Angelica polymorpha Maxim root extract (APRE) is a popular herbal medicine used for treating stomachache, abdominal pain, stomach ulcers, and rheumatism; however the effect of APRE on cancer cells has not yet been explored. Here, we examined APRE cytotoxicity seen on target neuroblastoma cells (NB) using cell viability assays, DAPI visualization of fragmented DNA, and Western blotting analysis of candidate signaling pathways involved in proliferation and apoptosis. We demonstrated that APRE reduced cell viability in NB to a greater extent than in fibroblast cells. In addition, we found that APRE could inhibit the three classes of MAPK proteins and could also down-regulate the PI3K/AKT/GSK-$3{\beta}$ activity all being relevant for proliferation and survival. APRE could also up-regulate Bax expression and down-regulate Bcl-2 and Mcl-1. With APRE treatment, depolarization of mitochondria membrane potential and activation of caspase-3 was demonstrated in the SH-SY5Y cells. We could not found increased activity of death receptor and caspase-8 as markers of the extrinsic apoptosis pathway for the APRE treated cells. In presence of a caspase-3 siRNA and a pan-caspase inhibitor, APRE could not reduce the viability of NB cells to a significant degree. So we predicted that with APRE, the intrinsic pathway was solely responsible for inducing apoptosis as we also showed that the non-caspase autophagy pathway or ER stress-ROS mediated pathways were not involved. These findings demonstrate that an intrinsic mitochondria-mediated apoptosis pathway mediates the apoptotic effects of APRE on SH-SY5Y cells, and that APRE shows promise as a novel agent for neuroblastoma therapy.
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 (TauRD) 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 TauRD-DsRed folding reporter. In SH-SY5Y cells expressing ΔK280 TauRD, 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 TauRD. 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.
Suh, Myung-Duk;Park, Chang-Ha;Kim, Sung-Soo;Kil, Myeng-Og;Lee, Geon-Hee;Johnson, Gail V. W.;Chun, Wan-Joo
Archives of Pharmacal Research
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v.27
no.8
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pp.850-856
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2004
Intraneuronal deposition containing $\alpha$-synuclein is implicated in the pathogenesis of synuclein-opathies including Parkinsons disease (PD). Although it has been demonstrated that cytoplas-mic inclusions of wild type $\alpha$-synuclein are observed in the brain of PD patients and that $\alpha$-synuclein mutations such as A30P and A53T accelerate aggregate formation, the exact mech-anism by which $\alpha$-synuclein forms insoluble aggregates is still controversial. In the present study, to understand the possible involvement of tissue transglutaminase (tTG) in aggregate formation of $\alpha$-synuclein, SH-SY5Y cell lines stably expressing wild type or mutant (A30P or A53T) $\alpha$-synuclein were created and aggregate formation of $\alpha$-synuclein was observed upon activation of tTG. The data demonstrated that $\alpha$-synuclein negligibly interacted with tTG and that activation of tTG did not result in the aggregate formation of $\alpha$-synuclein in SH-SY5Y cells overexpressing either wild type or mutant $\alpha$-synuclein. In addition, $\alpha$-synuclein was not modi-fied by activated tTG in situ. These data suggest that tTG is unlikely to be a contributing factor to the formation of aggregates of $\alpha$-synuclein in a stable cell model.
Kim, Min Jeong;Kim, Ji Hyun;Lee, Sanghyun;Cho, Eun Ju;Kim, Hyun Young
Journal of Applied Biological Chemistry
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v.63
no.3
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pp.283-290
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2020
Oxidative stress is one of the contributors of neurodegenerative disorders including Alzheimer's disease. According to previous studies, Aster yomena (Kitam.) Honda (AY) possesses variable pharmacological activities including anti-coagulant and anti-obesity effect. In this study, we aimed to determine the neuroprotective effect of ethyl acetate fraction from Aster yomena (Kitam.) Honda (EFAY) against oxidative stress. Therefore, we carried out 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,3-diphenyl tetrazolium bromide, lactate dehydrogenase (LDH), and 2',7'-dichlorofluorescin diacetate assays in SH-SY5Y neuronal cells treated with hydrogen peroxide (H2O2). H2O2-treated control cells exhibited reduced viability of cells, and increased LDH release and reactive oxygen species (ROS) production compared to normal cells. However, treatment with EFAY restored the cell viability and inhibited LDH release and ROS production. To investigate the underlying mechanisms by which EFAY attenuated neuronal oxidative damage, we measured protein expressions using Western blot analysis. Consequently, it was observed that EFAY down-regulated cyclooxygenase-2 and interleukin-1β protein expressions in H2O2-treated SH-SY5Y cells that mediated inflammatory reaction. In addition, apoptosis-related proteins including B-cell lymphoma-2-associated X protein/B-cell lymphoma-2 ratio, cleaved caspase-9, and cleaved-poly (ADP-ribose) polymerase protein expressions were suppressed when H2O2-treated cells were exposed to EFAY. Our results indicate that EFAY ameliorated H2O2-induced neuronal damage by regulating inflammation and apoptosis. Altogether, AY could be potential therapeutic agent for neurodegenerative diseases.
Yang, Hee Sun;Kim, Mi Jin;Kim, Mina;Choe, Jeong-sook
Journal of Nutrition and Health
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v.54
no.6
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pp.618-630
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2021
Purpose: The ginger rhizome (Zingiber officinale) is widely cultivated as a spice for its aromatic and pungent components. One of its constituents, 6-hydroxydopamine (6-OHDA) is usually thought to cross the cell membrane through dopamine uptake transporters, and induce inhibition of mitochondrial respiration and the generation of intracellular reactive oxygen species (ROS). This study examines the neuroprotective effect and acetylcholinesterase (AChE) inhibitory activity of fermented ginger extracts (FGEs) on 6-OHDA induced toxicity in SH-SY5Y human neuroblastoma cells. Methods: Ginger was fermented using 2 species of Bacillus subtilis, with or without enzyme pretreatment. Each sample was extracted with 70% ethanol. Neurotoxicity was assessed by applying the EZ-Cytox cell viability assay and by measuring lactic dehydrogenase (LDH) release. Morphological changes of apoptotic cell nuclei were observed by Hoechst staining. Cell growth and apoptosis of SH-SY5Y cells were determined by Western blotting and enzyme activity analysis of caspase-3, and AChE enzymatic activity was determined by the colorimetric assay. Results: In terms of cell viability and LDH release, exposure to FGE showed neuroprotective activities against 6-OHDA stimulated stress in SH-SY5Y cells. Furthermore, FGE reduced the 6-OHDA-induced apoptosis, as determined by Hoechst staining. The occurrence of apoptosis in 6-OHDA treated cells was confirmed by determining the caspase-3 activity. Exposure to 6-OHDA resulted in increased caspase-3 activity of SH-SY5Y cells, as compared to the unexposed group. However, pre-treatment with FGE inhibited the activity of caspase-3. The neuroprotective effects of FGE were also found to be caspase-dependent, based on reduction of caspase-3 activity. Exposure to FGE also inhibited the activity of AChE induced by 6-OHDA, in a dose-dependent manner. Conclusion: Taken together, our results show that FGE exhibits a neuroprotective effect in 6-OHDA treated SH-SY5Y cells, thereby making it a potential novel agent for the prevention or treatment of neurodegenerative disease.
The amphetamine derivative 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA) is a potent monoaminergic neurotoxin with the potential to cause serotonergic neurotoxicity, but has become a popular recreational drug. Little has been known about the cellular effects induced by MDMA. This report shows that MDMA inhibits neuronal cell growth and differentiation. MDMA suppressed neuronal cell growth. The results of quantitative real-time PCR analysis showed that Egr-1 expression is elevated in mouse embryo and neuroblastoma cells after MDMA treatment. Transiently transfected Egr-1 interfered with the neuronal differentiation of neuroblastoma cells such as SH-SY5Y and PC12 cells. These findings provide evidence that the abuse of MDMA during pregnancy may impair neuronal development via an induction of Egr-1 over-expression.
To understand the cytotoxic mechanism of $MPP^+,$ we examined the involvement of ceramide in $MPP^+-induced$ cytotoxicity to human neuroblastoma SH-SY5Y cells. When SH-SY5Y cells were exposed to $MPP^+,\;MPP^+$ induced dose-dependent cytotoxicity accompanied by 2-fold elevation of intracellular ceramide levels in SH-SY5Y cells. Three methods were used to test the hypothesis that the elevated intracellular ceramide is related to $MPP^+-induced$ cytotoxicity: $C_2-ceramide$ was directly applied to cells, sphingomyelinase (SMase) was exogenously added, and oleoylethanolamine (OE) was used to inhibit degradation of ceramide. Furthermore, inhibition of ceramide-activated protein phosphatase (CAPP), the effector of ceramide, using okadaic acid (OA) attenuated cell death but treatment of fumonisin $B_1,$ the ceramide synthase inhibitor, did not alter the cytotoxic effect of $MPP^+.$ Based on these, we suggest that the elevation of intracellular ceramide is one of the important mediators in $MPP^+-induced$ cell death.
The amphetamine derivative 3, 4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA) has become a popular recreational drug, and has also been shown to cause serotonergic neurotoxicity. This report shows that MDMA impairs brain development in a whole mouse embryo culture. The results of quantitative real-time PCR analysis showed that autophagy-related protein 5 (Atg5) expression is elevated in mouse embryo and neuroblastoma cells after MDMA treatment. This elevated Atg5 expression interferes with the neuronal differentiation of neuroblastoma cells such as SH-SY5Y and PC12 cells. Thus, our results suggest that the use of MDMA during pregnancy may impair neuronal development via an induction of Atg5 expression.
Jung, Gwon-Soo;Lee, Kyeong-Min;Park, Jin-Kyu;Choi, Seong-Kyoon;Jeon, Won Bae
BMB Reports
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v.46
no.5
/
pp.276-281
/
2013
In this study, we aimed to compare the morphogenetic and neuronal characteristics between monolayer cells and spheroids. For this purpose, we established spheroid formation by growing SH-SY5Y cells on the hydrophobic surfaces of thermally-collapsed elastin-like polypeptide. After 4 days of culture, the relative proliferation of the cells within spheroids was approximately 92% of the values for monolayer cultures. As measured by quantitative assays for mRNA and protein expressions, the production of synaptophysin and neuronspecific enolase (NSE) as well as the contents of cell adhesion molecules (CAMs) and extracellular matrix (ECM) proteins are much higher in spheroids than in monolayer cells. Under the all-trans-retinoic acid (RA)-induced differentiation condition, spheroids extended neurites and further up-regulated the expression of synaptophysin, NSE, CAMs, and ECM proteins. Our data indicate that RA-differentiated SH-SY5Y neurospheroids are functionally matured neuronal architectures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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