Yang, Goeun;Park, Dongsun;Lee, Sun Hee;Bae, Dae-Kwon;Yang, Yun-Hui;Kyung, Jangbeen;Kim, Dajeong;Choi, Ehn-Kyoung;Hong, Jin Tae;Jeong, Heon-Sang;Kim, Hee Jung;Jang, Su Kil;Joo, Seong Soo;Kim, Yun-Bae
Biomolecules & Therapeutics
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제21권6호
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pp.454-461
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2013
The neuroprotective effects of a butanol fraction of white rose petal extract (WRPE-BF) were investigated in a middle cerebral artery occlusion (MCAO) model. Seven week-old male rats were orally administered WRPE-BF for 2 weeks and subjected to MCAO for 2 h, followed by reperfusion. Twenty-four h later, MCAO-induced behavioral dysfunctions were markedly improved in a dose-dependent manner by pretreatment with WRPE-BF. Moreover, higher dose of WRPE-BF not only decreased infarction area but also effectively reduced astrogliosis. The expression of inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, and glial fibrillary acidic protein in MCAO model were markedly inhibited by WRPE-BF treatment. Notably, WRPE-BF decreased nitricoxide and malondialdehyde levels in the striatum and subventricular zone of stroke-challenged brains. These data suggested that WRPE-BF may exert its neuroprotective effects via anti-oxidative and anti-inflammatory activities against ischemia-reperfusion brain injury and could be a good candidate as a therapeutic target for ischemic stroke.
The present study aimed to explore the neuroprotective effect and possible mechanisms of rhGLP-1 (7-36) against transient ischemia/reperfusion injuries induced by middle cerebral artery occlusion (MCAO) in type 2 diabetic rats. First, diabetic rats were established by a combination of a high-fat diet and low-dose streptozotocin (STZ) (30 mg/kg, intraperitoneally). Second, they were subjected to MCAO for 2 h, then treated with rhGLP-1 (7-36) (10, 20, $40{\mu}g/kg$ i.p.) at the same time of reperfusion. In the following 3 days, they were injected with rhGLP-1 (7-36) at the same dose and route for three times each day. After 72 h, hypoglycemic effects were assessed by blood glucose changes, and neuroprotective effects were evaluated by neurological deficits, infarct volume and histomorphology. Mechanisms were investigated by detecting the distribution and expression of the nuclear factor erythroid-derived factor 2 related factor 2 (Nrf2) in ischemic brain tissue, the levels of phospho-PI3 kinase (PI3K)/PI3K ratio and heme-oxygenase-1 (HO-l), as well as the activities of superoxide dismutase (SOD) and the contents of malondialdehyde (MDA). Our results showed that rhGLP-1 (7-36) significantly reduced blood glucose and infarction volume, alleviated neurological deficits, enhanced the density of surviving neurons and vascular proliferation. The nuclear positive cells ratio and expression of Nrf2, the levels of P-PI3K/PI3K ratio and HO-l increased, the activities of SOD increased and the contents of MDA decreased. The current results indicated the protective effect of rhGLP-1 (7-36) in diabetic rats following MCAO/R that may be concerned with reducing blood glucose, up-regulating expression of Nrf2/HO-1 and increasing the activities of SOD.
The present study examined influence of various ischemic duration on extent of focal ischemic brain injury induced by middle cerebral artery occlusion (MCAO) in rats. The MCAO was produced by insertion of a 17 mm silicone-coated 4-0 nylon surgical thread to the origin of MCA through the internal carotid artery for 30, 60, 90, 120 min (transient) or 24 hr (permanent) in male Sprague-Dawley rats under isoflurane anesthesia. Reperfusion in transient MCAO models was achieved by pulling the thread out of the internal carotid artery. Only rats showing neurological deficits characterized by left hemiparesis and/or circling to the left, were included in cerebral ischemic groups. The rats were sacrificed 24 hr after MCAO and seven serial coronal slices of the brain were stained with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride. Infarct size was measured using a computerized image analyzer. Ischemic damage was common in the frontoparietal cortex (somatosensory area) and the lateral segment of the striatum while damage to the medial segment of the striatum depended on the duration of the occlusion. In the 30-min MCAO grouts, however, infarcted region was primarily confined to the striatum and it was difficult to clearly delineate the region since there was mixed population of live and dead cells in the nucleus. Infarct volume was generally increased depending on the duration of MCAO, showing the most severe damage in the permanent MCAO group. However, there was no significant difference in infarct size between the 90-min and 120-min MCAO groups. % Edema also tended to increase depending on the duration of MCAO. The results suggest that the various focal ischemic rat models established in the present study can be used to evaluate in vivo neuroprotective activities of candidate compounds or to elucidate pathophysiological mechanisms of ischemic neuronal cell death.
Ginseng powerfully tonifies the original Qi. Ginseng used for insomnia, palpitations with anxiety, restlessness from deficient Qi and blood and mental disorientation. In order to investigate whether Ginseng cerebral ischemia-induced neuronal and cognitive impairments, we examined the effect of Ginseng on ischemia-induced cell death in the hippocampus, and on the impaired learning and memory in the Morris water maze and passive avoidance in rats. Ginseng when administered to rat at a dose of 200 mg/kg i.p. water extracts to 0 minutes and 90 minutes after 4-VO, significantly neuroprotective effects by 86.4% in the hippocampus of treated rats. For behavior test, rats were administered Ginseng (200mg/kg p.o.) daily for two weeks, followed by their training to the tasks. Treatment with Ginseng produced a marked improvement in escape latency to find the platform in the Morris water maze. Ginseng reduced the ischemia-induced learning disability in the passive avoidance. Consistent with behavioral data, treatments with Ginseng reduced jschemia-induced cell death in the hippocampal CA1 area. Oxidative stress is a causal factor in the neuropathogenesis of ischemic-reperfusion injury. Oxidative stress was examined in a rat model of global brain ischemia. The effects of Ginseng on lipid peroxidation (inhibition of the production of malondialdehyde, MDA) in different regions of the rat brain were studied. Ferrous sulfate and ascorbic acid (FeAs) were used to induce lipid peroxidation. The antiperoxidative effect showed 48-72% protection from tissue damage as compared with untreated animals. These results showed that Ginseng have a protective effect against ischemia-induced neuronal loss and learning and memory damage.
Acute ischemic stroke results from sudden decrease or loss of blood supply to an area of the brain, resulting in a coinciding loss of neurological function. The antioxidant action of melatonin is an important mechanism among its known effects to protective activity during ischemic/reperfusion injury. The focus of this research, therapeutic efficacy of melatonin on recovery of neurological function following long term treatment in ischemic brain injured rats. Male Sprague-Dawley rats (n=40; 8 weeks old) were divided into the control group, and MCAo groups (Vehicle, MT7 : MCAo+ melatonin injection at 7:00, MT19 : MCAo+melatonin injection at 19:00, and MT7,19 : MCAo+melatonin injection at 7:00 and 19:00). Rat body weight and neurological function were measured every week for 8 weeks. After 8 weeks, the rats were anesthetized with a mixture of zoletil (40 mg/kg) and xylazine (10 mg/kg) and sacrificed for further analysis. Tissues were then collected for RNA isolation from brain tissue. Also, brain tissues were analyzed by histological procedures. We elucidated that melatonin was not toxic in vital organs. MT7,19 was the most rapidly got back to mild symptom on test of neurological parameter. Also, exogenous melatonin induces both the down-regulation of detrimental genes, such as NOSs and the up-regulation of beneficial gene, including BDNF during long term administration after focal cerebral ischemia. Melatonin treatment reduced the loss of primary motor cortex. Therefore, we suggest that melatonin could be act as prophylactic as well as therapeutic agent for neurorehabilitative intervention.
Objectives : The purpose of the present study is to observe the neuroprotective effect of the $NeuBo153^{\circledR}$ on transient focal cerebral ischemia in rats. Methods : $NeuBo153^{\circledR}$ was made by mixing the herbs, mainly the root of Panax ginseng, the root of Rehmannia glutinosa and Poria cocos, the stem bark of Acanthopanax senticosus, the root of Scutellaria baicalensis and Mel, and heating for 96 hours. Transient Focal cerebral ischemia (2 h of ischemia, 22 h of reperfusion) was induced by intraluminal suture method with SD rats. Sensory motor function was tested by rotarod test, prehensile traction test, beam balance test and foot fault test at 24 h after ischemia. The brain slices were stained by 2% 2, 3, 5-triphenyltetrazolium chloride and the infarct volume was measured by graphic analyzer at 24 h after ischemia. Results : $NeuBo153^{\circledR}$ treated group did not show significant differences compared with vehicle treated group in body temperature. Oral administration of $NeuBo153^{\circledR}$ reduced brain infarct volume by 29.7% compared with vehicle treated group. $NeuBo153^{\circledR}$ also showed protective effects on sensory motor functional deficits. Conclusion : $NeuBo153^{\circledR}$ treatment reduced brain damage and improved functional deficits induced by MCAo. It showed neuroprotective effects even when treatment was relayed 2 h after injury. Further research is required to evaluating long term functional recovery am accurate therapeutic range and mechanisms.
As a component of the neurovascular unit, cerebral smooth muscle cells (CSMCs) are an important mediator in the development of cerebral vascular diseases such as stroke. Epoxyeicosatrienoic acids (EETs) are the products of arachidonic acid catalyzed by cytochrome P450 epoxygenase. EETs are shown to exert neuroprotective effects. In this article, the role of EET in the growth and apoptosis of CSMCs and the underlying mechanisms under oxygen glucose deprivation (OGD) conditions were addressed. The viability of CMSCs was decreased significantly in the OGD group, while different subtypes of EETs, especially 14,15-EET, could increase the viability of CSMCs under OGD conditions. RAPA (serine/threonine kinase Mammalian Target of Rapamycin), a specific mTOR inhibitor, could elevate the level of oxygen free radicals in CSMCs as well as the anti-apoptotic effects of 14,15-EET under OGD conditions. However, SP600125, a specific JNK (c-Jun N-terminal protein kinase) pathway inhibitor, could attenuate oxygen free radicals levels in CSMCs as well as the anti-apoptotic effects of 14,15-EET under OGD conditions. These results strongly suggest that EETs exert protective functions during the growth and apoptosis of CSMCs, via the JNK/c-Jun and mTOR signaling pathways in vitro. We are the first to disclose the beneficial roles and underlying mechanism of 14,15-EET in CSMC under OGD conditions.
SERTA domain-containing protein 1 (Sertad1) is upregulated in the models of DNA damage and Alzheimer's disease, contributing to neuronal death. However, the role and mechanism of Sertad1 in ischemic/hypoxic neurological injury remain unclear. In the present study, our results showed that the expression of Sertad1 was upregulated in a mouse middle cerebral artery occlusion and reperfusion model and in HT22 cells after oxygen-glucose deprivation/reoxygenation (OGD/R). Sertad1 knockdown significantly ameliorated ischemia-induced brain infarct volume, neurological deficits and neuronal apoptosis. In addition, it significantly ameliorated the OGD/R-induced inhibition of cell viability and apoptotic cell death in HT22 cells. Sertad1 knockdown significantly inhibited the ischemic/hypoxic-induced expression of p-Rb, B-Myb, and Bim in vivo and in vitro. However, Sertad1 overexpression significantly exacerbated the OGD/R-induced inhibition of cell viability and apoptotic cell death and p-Rb, B-Myb, and Bim expression in HT22 cells. In further studies, we demonstrated that Sertad1 directly binds to CDK4 and the CDK4 inhibitor ON123300 restores the effects of Sertad1 overexpression on OGD/R-induced apoptotic cell death and p-Rb, B-Myb, and Bim expression in HT22 cells. These results suggested that Sertad1 contributed to ischemic/hypoxic neurological injury by activating the CDK4/p-Rb pathway.
Jin, Myungho;Kim, Kyung-Min;Lim, Chiyeon;Cho, Suin;Kim, Young Kyun
Journal of Ginseng Research
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제46권2호
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pp.275-282
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2022
Background: Stroke is a neurological disorder characterized by brain tissue damage following a decrease in oxygen supply to brain due to blocked blood vessels. Reportedly, 80% of all stroke cases are classified as cerebral infarction, and the incidence rate of this condition increases with age. Herein, we compared the efficacies of Korean White ginseng (WG) and Korean Red Ginseng (RG) extracts (WGex and RGex, respectively) in an ischemic stroke mouse model and confirmed the underlying mechanisms of action. Methods: Mice were orally administered WGex or RGex 1 h before middle cerebral artery occlusion (MCAO), for 2 h; the size of the infarct area was measured 24 h after MCAO induction. Then, the neurological deficit score was evaluated and the efficacies of the two extracts were compared. Finally, their mechanisms of action were confirmed with tissue staining and protein quantification. Results: In the MCAO-induced ischemic stroke mouse model, WGex and RGex showed neuroprotective effects in the cortical region, with RGex demonstrating superior efficacy than WGex. Ginsenoside Rg1, a representative indicator substance, was not involved in mediating the effects of WGex and RGex. Conclusion: WGex and RGex could alleviate the brain injury caused by ischemia/reperfusion, with RGex showing a more potent effect. At 1,000 mg/kg body weight, only RGex reduced cerebral infarction and edema, and both anti-inflammatory and anti-apoptotic pathways were involved in mediating these effects.
본 연구는 뇌혈관성 질환의 예방을 위한 양생약선으로의 활용을 위한 약용식물에 관한 연구의 일환으로 계획되었고 문헌상의 기록을 바탕으로 한 약용식물의 여러 기능 중 혈류 및 혈압 개선 효과에 중점을 두고 그 기능을 과학적으로 확인하여 보고자 하였다. 흰쥐를 대상으로 LDF를 이용하여 약용식물 추출물이 국소 뇌혈류량과 혈압에 미치는 효과를 관찰한 결과는 다음과 같다. 추출물을 여러 농도로 투여 시 국소 뇌혈류량은 증가되었다. 추출물이 국소 뇌혈류량을 증가시키는 기전을 확인하기 위해 atropine, L-NNA, methylene blue, indomethacin을 전 처리한 후 추출물을 투여하였을 때는 국소 뇌혈류량에 유의한 변화를 관찰할 수 없었으나 propranolol을 전 처리한 후 추출물을 1.0 mg/kg 농도 이상으로 투여했을 때는 국소 뇌혈류량이 유의적으로 증가함을 관찰할 수 있었다. 추출물을 여러 농도로 투여 시 혈압은 감소되었다. 추출물이 혈압의 변화를 초래하는지를 확인하기 위해 atropine, L-NNA, methylene blue, indomethacin을 전 처리한 후 추출물을 투여하였을 때는 혈압변화에 유의한 변화를 관찰할 수 없었으나, propranolol을 전 처리한 후 추출물을 1.0 mg/kg 농도 이상으로 투여했을 때는 혈압이 유의적으로 감소함을 관찰할 수 있었다. 결과에서 약용식물 추출물은 뇌혈류량을 증가시키고 혈압을 강하시키는 작용이 있음을 확인하였고 그 기전은 교감신경 $\beta$ 수용체의 활성을 변화시킴으로써 나타난 것으로 판단된다. 따라서 연구의 목적인 약선식으로의 활용에 있어 원재료로 사용이 가능하다고 판단되며 완제품에 대한 영양성분 및 유효성에 대한 연구를 수행할 때 기초자료가 될 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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