Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSC) are a multipotent cell population that can differentiate into neuron-like cells. Previously it has been reported that murine BM-MSC can differentiate into neuron-like cells by co-treatment with a Rho-associated kinase (ROCK) inhibitor -Y27632 and $CoCl_2$. In this study, we compared several ROCK inhibitors for the ability to induce human BM-MSCs to differentiate into neuron-like cells in the presence of $CoCl_2$. Y27632 with high specificity for ROCK at 1-30 ${\mu}M$ was best at inducing neuronal differentiation of MSCs. Compared to HA1077 and H1152, which also effectively induced morphological change into neuron-like cells, Y27632 showed less toxicity even at 100 ${\mu}M$, and resulted in longer multiple branching processes at a wide range of concentrations at 6 h and 72 h post-induction. H89, however, which has less specificity by inhibition of protein kinase A, S6 kinase 1 and MSK1 with similar or greater potency, was less effective at inducing neuronal differentiation of MSCs. Simvastatin, which can inhibit Rho, Ras, and Rac by blocking the synthesis of isoprenoid intermediates, showed little activity for inducing morphological changes of MSCs into neuron-like cells. Accordingly, the expression patterns for neuronal cell markers,including ${\beta}$-tubulin III, neuron-specific enolase, neurofilament, and microtubule-associated protein, were consistent with the pattern of the morphological changes. The data suggest that the ROCK inhibitors with higher specificity are more effective at inducing neuronal differentiation of MSCs.
Hominis Placenta has a broad array of clinical applications in Korean medicine, including treatment of inflammatory conditions such as rheumatoid arthritis. The purpose of this study is to explore the global gene expression profiles in human RAW 264.7 cell lines treated with Hominis Placenta herbal-acupuncture solution (HPHAS) using microarray analysis. The RAW 264.7 cells were treated with lipopolysaccharide (LPS), HPHAS, or both. Of the 8,170 genes profiled in this study, with a cut-off level of two-fold change in the expression, 72 genes (CTD1, regulating synaptic membrane exocytosis 2, etc.) were upregulated and 135 genes(splicing factor, arginine/serine-rich 1, actinin, alpha 1, etc.) downregulated following LPS treatment. One gene (acrosin) was upregulated and 12 genes (phospholipase A2, group IB, neurofilament, heavy polypeptide 200kDa, etc.) were downregulated following HPHAS treatment. Eleven genes (RAB27A, member RAS oncogene family, eosinophil peroxidase, etc.) were upregulated and 16 genes (V-maf musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog G (avian), RW1 protein, etc.) were downregulated following co-stimulation of HPHAS and LPS. It is thought that microarrays will play an ever-growing role in the advance of our understanding of the pharmacological actions of HPHAS in the treatment of arthritis. Further studies, however, are required to concretely prove the effectiveness of HPHAS.
Objectives : This study was carried out to examine toxic effect of Sintongchukeo-tang on cultured mouse spinal sensory neurons inhibited by neurotoxicity induced by hydrogen peroxide. Methods : MTT assay, NR assay, LDH and neurofilament assay were performed after spinal sensory neurons were preincubater with various concentrations of Sintongchukeo-tang water extract before treatment of cells with hydrogen peroxide. Results : Hydrogen peroxide induced ceil degeneration such as the decrease of cell viability was measured by MTT and NR assay in the cultured mouse spinal sensory neurons. Sintongchukeo-tang water extract was effective in the decrease of LDH activities of neurons produced by hydrogen peroxide. Sintongchukeo-tang water extract was effective in the increase of amount of neurofilaments damaged by hydrogen peroxide. Conclusions : From the above results, it is suggested that hydrogen peroxide induces the inhibition of cell viability in cultured mouse spinal sensory neurons and Sintongchukeo-tang water extract was effective in cultured neurons damaged by hydrogen peroxide.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Brain aging is a major risk factor for severe neurodegenerative diseases. Conversely, L-histidine and L-carnosine are known to exhibit neuroprotective effects. The aim of this study was to examine the potential for L-histidine, L-carnosine, and their combination to mediate anti-brain aging effects in neuronal cells subjected to D-galactose-induced aging. MATERIALS/METHODS: The neuroprotective potential of L-histidine, L-carnosine, and their combination was examined in a retinoic acid-induced neuronal differentiated SH-SY5Y cell line exposed to D-galactose (200 mM) for 48 h. Neuronal cell proliferation, differentiation, and expression of anti-oxidant enzymes and apoptosis markers were subsequently evaluated. RESULTS: Treatment with L-histidine (1 mM), L-carnosine (10 mM), or both for 48 h efficiently improved the proliferation, neurogenesis, and senescence of D-galactose-treated SH-SY5Y cells. In addition, protein expression levels of both neuronal markers (β tubulin-III and neurofilament heavy protein) and anti-oxidant enzymes, glutathione peroxidase-1 and superoxide dismutase-1 were up-regulated. Conversely, protein expression levels of amyloid β (1-42) and cleaved caspase-3 were down-regulated. Levels of mRNA for the pro-inflammatory cytokines, interleukin (IL)-8, IL-1β, and tumor necrosis factor-α were also down-regulated. CONCLUSIONS: To the best of our knowledge, we provide the first evidence that L-histidine, L-carnosine, and their combination mediate anti-aging effects in a neuronal cell line subjected to D-galactose-induced aging. These results suggest the potential benefits of L-histidine and L-carnosine as anti-brain aging agents and they support further research of these amino acid molecules.
Objectives : Effects of Bogijetong-tang (BJT) on peripheral nerve regeneration have been reported in a previous study on BJT but additional study on a damaged peripheral neuropathy where its damage level is physically and chemically more severe was needed. Plus, this study was conducted because there haven't been any studies for BJT on central nerve regeneration. Methods : In order to check the effect on central nerve regeneration, the study on cerebellum cells was started and the sciatic nerve was used to observe the effects on a peripheral nerve which was severely damaged both physically and chemically. Nerve recovery effects were observed by analyzing target proteins such as phospho-extracellular signal-regulated kinase, ${\beta}1$ integrin, neurofilament 200, growth-associated protein-43, cyclin-dependent kinase 1, phospho-vimentin, phospho-Smad, and caspase 3. Results : The significant changes of target protein in cerebellum neurons have been observed. The changes of index protein on the axon regeneration and the nerve recovery in the sciatic nerve have been observed and the effects on cell protection were observed, as well. Conclusions : This study confirmed that BJT made a significant influence on nerve protection and recovery of a damaged peripheral neuropathy and it also made a possibility of its regeneration in a damaged central nerve injury.
The purpose of this study is to examine the toxic effects caused by xanthine oxidase/hypoxanthine (XO/HX) and the effects of herbal extracts such as Mangeum-tang (萬金湯: MGT) and Gamimangeum-tang (加味萬金湯: GMGT) on the treatment of the toxic effects. The results of these experiments were XO/HX, an oxygen radical-generating system, decreased the survival rates of the cultured cells on XTT assay, the amount of DNA syntheses, and the amount of neurofilaments, and increased c-fos positive cells, MGT and GMGT have the efficacy of increasing the survival rates of the cultured cells by increasing the amount of neurofilaments and DNA synthesis and decreasing the c-fos positive cells damaged by XO/HX, From the above results, it is suggested that MGT and GMGT have marked efficacy as a treatment for the damages caused by the XO/HX-mediated oxidative stress. And MGT and GMGT are thought to have certain pharmacological effects.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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제31권3호
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pp.239-247
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2005
This study demonstrated that xenogenic human marrow mesenchymal stem cells (hMSCs) could elicit the regeneration of the sensory nerve after axotomy in the adult rats infraorbital nerves without immunosuppression. For this, we evaluated the behavioral testing for functional recovery of the nerve and histological findings at weeks 3 and 5 compared to controls. Xenogenic hMSCs did not evoke any significant inflammatory or immunologic reaction after systemic and local administrations. HMSCs-treated rats exhibited significant improvement on sensory recovery tested with von Frey monofilaments. At 5 postoperative weeks, in the hMSCs treated nerve, expression of myelin basic protein (MBP), neurofilament (NF) at the site of axotomy was higher than control. And mRNA expression of neurotropin receptor Trk precursor (TrkPre), nerve growth factor receptor (NGFR) and neuropeptide (NPY) in trigeminal ganglion were also higher. The number of myelinated nerve at distal stump and cells in trigeminal ganglion were higher in hMSC treated rats. So it was supposed that transplanted MSCs contributed to reducing post-traumatic degeneration and production of neurotrophic factors. Immunofluorescence labeling showed small portion of hMSCs (<10%) expressed a phenotypic marker of Schwann cell (S-100). Xenogenic or allogenic mesenchymal stem cells might have immune privileged characteristics and useful tool for cell based nerve repair.
Neurofilaments (NFs) are neuronal intermediate filaments composed of light (NF-L), middle (NF-M), and heavy (NF-H) subunits. NF-L self-assembles into a "core" filament with which NF-M or NF-H co-assembles to form the neuronal intermediate filament. Recent reports show that point mutations of the NF-L gene result in Charcot-Marie-Tooth disease (CMT). However, the most recently described rod domain mutant of human NF-L (A148V) has not been characterized in cellular level. We cloned human NF-L and used it to engineer the A148V. In phenotypic analysis using SW13 cells, A148V mutation completely abolished filament formation despite of presence of NF-M. Moreover, A148V mutation reduced the levels of in vitro self-assembly using GST-NF-L (H/R) fusion protein whereas control (A296T) mutant did not affect the filament formation. These results suggest that alanine at position 148 is essentially required for NF-L self-assembly leading to subsequent filament formation in neuronal cells.
Purpose: With an increase in the aging population, the number of patients with degenerative spinal diseases undergoing surgery has risen, as has the incidence of postoperative delirium. This study aimed to investigate the risk factors affecting postoperative delirium in older adults who had undergone spine surgery and to identify the associated biomarkers. Methods: This study is a prospective study. Data of 100 patients aged ≥ 70 years who underwent spinal surgery were analyzed. Demographic data, medical history, clinical characteristics, cognitive function, depression symptoms, functional status, frailty, and nutritional status were investigated to identify the risk factors for delirium. The Confusion Assessment Method, Delirium Rating Scale-R-98, and Nursing Delirium Scale were also used for diagnosing delirium. To discover the biomarkers, urine extracellular vesicles (EVs) were analyzed for tau, ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1 (UCH-L1), neurofilament light, and glial fibrillary acidic protein using digital immunoassay technology. Results: Nine patients were excluded, and data obtained from the remaining 91 were analyzed. Among them, 18 (19.8%) developed delirium. Differences were observed between participants with and without delirium in the contexts of a history of mental disorder and use of benzodiazepines (p = .005 and p = .026, respectively). Tau and UCH-L1-concentrations of urine EVs-were comparatively higher in participants with severe delirium than that in participants without delirium (p = .002 and p = .001, respectively). Conclusion: These findings can assist clinicians in accurately identifying the risk factors before surgery, classifying high-risk patients, and predicting and detecting delirium in older patients. Moreover, urine EV analysis revealed that postoperative delirium following spinal surgery is most likely associated with brain damage.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Brain senescence causes cognitive impairment and neurodegeneration. It has also been demonstrated that curcumin (Cur) and hesperetin (Hes), both antioxidant polyphenolic compounds, mediate anti-aging and neuroprotective effects. Therefore, the objective of this study was to investigate whether Cur, Hes, and/or their combination exert anti-aging effects in D-galactose (Dg)-induced aged neuronal cells and rats. MATERIALS/METHODS: SH-SY5Y cells differentiated in response to retinoic acid were treated with Cur (1 μM), Hes (1 μM), or a combination of both, followed by 300 mM Dg. Neuronal loss was subsequently evaluated by measuring average neurite length and analyzing expression of β-tubulin III, phosphorylated extracellular signal-regulated kinases, and neurofilament heavy polypeptide. Cellular senescence and related proteins, p16 and p21, were also investigated, including their regulation of antioxidant enzymes. In vivo, brain aging was induced by injecting 250 mg/kg body weight (b.w.) Dg. The effects of supplementing this model with 50 mg/kg b.w. Cur, 50 mg/kg b.w. Hes, or a combination of both for 3 months were subsequently evaluated. Brain aging was examined with a step-through passive avoidance test and apoptosis markers were analyzed in brain cortex tissues. RESULTS: Cur, Hes, and their combination improved neuron length and cellular senescence by decreasing the number of β-gal stained cells, down-regulated expression of p16 and p21, and up-regulated expression of antioxidant enzymes, including superoxide dismutase 1, glutathione peroxidase 1, and catalase. Administration of Cur, Hes, or their combination also tended to ameliorate cognitive impairment and suppress apoptosis in the cerebral cortex by down-regulating Bax and poly (ADP-ribose) polymerase expression and increasing Bcl-2 expression. CONCLUSIONS: Cur and Hes appear to attenuate Dg-induced brain aging via regulation of antioxidant enzymes and apoptosis. These results suggest that Cur and Hes may mediate neuroprotective effects in the aging process, and further study of these antioxidant polyphenolic compounds is warranted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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