• Biomolecules & Therapeutics
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• 제27권3호
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• pp.327-335
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• 2019

As the elderly population is increasing, Alzheimer's disease (AD) has become a global issue and many clinical trials have been conducted to evaluate treatments for AD. As these clinical trials have been conducted and have failed, the development of new theraphies for AD with fewer adverse effects remains a challenge. In this study, we examined the effects of Theracurmin on cognitive decline using 5XFAD mice, an AD mouse model. Theracurmin is more bioavailable form of curcumin, generated with submicron colloidal dispersion. Mice were treated with Theracurmin (100, 300 and 1,000 mg/kg) for 12 weeks and were subjected to the novel object recognition test and the Barnes maze test. Theracurmin-treated mice showed significant amelioration in recognition and spatial memories compared those of the vehicle-treated controls. In addition, the antioxidant activities of Theracurmin were investigated by measuring the superoxide dismutase (SOD) activity, malondialdehyde (MDA) and glutathione (GSH) levels. The increased MDA level and decreased SOD and GSH levels in the vehicle-treated 5XFAD mice were significantly reversed by the administration of Theracurmin. Moreover, we observed that Theracurmin administration elevated the expression levels of synaptic components, including synaptophysin and post synaptic density protein 95, and decreased the expression levels of ionized calcium-binding adapter molecule 1 (Iba-1), a marker of activated microglia. These results suggest that Theracurmin ameliorates cognitive function by increasing the expression of synaptic components and by preventing neuronal cell damage from oxidative stress or from the activation of microglia. Thus, Theracurmin would be useful for treating the cognitive dysfunctions observed in AD.

• 대한본초학회지
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• 제36권6호
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• pp.1-8
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• 2021

Objectives : Atractylodis rhizoma Alba has been traditionally used as a medicinal resource that is used for enhancing Qi (氣) in traditional medicine in Korea, China, and Japan. This study investigated the protective effects of Atractylodis rhizoma Alba extract (ARE) against trimethyltin (TMT), a neurotoxin that causes selective hippocampal injury, using both in vitro and in vivo models. Methods : We investigated the effects of ARE on TMT- (5mM) induced cytotoxicity in primary cultures of mouse hippocampal cells (7 days in vitro ) and on hippocampal injury in C57BL/6 mice injected with TMT (2.6 mg/kg). Results : We observed that ARE treatment (0 - 50 ㎍/mL) significantly reduced TMT-induced cytotoxicity in cultured hippocampal neurons in a dose-dependent manner, based on results of lactate dehydrogenase and 3-4,5-dimethylthiazol-2-yl-2,5-diphenyltetrazolium bromide assays. Additionally, this study showed that orally administered ARE (5 mg/kg; between -6 and 0 days before TMT injection) significantly attenuated seizures in adult mice. Furthermore, quantitative analysis of allograft inflammatory factor-1 (Iba-1)- and glial fibrillary acidic protein (GFAP)- positive cells showed significantly reduced levels of Iba-1- and GFAP-positive cell bodies in the dentate gyrus of mice treated with ARE prior to TMT injection. These findings indicate the significant protective effects of ARE against the TMT-induced massive activation of microglia and astrocytes in the hippocampus. Conclusions : We conclude that ARE minimizes the detrimental effects of TMT-induced hippocampal neurotoxicity, both in vitro and in vivo . Our findings may serve as useful guidelines to support ARE administration as a promising pharmacotherapeutic approach to hippocampal degeneration.

• 한국음향학회지
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• 제42권5호
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• pp.412-421
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• 2023

초음파 뇌 자극술을 통하여 뇌 심부의 국소 지역에 있는 뇌 세포의 활성화를 유도할 수 있으며, 이를 통하여 저하된 뇌 기능을 치료하는데 효과가 있음이 보고되어 왔다. 반면, 초음파 자극의 종류에 따라 신경 변조의 효율과 방향이 달라질 수 있음이 알려져 있어, 적절한 초음파 자극의 종류를 확립하는 연구가 중요하다. 따라서, 본 논문에서는 이를 효과적으로 최적화 하기 위해 세포 배양시 사용되는 커버슬립 기반의 초음파 변환자를 제안하고자 한다. 균일한 초음파 자극을 전도하기 위해서 폴리머 압전소자(Poly-vinylidene fluoride-trifluorethylene, PVDF-TrFE)를 스핀 코팅하고 패를린 절연층을 상단에 적층시켜 음압 출력을 극대화 시켰다. 개발된 초음파 변환자 융합 커버슬립은 초음파자극기 표면에 배양된 수십개의 신경세포에 균일하고 정확한 초음파 자극을 전달 할 수 있고, 자극에 따른 세포의 반응을 형광 현미경으로 실시간 관찰 가능하다. 따라서, 동일한 초음파 자극에 대한 세포의 반응 신호를 최대 수십개 세포로부터 동시에 획득 가능하므로, 반응 신호를 평균 한다면 낮은 강도의 초음파 자극에 따른 뇌 세포의 미세한 반응을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 초음파 변환자와 물의 표면 등에서 발생하는 정현파에 의한 자극의 왜곡 현상을 줄일 수 있어서 사용자가 원하는 초음파 자극을 정확하게 세포로 전달 가능하다. 이렇게 개발된 초음파 변환자를 통해 변환자 표면에 배양된 별세포에서 6 MHz, 0.2 MPa의 저강도 초음파 자극에 의해 유도된 칼슘 반응을 성공적으로 관찰할 수 있었다.

• Nutrition Research and Practice
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• 제17권5호
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• pp.899-916
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• 2023

BACKGROUND/OBJECTIVES: Oxidative stress is a fundamental neurodegenerative disease trigger that damages and decimates nerve cells. Neurodegenerative diseases are chronic central nervous system disorders that progress and result from neuronal degradation and loss. Recent studies have extensively focused on neurodegenerative disease treatment and prevention using dietary compounds. Heseperetin is an aglycone hesperidin form with various physiological activities, such as anti-inflammation, antioxidant, and antitumor. However, few studies have considered hesperetin's neuroprotective effects and mechanisms; thus, our study investigated this in hydrogen peroxide (H₂O₂)-treated SH-SY5Y cells. MATERIALS/METHODS: SH-SY5Y cells were treated with H₂O₂ (400 µM) in hesperetin absence or presence (10-40 µM) for 24 h. Three-(4,5-Dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide assays detected cell viability, and 4',6-diamidino-2-phenylindole staining allowed us to observe nuclear morphology changes such as chromatin condensation and apoptotic nuclei. Reactive oxygen species (ROS) detection assays measured intracellular ROS production; Griess reaction assays assessed nitric oxide (NO) production. Western blotting and quantitative polymerase chain reactions quantified corresponding mRNA and proteins. RESULTS: Subsequent experiments utilized various non-toxic hesperetin concentrations, establishing that hesperetin notably decreased intracellular ROS and NO production in H₂O₂-treated SH-SY5Y cells (P < 0.05). Furthermore, hesperetin inhibited H₂O₂-induced inflammation-related gene expression, including interluekin-6, tumor necrosis factor-α, and nuclear factor kappa B (NF-κB) p65 activation. In addition, hesperetin inhibited NF-κB translocation into H₂O₂-treated SH-SY5Y cell nuclei and suppressed mitogen-activated protein kinase protein expression, an essential apoptotic cell death regulator. Various apoptosis hallmarks, including shrinkage and nuclear condensation in H₂O₂-treated cells, were suppressed dose-dependently. Additionally, hesperetin treatment down-regulated Bax/Bcl-2 expression ratios and activated AMP-activated protein kinase-mammalian target of rapamycin autophagy pathways. CONCLUSION: These results substantiate that hesperetin activates autophagy and inhibits apoptosis and inflammation. Hesperetin is a potentially potent dietary agent that reduces neurodegenerative disease onset, progression, and prevention.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제9권1호
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• pp.30-35
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• 2005

목적 : 본 논문은 뇌 기능 자기공명영상(Brain Functional Magnetic Resonance Imaging: Brain fMRI)을 이용하여 짠 맛 자극에 대한 인지활동으로 뇌 신경세포의 활성화에 따른 국소 대사 및 혈류역학적 변화가 일어나는 뇌 영역을 분석 및 가시화함으로써 맛에 대한 뇌 활성화 부위의 기초자료를 마련하고자 하였다. 대상 및 방법 : 건강한 비흡연 남자 12명을 대상으로 1.5T MRI 장치에서 혈액산소수준의존(Blood Oxygen Level Dependent, 이하 BOLD) 방법을 이용한 fMRI 실험을 수행하여 인간의 미각 중 짠맛에 대한 반응을 관찰하였다. 잔 맛의 자극은 $3\%$ 농도의 소금물(NaCl)을 미각 자극기를 이용하여 혀 전체에 자극을 주었다. 미각 자극기인 Auto Syringe Pump는 일정한 자극을 반복적으로 가할 수 있도록 마이크로프로세서를 이용하여 연구실에서 자체 제작되었다. 자극의 패러다임은 5회의 휴식기간과 4회의 자극기간으로 구성되었으며, 자극기간은 15초씩 진행되고 휴식기간은 30초로 하여 각 slice당 42 영상을 연속적으로 획득하였다. 자극에 대해 얻은 fMRI 영상은 SPM99'(Statistical Parametric Mapping, UCL)를 이용하여 분석하였다. 활성화 영상은 EPI 영상과 동일한 부위의 T1 강조영상에 registration 기법을 이용하여 overlapping시켜 활성화 부위의 해부학적 판별을 용이하도록 하였다. 결과 : 농도 $3\%$ 소금물의 짠맛 자극에 대해서 insula, amygdala, frontal opercular taste cortex (OFC), orbitofrontal cortex 영역에서 활성화 영역을 fMRI로 확인하였으며, dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) 영역에서도 유효한 신호를 관찰하였다. 결론 : 본 연구의 결과는 미각의 주요 신경이 뇌의 insula, OFC 그리고 DLPFC 영역에 주로 분포한다는 기존의 결과와 잘 일치하고 있다. 마이크로 프로세서로 동작하는 자동펌프를 미각 자극기로 사용함으로써 미각자극에 대한 뇌의 활성화 영역을 안정되게 관찰할 수 있었다. 본 연구의 결과는 fMRI를 이용한 고차원적 미각작용 과정 연구에 튼튼한 밑거름이 될 것으로 생각된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제49권4호
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• pp.486-494
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• 2000

연구배경 : 부교감 신경의 자극에 의해 유발된 기관지 수축은 $M_2$ 무스카린성 수용체(muscarinic receptors)에 의해 억제된다. 기관지 과민성을 유발시킨 동물 모델에서는 아세틸콜린 분비를 억제하는 $M_2$ 무스카린성 수용체 기능이 손상되어 아세틸콜린의 분비가 증가되고, 이로 인해 기관지 과민성을 나타낸다. 본 연구에서는 경증, 중등증, 중증 천식 환자를 대상으로 $M_2$ 무스카린성 수용체 기능 이상이 있는지 여부와 천식의 중증도에 따라 $M_2$ 무스카린성 수용체 기능에 차이가 있는지를 알아보고자 연구를 시행하였다. 대상 및 방법 : 고려대학교 안암병원 내과에서 천식으로 진단 받은 27명을 대상으로 하였다. 이 중 경증 천식이 11명, 중등증 천식이 8명, 중증 천식 8명이었다. 천식 발작이 있거나, 2주 이내에 상기도 감염이 있는 환자, 메타콜린 유발 검사에서 음성($PC_{20}{\geq}$16mg/ml)인 환자는 제외하였다. 대상 환자들은 메타콜린 유발 검사를 시행하여 $PC_{20}$을 구하고, 1주일 후에 $M_2$ 무스카린성 수용체 촉진제(agonist) 인 필로카핀(pilocarpine) $180{\mu}g$을 흡입한 후 1차 때와 같은 방법으로 $PC_{20}$을 구해 두 값을 비교하였다. 결과 : 대상 환자의 평균 연령은 39.3$\pm$12.3세였다. 천식의 중증도에 따라 결과를 분석해 보면 경증 천식 환자는 필로카핀 흡입 전 $PC_{20}$은 5.30$\pm$5.23mg/ml(평균$\pm$표준편차)에서 필로카핀 흡입 후 20.82$\pm$22.56mg/ml이었으며(p=0.004), 중등증 천식 환자는 필로카핀 흡입 전 $PC_{20}$은 2.79$\pm$1.51mg/ml에서 필로카핀 흡입 후 4.67$\pm$3.53mg/ml(p=0.012)로 유의하게 증가하였다. 이는 필로카핀에 대한 $M_2$ 무스카린성 수용체 기능이 정상임을 말해준다. 그러나 중증 천식 환자는 필로카핀 흡입 전 $PC_{20}$은 1.76$\pm$1.50mg/ml에서 필로카핀 흡입 후 3.18$\pm$4.03mg/ml(p=0.161)로 필로카핀 흡입 후에 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 이는 중증 천식에서는$M_2$ 무스카린성 수용체 기능 이상이 있음을 말해준다. 결론 : 경증, 중등증, 중증을 대상으로 $M_2$ 무스카린성 수용체 기능을 조사해본 결과 경증과 중등증 천식에서는 $M_2$ 무스카린성 수용체 기능 이상이 없었고, 중증 천식에서는 $M_2$ 무스카린성 수용체 기능 이상이 있었다. 이는 천식의 중증도에 따라 $M_2$ 무스카린성 수용체 기능에 차이가 있음을 말해준다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제43권2호
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• pp.224-230
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• 2014

항암, 항염증 및 비만억제 등의 생리활성을 지닌 해조류는 최근 건강기능 식품, 기능성 화장품 그리고 의약품 산업 분야에서 미용과 건강식품 소재로 각광받고 있다. 본 연구에서는 10종의 갈조류 메탄올 추출물을 이용하여 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 라디칼 소거능과 아밀로이드 베타 단백질($A{\beta}$)의 신경독성에 대한 HT-22 신경세포 보호효과를 조사함으로써 천연물로부터 안전하고 새로운 신경세포 보호소재를 개발해내고자 한다. DPPH 라디칼 소거능의 경우 미역쇠를 포함한 8종의 갈조류에서는 비교적 낮은 활성산소 소거능을 보인 반면, 감태와 패에서 강력한 활성산소 소거능이 나왔다. $A{\beta}$의 신경독성에 대해 10종의 갈조류 추출물이 갖는 HT-22 신경세포 보호효과를 검증하기 위해 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT) 분석과 APP, BACE1, iNOS 단백질의 발현양상 및 ERK1/2, p38, JNK1/2 단백질의 활성화 양상을 분석했다. MTT 분석 결과, $A{\beta}$의 신경독성으로부터 미역쇠가 $25{\mu}g/mL$의 농도에서 가장 효과적으로 세포를 보호하고 있는 것으로 나타났고, 알쏭이모자반, 불레기말, 바위수염, 짝잎모자반도 세포 보호효과가 있는 것으로 나타났다. 세포 보호효과가 있는 것으로 밝혀진 5종의 갈조류를 가지고 수행한 단백질 발현분석 결과, 미역쇠는 $A{\beta}$의 신경독성에 의해 HT-22 신경세포에서 발현되는 단백질인 BACE1과 iNOS의 발현을 저해하였다. 이는 미역쇠의 세포보호효과가 $A{\beta}$의 신경독성으로부터 일어난 ERK와 p38의 활성화에 연관된 세포신호전달 경로를 억제하는 것으로 보인다. 그러므로 특히 식용 갈조류인 미역쇠는 $A{\beta}$에 의해 유도된 신경독성에 대해서 신경세포 보호효과를 갖는 건강기능 식품 소재로서의 가치가 충분한 것으로 사료된다.

• Molecules and Cells
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• 제21권1호
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• pp.52-62
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• 2006

In previous reports we demonstrated that ginsenosides, active ingredients of Panax ginseng, affect some subsets of voltage-dependent $Ca^{2+}$ channels in neuronal cells expressed in Xenopus laevis oocytes. However, the major component(s) of ginseng that affect cloned $Ca^{2+}$ channel subtypes such as ${\alpha}_{1C}$(L)-, ${\alpha}_{1B}$(N)-, ${\alpha}_{1A}$(P/Q)-, ${\alpha}_{1E}$(R)- and ${\alpha}_{1G}$(T) have not been identified. Here, we used the two-microelectrode voltage clamp technique to characterize the effects of ginsenosides and ginsenoside metabolites on $Ba^{2+}$ currents ($I_{Ba}$) in Xenopus oocytes expressing five different $Ca^{2+}$ channel subtypes. Exposure to ginseng total saponins (GTS) induced voltage-dependent, dose-dependent and reversible inhibition of the five channel subtypes, with particularly strong inhibition of the ${\alpha}_{1G}$-type. Of the various ginsenosides, $Rb_1$, Rc, Re, Rf, $Rg_1$, $Rg_3$, and $Rh_2$, ginsenoside $Rg_3$ also inhibited all five channel subtypes and ginsenoside $Rh_2$ had most effect on the ${\alpha}_{1C}$- and ${\alpha}_{1E}$-type $Ca^{2+}$ channels. Compound K (CK), a protopanaxadiol ginsenoside metabolite, strongly inhibited only the ${\alpha}_{1G}$-type of $Ca^{2+}$ channel, whereas M4, a protopanaxatriol ginsenoside metabolite, had almost no effect on any of the channels. $Rg_3$, $Rh_2$, and CK shifted the steady-state activation curves but not the inactivation curves in the depolarizing direction in the ${\alpha}_{1B}$- and ${\alpha}_{1A}$-types. These results reveal that $Rg_3$, $Rh_2$ and CK are the major inhibitors of $Ca^{2+}$ channels in Panax ginseng, and that they show some $Ca^{2+}$ channel selectivity.

• 생명과학회지
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• 제31권9호
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• pp.806-817
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• 2021

우울증 발생 기전에 신경가소성의 손상이 관여한다. Sirtuin 1은 신경가소성의 조절에 중요한 역할을 담당하고 있다. 또한 mTORC1 신호전달의 활성화가 신경가소성을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 sirtuin 1이 mTORC1 신호전달을 통해 수상돌기 성장과 가시형성에 미치는지 영향을 조사하였다. 덱사메타손이 처치된 신경세포와 정상 배양 신경세포에 resveratrol (sirtuin 1 활성제)과 sirtinol (sirtuin 1 억제제)을 각각 처치하였다. Western blot 분석법을 사용하여, sirtuin 1 발현 및 ERK1/2, mTORC1, p70S6K의 인산화 양을 분석하였고, 면역형광측정법으로 수상돌기의 길이와 가시밀도를 분석하였다. Resveratrol은 덱사메타손 환경에서 농도 의존적으로 sirtuin 1의 발현을 증가시켰으며, ERK1/2 (sirtuin 1의 하위 타겟), mTORC1, 그리고 p70S6K (mTORC1의 하위 타겟)의 인산화를 유의하게 증가시켰다. 또한 resveratrol은 수상돌기 성장과 가시밀도를 증가시켰다. 반면, sirtinol은 정상 배양액에서 sirtuin 1의 발현을 유의하게 감소시켰으며, ERK1/2, mTORC1, p70S6K의 인산화 양을 농도 의존적으로 유의하게 감소시켰다. 또한 sitinol은 수상돌기 성장과 가시밀도를 유의하게 감소시켰다. 신경세포에 sirtuin 1의 siRNA를 transfection시켜 sirtuin 1을 knockdown 시켰을 때, ERK1/2 및 mTORC1의 인산화 양이 감소하였을 뿐만 아니라, 수상돌기 성장과 가시밀도도 감소하였다. 본 연구는 sirtuin 1이 ERK1/2-mTORC1 신호전달을 통해서 수상돌기 성장과 가시밀도를 변화시켜 신경가소성을 조절한다는 것을 보여주었다.