• Journal of Ginseng Research
• /
• 제39권2호
• /
• pp.116-124
• /
• 2015

Background: Ginseng, the root of Panax ginseng (PG), is used widely as a herbal medicine to prevent and treat various diseases. Panax ginseng has pharmacological effects on neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease (AD). The present study evaluated the neuroprotective effects of PG and its possible neuroprotective mechanisms in advanced glycation end product (AGE)-induced AD in a rat model. Methods: Advanced glycation end products were injected bilaterally into the CA3 region of the rats' brains. The Morris water maze test and step-down type passive avoidance test were performed to evaluate their memory and cognitive abilities. The oxidation indexes in the hippocampus were detected. Immunohistochemistry was conducted to visualize the receptors for advanced glycation end products (RAGEs) and nuclear factor-kappa-light-chain-enhancer of activated B cell (NF-${\kappa}B$). Results: Behavioral results showed that PG (1 g/kg, 0.5 g/kg, and 0.25 g/kg) significantly shortened the escape latency, remarkably increased the number of crossing times, significantly decreased the number of errors, and prolonged the latency in rats with AGE-induced AD. Panax ginseng also significantly reduced the malondialdehyde level, increased the glutathione content, and increased superoxide dismutase activity in the hippocampus. Panax ginseng significantly decreased the expression of RAGE and NF-${\kappa}B$. The blockade of anti-RAGE antibody could significantly reduce AGE-induced impairments and regulate these expressions. Conclusion: Our results demonstrated that PG significantly inhibits AGE-induced memory impairment and attenuates Alzheimer-like pathophysiological changes. These neuroprotective effects of PG may be associated with the RAGE/NF-${\kappa}B$ pathway. Our results provided the experimental basis for applying PG in preventing and treating AD.

• Molecules and Cells
• /
• 제39권7호
• /
• pp.543-549
• /
• 2016

MicroRNAs (miRNAs) have been reported to be involved in many neurodegenerative diseases. The present study focused on the role of hsa-miR-144-3p in one of the neuro-degenerative diseases, Parkinson's disease (PD). Our study showed a remarkable down-regulation of miR-144-3p expression in 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine (MPTP)-treated SH-SY5Y cells. MiR-144-3p was then overexpressed and silenced in human SH-SY5Y cells by miRNA-mimics and miRNA-inhibitor transfections, respectively. Furthermore, ${\beta}$-amyloid precursor protein (APP) was identified as a target gene of miR-144-3p via a luciferase reporter assay. We found that miR-144-3p overexpression significantly inhibited the protein expression of APP. Since mitochondrial dysfunction has been shown to be one of the major pathological events in PD, we also focused on the role of miR-144-3p and APP in regulating mitochondrial functions. Our study demonstrated that up-regulation of miR-144-3p increased expression of the key genes involved in maintaining mitochondrial function, including peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ coactivator-$1{\alpha}$(PGC-$1{\alpha}$), nuclear respiratory factor 1 (NRF-1) and mitochondrial transcription factor A (TFAM). Moreover, there was also a significant increase in cellular ATP, cell viability and the relative copy number of mtDNA in the presence of miR-144-3p overexpression. In contrast, miR-144-3p silencing showed opposite effects. We also found that APP overexpression significantly decreased ATP level, cell viability, the relative copy number of mtDNA and the expression of these three genes, which reversed the effects of miR-144-3p overexpression. Taken together, these results show that miR-144-3p plays an important role in maintaining mitochondrial function, and its target gene APP is also involved in this process.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.286-293
• /
• 2019

알츠하이머 질환은 대표적인 신경퇴행성 질환으로, 뇌 내에서 $A{\beta}$ 단백질 축적은 알츠하이머 질환의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 amyloid beta ($A{\beta}$)로 손상을 유도한 SH-SY5Y 신경세포에서 kaempferol, kaempferol-3-O-glucoside, quercetin, quercetin-3-${\beta}$-D-glucoside의 신경세포 보호 효과에 대해 검토하였다. SH-SY5Y 신경세포에 $A{\beta}_{25-35}$ ($25{\mu}M$)를 처리하였을 때, 처리하지 않은 normal군에 비해 세포생존율이 유의적으로 감소하였다. 반면, kaempferol, quercetin 및 그 배당체들을 각각 처리하였을 때 $A{\beta}_{25-35}$만을 처리한 control군에 비해 유의적으로 세포생존율의 증가를 나타내었다. 또한, apoptosis에 관여하는 cleaved caspase9, Bcl-2-associated X protein (Bax) 단백질 발현을 측정한 결과, normal군에 비해 control군에서 유의적으로 cleaved caspase9 및 Bax 단백질 발현의 증가를 나타내어 $A{\beta}$ 유도 신경세포 손상으로 인한 apoptosis가 유발됨을 확인 하였으며, kaempferol, quercetin 및 그 배당체들의 처리 시 apoptosis 관련 단백질 발현이 감소함으로써 신경세포 보호 효능이 나타냄을 확인하였다. 이러한 결과는 kaempferol, quercetin 및 그 배당체들이 apoptosis 조절을 통해 신경세포 보호 효과를 나타내며, 신경세포 손상으로 인한 알츠하이머 질환을 예방하는 유용한 소재로써 사용 가능성이 있음을 보여준다.

• 생명과학회지
• /
• 제28권11호
• /
• pp.1332-1338
• /
• 2018

뇌신경 질환의 주요 원인이 되는 것으로 알려진 미세아교세포의 과도한 활성화에 의한 신경염증반응에서 풀무치 에탄올 추출물이 미세아교세포의 염증 반응에 미치는 영향을 검토하였다. 미세아교세포의 활성화를 유도하기 위해 LPS를 사용하였으며, LPS 처리에 의해 신경염증반응의 지표인 NO의 생성량과 이들을 조절하는 iNOS, COX-2의 발현이 증가됨을 확인 할 수 있었다. 그러나 풀무치 에탄올 추출물을 1시간 전처리 한 후 LPS를 처리한 경우 추출물의 농도에 의존적으로 이들의 발현량이 현저히 감소되는 것을 확인 하였다. 또한 LPS 처리로 인해 분비되는 염증성 cytokine들의 생성량도 풀무치 에탄올 추출물에 의해 현저히 억제 됨을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과는 미세아교세포의 과도한 활성화로 인해 발생되는 뇌 신경질환의 치료 소재로서 풀무치 에탄올 추출물의 활성 가능성을 제시하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제29권9호
• /
• pp.1034-1046
• /
• 2019

미토콘드리아는 세포 에너지 공급을 위한 에너지 대사의 주요 세포 소기관으로 칼슘 조절, 활성 산소(ROS) 생성, 세포 사멸(apoptosis)을 조절하는데도 중요한 역할을 한다. 이러한 미토콘드리아에 발생한 기능 이상은 신경퇴행질환, 루게릭병, 심혈관계 질환, 정신 질환, 당뇨, 암과 같은 다양한 질병과 연관이 있다. 미토콘드리아 기능 이상 관련 질병들은 노화와 관련된 질병이 주를 차지하며, 이 논문에서는 그 중에서도 암에 초점을 맞춰 서술하고자 한다. 미토콘드리아 기능 이상은 발암을 유도하며, 많은 암 종에서 발견된다. 암종에 따라 미토콘드리아 기능 이상을 일으키는 요인들이 다르며, 이러한 변화는 치료 내성, 전이와 같은 암 악성화도 유발한다. 미토콘드리아 기능 이상의 요인으로는 미토콘드리아 수 부족, 주요 물질 제공 불능, ATP 합성 기능 이상 등이 존재하나, 암 발병과 악성화에 영향을 미치는 주요 원인으로 미토콘드리아 DNA (mtDNA)의 감소(depletion)를 들 수 있다. 미토콘드리아 기능 이상은 분자 활성 변화 혹은 발현 변화를 통해 암 악성화를 일으키나, 어떠한 변화가 암 악성화를 야기하는지 구체적으로 알려진 바가 없다. 미토콘드리아 기능 이상과 암의 상관관계는 대부분 미토콘드리아 기능 이상 세포를 이용하여 연구하는데, 그 제작 방법으로는 EtBr에 의한 화학적 방법과 shRNA, Crispr/Cas9과 같은 유전자 수선 (gene editing) 방법 등이 있다. 이러한 기법으로 제작된 미토콘드리아 기능 이상 세포주는 암을 비롯한 미토콘드리아 기능 이상에 의한 다양한 질병 연구에 이용되고 있다.

• Yonsei Medical Journal
• /
• 제59권9호
• /
• pp.1096-1106
• /
• 2018

Purpose: Alzheimer's disease (AD) is the sixth most common cause of death in the United States. MicroRNAs have been identified as vital players in neurodegenerative diseases, including AD. microRNA-128 (miR-128) has been shown to be dysregulated in AD. This study aimed to explore the roles and molecular mechanisms of miR-128 in AD progression. Materials and Methods: Expression patterns of miR-128 and peroxisome proliferator-activated receptor gamma ($PPAR-{\gamma}$) messenger RNA in clinical samples and cells were measured using RT-qPCR assay. $PPAR-{\gamma}$ protein levels were determined by Western blot assay. Cell viability was determined by MTT assay. Cell apoptotic rate was detected by flow cytometry via double-staining of Annexin V-FITC/PI. Caspase 3 and $NF-{\kappa}B$ activity was determined by a Caspase 3 Activity Assay Kit or $NF-{\kappa}B$ p65 Transcription Factor Assay Kit, respectively. Bioinformatics prediction and luciferase reporter assay were used to investigate interactions between miR-128 and $PPAR-{\gamma}$ 3'UTR. Results: MiR-128 expression was upregulated and $PPAR-{\gamma}$ expression was downregulated in plasma from AD patients and $amyloid-{\beta}$ $(A{\beta})-treated$ primary mouse cortical neurons (MCN) and Neuro2a (N2a) cells. Inhibition of miR-128 decreased $A{\beta}-mediated$ cytotoxicity through inactivation of $NF-{\kappa}B$ in MCN and N2a cells. Moreover, $PPAR-{\gamma}$ was a target of miR-128. $PPAR-{\gamma}$ upregulation attenuated $A{\beta}-mediated$ cytotoxicity by inactivating $NF-{\kappa}B$ in MCN and N2a cells. Furthermore, $PPAR-{\gamma}$ downregulation was able to abolish the effect of anti-miR-128 on cytotoxicity and $NF-{\kappa}B$ activity in MCN and N2a cells. Conclusion: MiR-128 inhibitor decreased $A{\beta}-mediated$ cytotoxicity by upregulating $PPAR-{\gamma}$ via inactivation of $NF-{\kappa}B$ in MCN and N2a cells, providing a new potential target in AD treatment.

• Biomolecules & Therapeutics
• /
• 제31권1호
• /
• pp.127-138
• /
• 2023

Glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) is an important serine/threonine kinase that implicates in multiple cellular processes and links with the neurodegenerative diseases including Alzheimer's disease (AD). In this study, structure-based virtual screening was performed to search database for compounds targeting GSK-3β from Enamine's screening collection. Of the top-ranked compounds, 7 primary hits underwent a luminescent kinase assay and a cell assay using human neuroblastoma SH-SY5Y cells expressing Tau repeat domain (Tau_RD) with pro-aggregant mutation ΔK280. In the kinase assay for these 7 compounds, residual GSK-3β activities ranged from 36.1% to 90.0% were detected at the IC₅₀ of SB-216763. In the cell assay, only compounds VB-030 and VB-037 reduced Tau aggregation in SH-SY5Y cells expressing ΔK280 Tau_RD-DsRed folding reporter. In SH-SY5Y cells expressing ΔK280 Tau_RD, neither VB-030 nor VB-037 increased expression of GSK-3α Ser21 or GSK-3β Ser9. Among extracellular signal-regulated kinase (ERK), AKT serine/threonine kinase 1 (AKT), mitogen-activated protein kinase 14 (P38) and mitogenactivated protein kinase 8 (JNK) which modulate Tau phosphorylation, VB-037 attenuated active phosphorylation of P38 Thr180/ Tyr182, whereas VB-030 had no effect on the phosphorylation status of ERK, AKT, P38 or JNK. However, both VB-030 and VB-037 reduced endogenous Tau phosphorylation at Ser202, Thr231, Ser396 and Ser404 in neuronally differentiated SH-SY5Y expressing ΔK280 Tau_RD. In addition, VB-030 and VB-037 further improved neuronal survival and/or neurite length and branch in mouse hippocampal primary culture under Tau cytotoxicity. Overall, through inhibiting GSK-3β kinase activity and/or p-P38 (Thr180/Tyr182), both compounds may serve as promising candidates to reduce Tau aggregation/cytotoxicity for AD treatment.

• Molecules and Cells
• /
• 제45권3호
• /
• pp.134-147
• /
• 2022

The anti-oxidant enzyme heme oxygenase-1 (HO-1) is known to exert anti-inflammatory effects. From a library of pyrazolo[3,4-d]pyrimidines, we identified a novel compound KKC080096 that upregulated HO-1 at the mRNA and protein levels in microglial BV-2 cells. KKC080096 exhibited anti-inflammatory effects via suppressing nitric oxide, interleukin1β (IL-1β), and iNOS production in lipopolysaccharide (LPS)-challenged cells. It inhibited the phosphorylation of IKK and MAP kinases (p38, JNK, ERK), which trigger inflammatory signaling, and whose activities are inhibited by HO-1. Further, KKC080096 upregulated anti-inflammatory marker (Arg1, YM1, CD206, IL-10, transforming growth factor-β [TGF-β]) expression. In 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridinetreated mice, KKC080096 lowered microglial activation, protected the nigral dopaminergic neurons, and nigral damage-associated motor deficits. Next, we elucidated the mechanisms by which KKC080096 upregulated HO-1. KKC080096 induced the phosphorylation of AMPK and its known upstream kinases LKB1 and CaMKKbeta, and pharmacological inhibition of AMPK activity reduced the effects of KKC080096 on HO-1 expression and LPS-induced NO generation, suggesting that KKC080096-induced HO-1 upregulation involves LKB1/AMPK and CaMKKbeta/AMPK pathway activation. Further, KKC080096 caused an increase in cellular Nrf2 level, bound to Keap1 (Nrf2 inhibitor protein) with high affinity, and blocked Keap1-Nrf2 interaction. This Nrf2 activation resulted in concurrent induction of HO-1 and other Nrf2-targeted antioxidant enzymes in BV-2 and in dopaminergic CATH.a cells. These results indicate that KKC080096 is a potential therapeutic for oxidative stress-and inflammation-related neurodegenerative disorders such as Parkinson's disease.

• 한국식품과학회지
• /
• 제49권5호
• /
• pp.524-531
• /
• 2017

본 연구에서는 와송(Orostachys japonicus A. Berger)의 산화방지 효과와 산화스트레스로부터의 신경세포 손상에 대한 보호효과 및 주요 생리활성물질을 분석하였다. 와송 아세트산에틸 분획물(ethylacetate fraction from Orostachys japonicus A. Berger extract: EFOJ)은 다른 분획물보다 높은 총 페놀화합물 함량을 나타냈으며, 와송 아세트산에틸 분획물(EFOJ)로 ABTS, DPPH 라디칼 소거 활성과 FRAP 검정 및 지방질과산화물 억제력 분석을 실시한 결과, 우수한 라디칼 소거 활성, 총산화방지력과 과산화 지방질 생성물의 억제력을 확인하였다. 또한 와송 아세트산에틸 분획물(EFOJ)은 과산화수소로 인한 신경세포 사멸에 대한 세포 생존율을 향상시켰으며, 신경 세포막 손상을 보호하는 능력이 우수한 것을 확인하였다. 이러한 생리 활성을 가진 와송 아세트산에틸 분획물(EFOJ)의 주요물질을 분석하기 위하여 $LC-MS^e$를 실시하였으며, 주요 생리활성 물질은 퀘세틴 배당체와 캠페롤 배당체로 추정되었다. 본 연구 결과들을 바탕으로, 와송 추출물은 우수한 산화방지력을 가지고 있을 뿐만 아니라 산화적 스트레스로부터의 신경세포 보호효과를 통해 퇴행성 신경질환과 같은 질병을 예방 할 수 있는 건강기능성식품의 천연산화방지제 소재로써 고부가 가치가 있다고 판단된다.

• 생명과학회지
• /
• 제21권9호
• /
• pp.1234-1243
• /
• 2011

맥문동(Liriope platyphylla)은 동양의학에서 오래 동안 항염증제, 당뇨 혹은 비만 치료제, 그리고 신경세포활성화 약제로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 맥문동으로부터 NGF의 발현을 촉진하는 새로운 물질을 개발하고 이들의 작용기전을 밝히기 위하여 맥문동으로부터 13가지의 새로운 추출물을 확보하고 이들의 기능을 세포주와 마우스 실험을 통해 분석하였다. 그 결과, 상대적으로 세포독성이 낮고 NGF의 분비량이 많은 LP-E, LP-M, LP-M50, LP2E17PJ 등 4가지 추출물을 확보하였다. 또한 이들 중에서 LP2E17PJ를 제외한 3가지 추출물에 의해 분비된 NGF는 PC12세포의 neuritic outgrowth를 촉진하였다. 더불어 추출방법과 추출량의 측면에서 효과적인 LP-M을 C57BL/6 마우스에 2주간 투여하여 뇌조직에서 NGF mRNA의 발현을 확인하였다. LP-M은 오직 피질에서만 두 종류의 receptor 중에서 low affinity receptor를 통한 억제신호를 전달하였으며, 해마에서는 유의적인 변화를 유도하지 못했다. 그러나 high affinity receptor를 통한 신호전달은 해마에서만 활성화 신호를 전달하였고 피질에서는 변화를 유도하지 못했다. 이러한 결과는 맥문동 추출물인 LP-M은 마우스 대뇌의 해마에서 high affinity receptor를 통한 신호전달을 통해 neuritic outgrowth를 촉진함을 확인하였다.