and angiogenesis in post-ischemic brain, along with upregulated expression levels of vascular endothelial growth factor. Collectively, results of the current study indicates that suppressing LPA5 activity can provide long-term neuroprotection to mice with brain ischemic stroke.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.23
no.4
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pp.866-871
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2009
Brain edema is a major importance in the pathophysiology of CNS injuries including stroke. Ischemic brain edema results from both cytotoxic edema, which is severe in astrocytes at early stage, and vasogenic edema caused by excessive blood-brain barrier (BBB) permeability. The present study was performed to determine the effect of Rhei Rhizoma on brain edema induced by middle cerebral artery occlusion (MCAO) in the rats. The neurological symptom, total infarct volume and edema index caused by MCAO were measured. The changes of Matrix Metalloproteinase-9 (MMP-9) and inducible nitric oxide synthase (iNOS) immunoreactivities were also observed. We found that Rhei Rhizoma extract improved the neurological symptom and attenuated the total infarct volume and brain edema caused by ischemic insult. Rhei Rhizoma extract also attenuated the expression of MMP-9 and iNOS. This results suggest that Rhei Rhizoma has a protective effect on the brain edema caused by ischemic insult.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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