The amygdala is known as a site for inducing analgesia, but its action on the trigeminal nucleus has not been known well. Little information is available on the effect of dynorphin on NMDA receptor-mediated electrophysiological events in the trigeminal nucleus. The purpose of this study was to investigate the changes in the single neuron spikes at the trigeminal nucleus caused by the amygdala and the action of dynorphin on the trigeminal nucleus. In the present study, extracellular single unit recordings were made in the dorsal horn of the medulla (trigeminal nucleus caudalis) and the effects of microiontophoretically applied compounds were examined. When [D-Ala2, N-Me-Phe4, Glys5-ol]enkephalin (DAMGO, 10-25 mM), a ${\mu}-opioid$ receptor agonist, was infused into the amygdala, the number of NMDA-evoked spikes at the trigeminal nucleus decreased. However, the application of naloxone into the trigeminal nucleus while DAMGO being infused into the amygdala increased the number of spikes. Low dose (1 mM) of dynorphin in the trigeminal nucleus produced a significant decrease in NMDA-evoked spikes of the trigeminal nucleus but the NMDA-evoked responses were facilitated by a high dose (5 mM) of dynorphin. After the ${\kappa}$ receptors were blocked with naloxone, dynorphin induced hyperalgesia. After the NMDA receptors were blocked with AP5, dynorphin induced analgesia. In conclusion, dynorphin A exerted dose-dependent dual effects (increased & decreased spike activity) on NMDA-evoked spikes in the trigeminal nucleus. The inhibitory effect of the dynorphin at a low concentration was due to the activation of ${\kappa}$ receptors and the excitatory effect at a high concentration was due to activation of NMDA receptors in the trigeminal neurons.
Kim Sunoh;Choo Min-Kyung;Nah Seung-Yeol;Kim Dong-Hyun;Rhim Hyewhon
Proceedings of the Ginseng society Conference
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2002.10a
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pp.531-544
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2002
Ginseng is the best known and most popular herbal medicine used worldwide. Ameliorating effects of ginseng were observed on the models of scopolamine-induced, aged or hippocampal lesioned learning and memory deficits. Further beneficial effects of ginseng were observed on neuronal cell death associated with ischemia or glutamate toxicity. In spite of these beneficial effects of ginseng on the CNS, little scientific evidence shows at the cellular level. In the present study, we have employed cultures of rat hippocampal neurons and examined the direct modulation of ginseng on NMDA receptor-induced changes in $[Ca^{2+}]_i$ and -gated currents using fura-2-based digital imaging and perforated whole-cell patch-clamp techniques, respectively. We found that ginseng total saponins inhibited NMDA-induced but less effectively glutamate-induced increase in $[Ca^{2+}]_i$ Ginseng total saponins also modulated $Ca^{2+}$ transients evoked by depolarization with 50 mM KCI along with its own effects on $[Ca^{2+}]_i$. Among ginsenosides tested, ginsenoside $Rg_3$ was found to be the most potent component for ginseng actions on NMDA receptors. Furthermore, we examined the inhibitory effects ofbiotransformants of ginsenosides on NMDA receptor using purified stereoisomers of ginsenosides. 20(S)-ginsenoside $Rg_3$ and its metabolite, 20(S)-ginsenoside $Rh_3$, produced the strongest inhibition while 20(S)-ginsenoside $Rh_1$ and Compound K produced the moderate inhibition on NMDA-induced increase in $[Ca^{2+}]_i$. The data obtained suggest that the inhibition of NMDA receptors by ginseng, in particular by 20(S)-ginsenoside $Rg_3$ and its metabolite, 20(S)-ginsenoside $Rh_2$, could be one of mechanisms for ginsengmediated neuroprotective actions.
N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors have received considerable attention regarding their involvement in glutamate-induced neuronal excitotoxicity. Resveratrol has been shown to exhibit neuroprotective effects against this kind of overactivation, but the underlying cellular mechanisms are not yet clearly understood. In this study, HT-22 neuronal cells were treated with NMDA in Mg2+-free buffer and subsequently used as an experimental model of glutamate excitotoxicity to elucidate the mechanisms of resveratrol-induced neuroprotection. We found that NMDA treatment causes a drop in MTT reduction ability, disrupts inside-negative transmembrane potential of mitochondria, depletes cellular ATP levels, and stimulates intracellular ROS production. Double fluorescence imaging studies demonstrated an increased formation of mitochondrial permeability transition (MPT) pores accompanied by apoptotic cell death, while cobalt protoporphyrin and bilirubin showed protective effects against NMDA-induced mitochondrial injury. On the other hand, zinc protoporphyrin IX significantly attenuated the protective effects of resveratrol which was itself shown to enhance heme oxygenase-1 (HO-1) mRNA and protein expression levels. In cells transfected with HO-1 small interfering RNA, resveratrol failed to suppress the NMDA-induced effects on MTT reduction ability and MPT pore formation. The present study suggests that resveratrol may prevent mitochondrial injury in NMDA- treated HT-22 cells and that enhanced expression of HO-1 is involved in the underlying cellular mechanism.
Background: Following peripheral nerve injury, rats will show a tactile allodynia and hyperalgesia. But the mechanism of allodynia is still obscure. Previous studies have shown this allodynia was reversed by intrathecal alpha-2 agonists and NMDA antagonists, but not by morphine. In formalin test, either the pretreatment of NMDA antagonist or morphine prevents the hyperalgesia. The present studies, using rats rendered allodynic by ligation of the left L5 and L6 nerves, aimed to investigate the effects of pretreatment of MK-801 and morphine on the development of tactile allodynia. Methods and Material: Male Sprague-Dawley rats (100~150g) were anesthetized with halothane, the left L5 and L6 spinal nerves were ligated tightly by 6-0 black silk. For sham operation muscle dissection was performed but the spinal nerve was not ligated. For pretreatment of drugs, MK-801 (NMDA antagonist; 0.3 mg/kg). CNQX (non-NMDA) antagonist; 0.3 mg/kg), morphine (1 mg/kg) or saline (placebo) was administered subcutaneously 30 minutes before operation. A second dose was administered subcutaneously 24 hours after operation and further doses were given daily for 2 days further. The volume of injection was 5 ml/kg. To assess the mechanical allodynia, paw withdrawal thresholds of ipsilateral limb were determined using 8 von Frey hairs. Results: Within 2 days saline, CNQX or morphine injected rats developed tactile allodynia (paw withdrawal threshold was about 2g), and persisted for over 2 weeks. Pretreatment of MK-801 delayed the development of tactile allodynia for 3 days comparing to that of saline injected rat. Conclusion: NMDA receptor in the central nerve system plays an important role in the development of tactile allodynia induced by peripheral nerve injury. But the mechanism may be different from hyperalgesia developed in formalin test.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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1994.04a
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pp.239-239
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1994
신경쇠약의 치료로 상용하며, 빈혈의 치료와 예방의 효과가 있으며, 노화방지에 도움이 되어 민간약으로는 장수(長壽)약으로 꼽히고 있는 구기자가 글루타메이트에 의한 신경독성을 차단하며, 이러한 효과는 구기자의 성분 중 betaine에 의하여 나타난다. Betaine이 어떠한 작용 기전에 의하여 글루타메이트에 의한 신경독성을 차단하는 지를 밝히기 위하여 글루타메이트가 작용하는 각기 다른 수용체인 NHDA 및 non-NMDA 수용체에 어떻게 작용하는 지를 알아보았다. 각 수용체의 선택적인 효능제인 NMDA, kainate 및 quisqualate 각각을 사용하여 인위적으로 독성을 유도시킨 후 이에 대한 betaine의 작용을 알아 본 결과 betaine은 quisqualate에 의하여 유도된 신경독성에서 모두 유사한 정도의 효과를 나타내었다. 이러한 효과는 betaine과 구조가 유사한 glycine의 다른 구조 유사체인 dimethylglycine이나 sarcosine과는 다른 작용양상을 나타내는 것이다. Dimethylglycine과 sarcosine은 kainate에 의한 독성에 대하여 미약한 효과를 나타냈으나, NMDA에 의한 독성에는 정상대조군의 LDH 값의 50% 이상에까지 이르게하는 효과를 나타내는 것으로 보아 이들이 NMDA에 의한 신경독성을 효과적으로 차단한다는 것을 암시해 준다고 할 수 있다. 그러나 betaine의 글루타메이트에 의한 신경독성을 차단하는 효과는 다른 glycine 구조 유사체처럼 glycine과 경쟁적으로 작용하여 나타나는 결과는 아니라고 여겨진다. 또한 글루타메이트에 의한 신경독성이 일어나는 기전 중의 하나가 calcium 이온의 세포내의 과도한 유입으로 인한 것으로 알려져 있으나 세포내의 calcium 이온의 양을 측정하여 본 결과 betaine은 글루타메이트로 인한 세포내 calcium 이온의 증가에 대하여 별다른 효과를 나타내지 않았다. 따라서 betaine의 글루타메이트에 의한 신경독성 차단 효과는 이미 미생물에서 보고된 바 있는 betaine의 세포내 삼투압에 대한 보호작용이나 항산화작용과 관련된 기전에 의하여 나타나는 것일 가능성이 높은 것으로 추측되어진다.
Zinc contained in the neurons of central nervous system is activity-dependently released and then attenuates NMDA (N-methyl-D-aspartate)-induced neurotoxicity while augmenting non-NMDA-induced neurodegeneration. Zinc also has been reported to produce antinociceptive action on the inflammation- and nerve injury-induced hyperalgesia in the behavioral test. In this study, we investigated the effects of zinc on the responses of dorsal horn cells to NMDA, kainate and graded electrical stimulation of C-fibers. In the majority of WDR cells (70.6%), zinc current-dependently inhibited WDR cell responses to NMDA and in the remaining cells, produced biphasic responses; excitation followed by inhibition. Zinc augmented the responses of WDR cells to iontophoretical application of kainate. The dominant effect of $Zn^{2+}$ on the responses of WDR cells to C-fiber stimulation was excitatory, but inhibition, excitation-inhibition and no change of the responses to C-fiber stimulation were induced. $Ca^{2+}-EDTA$ antagonized the excitatory or inhibitory effects of $Zn^{2+}$ on the WDR cell responses. These experimental findings suggest that $Zn^{2+}$ modulates the transmission of sensory information in the rat spinal cord.
Ha Dae Ho;Yang Hyun Woong;Lee Joung Hwa;Lee Kang Chag
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.17
no.2
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pp.412-415
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2003
In order to elucidate the mechanism between cytotoxicity of methhylmercuric chloride(MMC) and oxygen radicals in cultured osteoblasts of neonatal mouse, cell viability was measured by MTT assay in osteoblasts treated with 1~50 μM MMC for 30 hours. And also, the protective effect of N-methyl D-aspartate(NMDA) receptor antagonist, D-2-amino-5-phosphovaleric acid(APV) was examined by cell viability in these cultures. Cell viability was significantly decreased in dose dependently after exposure of 30 μM MMC to cultured osteoblasts for 30 hours. Protective effect of APV against MMC-mediated toxicity was very effective in these cultures. From above the results, it suggests that MMC is toxic in cultured mouse osteoblasts and NMDA receptor antagonist such as APV is effective in blocking the osteotoxicity induced by MMC.
Kim, Young-Sup;Kim, Jeoung-Seob;Kim, Seong-Kie;Heor, Jung-Hee;Lee, Byung-Eui;Ryu, Shi-Yong
Korean Journal of Pharmacognosy
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v.32
no.3
s.126
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pp.212-218
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2001
The water extracts of 82 Korean medicinal herbs were prepared and were examined for the binding affinity on the glycine binding site of NMDA (N-methyl-D-aspartate) receptor prepared by the synaptic membranes from the forebrains of male Sprague-Dawley rats. Among the tested, the extracts of Dioscoreae Rhizoma, Hoveniae Semen cum Fructus, Astragali Radix, Armeniacae Semen, Huttuynia cordata Herba, Acanthopanacis Cortex, Aurantii nobilis Pericarpium, Phellinus linteus, Amomi Fructus, Artemisiae capillaris Herba, Polyporus, Agastachis Herba and of Galli Stomachichum Corium were found to exhibit significant competitions with $[^3H]-MDL$ 105,519 for the glycine specific binding site of NMDA receptor in a dose dependent manner, respectively.
N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors are ionic glutamine receptors involved in brain development and functions such as learning and memory formation. NMDA receptor inhibition is associated with autophagy activation. In this study, we investigated whether the NMDA receptor antagonists, memantine and ifenprodil, induce autophagy in human retinal pigment epithelial cells (ARPE-19) to remove N-retinylidene-N-retinylethanolamine (A2E), an intracellular lipofuscin component. Fluorometric analysis using labeled A2E (A2E-BDP) and confocal microscopic examination revealed that low concentrations of NMDA receptor antagonists, which did not induce cytotoxicity, significantly reduced A2E accumulation in ARPE-19 cells. In addition, memantine and ifenprodil activated autophagy in ARPE-19 cells as measured by microtubule-associated protein 1A/1B-light chain3-II formation and phosphorylated p62 protein levels. Further, to understand the correlation between memantine- and ifenprodil-mediated A2E degradation and autophagy, autophagy-related 5 (ATG5) was depleted using RNA interference. Memantine and ifenprodil failed to degrade A2E in ARPE-19 cells lacking ATG5. Taken together, our study indicates that the NMDA receptor antagonists, memantine and ifenprodil, can remove A2E accumulated in cells via autophagy activation in ARPE-19 cells.
An efficient procedure for the preparation of 7,8-dichloro-6-nitro-1H-1,5-benzodiazepine-2,4-(3H, 5H)-dione(7) as a potential lead compound for the NMDA receptor glycine binding site antagonist, starting from readily available 4,5-dichloro-2-nitroaniline(8), is described. The key step in the synthesis involves the cyclization of malonic ester amide 10 to compound 11.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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