Intravenous administration of mesenchymal stem cells (IV-MSC) protects the ischemic rat brain in a stroke model, but the molecular mechanism underlying its therapeutic effect is unclear. We compared genomic profiles using the mRNA microarray technique in a rodent stroke model. Rats were treated with $1{\times}10^6$ IV-MSC or saline (sham group) 2 h after transient middle cerebral artery occlusion (MCAo). mRNA microarray was conducted 72 h after MCAo using brain tissue from normal rats (normal group) and the sham and MSC groups. Predicted pathway analysis was performed in differentially expressed genes (DEGs), and functional tests and immunohistochemistry for inflammation-related proteins were performed. We identified 857 DEGs between the sham and normal groups, with the majority of them (88.7%) upregulated in sham group. Predicted pathway analysis revealed that cerebral ischemia activated 10 signaling pathways mainly related to inflammation and cell cycle. IV-MSC attenuated the numbers of dysregulated genes in cerebral ischemia (118 DEGs between the MSC and normal groups). In addition, a total of 218 transcripts were differentially expressed between the MSC and sham groups, and most of them (175/218 DEGs, 80.2%) were downregulated in the MSC group. IV-MSC reduced the number of Iba-$1^+$ cells in the peri-infarct area, reduced the overall infarct size, and improved functional deficits in MCAo rats. In conclusion, transcriptome analysis revealed that IV-MSC attenuated postischemic genomic alterations in the ischemic brain. Amelioration of dysregulated inflammation- and cell cycle-related gene expression in the host brain is one of the molecular mechanisms of IV-MSC therapy for cerebral ischemia.
Lee, Seung Hak;Jung, Bong-Kwang;Song, Hyemi;Seo, Han Gil;Chai, Jong-Yil;Oh, Byung-Mo
Parasites, Hosts and Diseases
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제58권4호
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pp.461-466
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2020
Toxoplasma gondii is an obligate intracellular protozoan parasite that can invade various organs in the host body, including the central nervous system. Chronic intracranial T. gondii is known to be associated with neuroprotection against neurodegenerative diseases through interaction with host brain cells in various ways. The present study investigated the neuroprotective effects of chronic T. gondii infection in mice with cerebral ischemia experimentally produced by middle cerebral artery occlusion (MCAO) surgery. The neurobehavioral effects of cerebral ischemia were assessed by measurement of Garcia score and Rotarod behavior tests. The volume of brain ischemia was measured by triphenyltetrazolium chloride staining. The expression levels of related genes and proteins were determined. After cerebral ischemia, corrected infarction volume was significantly reduced in T. gondii infected mice, and their neurobehavioral function was significantly better than that of the uninfection control group. Chronic T. gondii infection induced the expression of hypoxia-inducible factor 1-alpha (HIF-1α) in the brain before MCAO. T. gondii infection also increased the expression of vascular endothelial growth factor after the cerebral ischemia. It is suggested that chronic intracerebral infection of T. gondii may be a potential preconditioning strategy to reduce neural deficits associated with cerebral ischemia and induce brain ischemic tolerance through the regulation of HIF-1α expression.
Objectives : We compared with the effects of different parts (root head, root body and hairy root) of Angelica gigas Nakai (Angelicae Gigantis Radix, AG) with on middle cerebral artery occlusion(MCAO)-induced ischemic rats, and on LPS-induced inflammatory response in BV2 microglia. Methods : The 30% ethanol and water extracts of different parts of AG were prepared. Each extract (50 and 100 mg/kg) was administrated intraperitoneally once in MCAO-induced ischemic rats. We measured infarction volumes by TTC staining, and investigated the expression of iNOS, Bax, Bcl-2 and caspase-3 by Western blot. BV2 cells were treated with each extract for 30 min, and then stimulated with LPS. The levels of NO was measured by Griess assay. The expression of iNOS, Cox-2 and proinflammatory cytokines ($TNF-{\alpha}$, $IL-1{\beta}$, and IL-6) were determined RT-PCR and Western blot. The phosphorylation of ERK1/2 and JNK MAPK was determined by Western blot. Results : Among different parts of AG, the 30% ethanol and water extracts of hairy root significantly decreased infarction volume in ischemic brains and inhibited the expression of iNOS, bax and caspase-3. The extracts of hairy root significantly inhibited LPS-induced production of NO, $TNF-{\alpha}$ and IL-6 in BV2 cells, and suppressed the expression of iNOS and COX-2. The hairy root extracts attenuated LPS-induced phosphorylation of ERK1/2 and JNK MAPK in BV2 cells. Conclusions : Our results indicate that the root hairy of AG has a good neuroprotective and anti-inflammatory effects in ischemic stroke compared to other parts.
Purpose: This study is intended to examine the aquatic exercise on the improvement of muscle atrophy and motor function in an ischemic stroke model induced by middle cerebral artery occlusion. Methods: We used 60 Sprague-Dawely rats which were divided into 4 groups; the subjects were divided into group of 5 rats. Group I was a group of high dose aquatic exercise after inducing ischemic stroke; Group II was a group of low dose aquatic exercise after inducing ischemic stroke; Group III was a control group, Group IV was a sham group without ischemic stroke. Results: Muscle weight of gastrocnemius muscle was significantly difference in Group II compared to Group III on 8 weeks(p<0.05). For the changes in relative muscle weight of gastrocnemius muscle, there was significant increase in Group II compared to Group III on 8 weeks(p<0.05). For neurologic exercise behavior test, Group II generally had the highest score, compared to other groups. The results of behavior test that Group II improved in degeneration and inflammation of muscle fiber and decreased in destruction of nerve cells and cerebral infarction, indicating a similar state of muscle fiber and brain to Group III. Conclusion: Based on these results, aquatic exercise may improve muscle atrophy and contribute to the improvement of motor function.
The water extracts of Jagamcho-tang has been used for treatment of arrhythmia and palpitation in oriental traditional medicine. Brain is provided with blood flow by heart. Jagamcho-tang has been studied on ischemia and infarction in heart. However, little is known about the mechanism by which the water extracts of Jagamcho-tang rescues brain cells from ischemic damages. To elucidate the protective mechanism on ischemic induced cytotoxicity, the effects of Jagamcho-tang on ischemia induced cytotoxicity and generation of nitric oxide(NO) are investigated in C6 glioma cells. Jagamcho-tang induce NO in a dose dependent manner up to 2.5mg/ml in C6 glioma cells. The pretreatment of Jagamcho-tang protect sodium nitroprusside(SNP) (2mM) induced cytotoxicity. This effect of Jagamcho-tang is mimicked by treatment by pretreatment of SNP($100{\mu}M$), an exogenous NO donor. NG-monomethyl-L-arginine($N^{G}MMA$), a specific inhibitor of nitric oxide synthase (NOS), significantly blocks the protective effects of Jagamcho-tang on cell toxicity by ischemia. In addition, lipopolysaccharide(LPS) and phorhol 12 myristate 13-acetate(PMA) treatment for 72h in C6 glial cells markedly induce NO, but treatment of the cells with the water extracts of Jagamcho-tang decrease nitrite formation in a dose dependent manner. In addition, LPS and PMA treatment for 72h induce severe cell death and LDH release into medium in C6 glial cells. However treatment of the cells with the water extracts of Jagamcho-tang dose not induce significant changes compare to control cells. Furthermore, the protective effects of the water extracts of Jagamcho-tang is mimicked by treatment of $N^{G}MMA$. Taken together, I suggest that the protective effects of the water extracts of Jagamcho-tang against ischemic brain damages may be mediated by regulation of iNOS during ischemic condition.
Objective : The aim of this study was to investigate effects of Gagambosim-Tang(GBT) of focal brain ischemic injury induced by intraluminal filament insertion in the rats. Method : The ischemia was induced by intraluminal filament insertion into middle cerebral artery Eight-arm radial maze was designed for the behavioral task. Gagambosim-Tang was orally administrated in SD rats for 21 days. The task was started on the 4th week after focal brain injury, and performed two trials per day for 6days. The effects of Gagambosim-Tang on neuroprotective agents in cresyl violet, choline acetyltranferase(ChAT), nerve growth factor (NGF)-stain and c-Fos with ischemic injury were investigated. Results : The errors in the eight-arm radial maze task were significantly decreased in normal group compared with control group on 2-6days, GBT lX(42.2 mg/ml)orally administrated group on 1days, GBT 6X(253.2 mg/ml) on 3, 5, 6days. The rate of correct choice was increased in normal and GBT 6X groups. The neuroprotective effect in the hippocampal CA1 was increased in normal and GBT 1X, GBT 6X groups compared with control group. The density of ChAT in the hippocampal CA1 was increased in normal and GBT6X groups compared with control group. The density of NGF in the hippocampal CA1 was increased normal and GBT6X groups compared with control group. The number of c-Fos-positive neurons in the hippocampal CA1 was increased in normal and GBT 6X groups compared with control group. Conclusion : These results suggest that Gagambosim-Tang may have protective effect on dementia.
Kim, Ko-Eun;Kim, Soo-Yong;Kim, Eun-Young;Kim, Bum-Hoi;Shin, Jung-Won;Lee, Hyun-Sam;Sohn, Young-Joo;Jung, Hyuk-Sang;Sohn, Nak-Won
Advances in Traditional Medicine
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제8권4호
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pp.430-439
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2008
Chungpaesagan-tang (CPSGT) is most frequently used to treat ischemic brain injury in tradition Korean medicine. Clinically, cerebral ischemia is likely to be accompanied by preexisting or complicating disease. However, animal models used to examine the effects of herbal medicines on cerebral ischemia have not given this issue sufficient consideration. The present study was undertaken to determine the effects of CPSGT on focal cerebral ischemia in normal and SHR rats subjected to transient middle cerebral artery occlusion (MCAO). Animals were divided into four groups: Normal (Sprague-Dawley) rats subjected to MACO (the NC+MCAO group), normal rats subjected to MCAO and then administered CPSGT (NC + MCAO + CP), SHR rats subjected to MCAO (SHR + MCAO), and SHR rats subjected to MCAO and then administered CPSGT (SHR + MCAO + CP). MCAO was performed using the intraluminal method. CPSGT was administrated orally twice (1 and 4 h) after MCAO. All animals were sacrificed at 24 h postoperatively. Brain tissues were stained with hematoxylin & eosin, to examine the effect of CPSGT on ischemic brain tissues. In addition, changes in TNF-$\alpha$ expression in ischemic areas were examined by immunostaining. CPSGT was found to significantly reduce infarction areas in normal and SHR rats and infarction volumes in SHR rats. Similarly, CPGST markedly increased neuron numbers and sizes in all treated groups, except cell sizes in SHRs. Furthermore, CPSGT reduced TNF-$\alpha$ expression in MCAO administered SHR rats. The findings of the present study suggest that CPSGT effectively ameliorates neuron damage caused by MACO-induced cerebral ischemia, and that it has a significant neuroprotective effect after cerebral ischemia in SHR.
양격산화탕은 9가지의 약재로 구성된 처방으로 한의학적 뇌졸중 치료에 가장 널리 사용되는 처방 중 하나이며, 주로 사상체질이론의 소양인 뇌졸중 치료에 적용된다. 본 연구는 실험동물을 이용한 뇌졸중에 대한 양격산화탕의 효과에 대한 연구가 전무하여, photothrombosis로 유발된 허혈성 마우스모델을 이용하여 양격산화탕의 효과를 살펴 보았다. 동물행동학적 변화와 더불어 뇌손상에 미치는 영향을 뇌경색 용적에 대한 조직학적 검색 및 신경염증과 신생세포에 대한 면역조직화학적 검색으로 살펴 보았다. 동물행동학적 결과로 보아, 양격산화탕은 뇌허혈에 의해 손상된 운동기능, 즉 wire grip과 rotarod test에 의한 운동조정과 균형 능력 등에 대한 기능적 회복을 보였으며, 이는 조직학적 검색으로 관찰된 뇌경색 용적의 축소를 동반하였다. 면역조직화학적 결과를 보면, 양격산화탕은 tumor necrosis factor-${\alpha}$와 myeloperoxidase 면역반응세포의 수를 현저히 감소시켰다. 이와 반대로 양격산화탕은 glial fibrillary acidic protein와 ionized calcium-binding adapter molecule 1 면역반응세포의 수를 현저히 증가시켰다. 또한 양격산화탕은 Ki67/doublecortin 면역반응세포의 수를 현저히 증가시켰다. 이상의 결과로 보아, 양격산화탕은 항염증, astrocyte와 microglia의 활성화 및 신경세포의 증식을 통해 뇌경색 용적을 감소시키며, 이는 뇌허혈성 운동장애에 대한 완화 효과로 이어 지는 것을 알 수 있다. 따라서 양격산화탕은 뇌손상에 대한 신경기능적 완화효과를 보여 줌으로서 뇌졸중 환자에 대한 유효한 치료제로 사료된다.
This study aimed to investigate the mechanism of cerebroprotection of platelet-activating factor(PAF) antagonists in transient cerebral ischemia of rat. Right middle cerebral artery(MCA) of Sprague-Dawley rat was occluded for 2 hours using an intraluminal filament technique. After 22 hours of reperfusion, morphometrically detectable infarct was developed in the cortex and striatum identical to the territory of MCA. The infarct size was significantly reduced by PAF antagonists, BN 52021 and CV-6209, as well as an inducible nitric oxide synthase(iNOS) inhibitor aminoguanidine(1 mg/kg, i.p., respectively) administered 5 min after MCA occlusion. PAF antagonists significantly inhibited the enzymatic activities of both myeloperoxidase and iNOS in the cerebral hemisphere ipsilateral to ischemia, whereas aminoguanidine did not inhibit myeloperoxidase activity but significantly inhibited the iNOS activity. These results suggest that PAF antagonists exert a cerebroprotective effect against ischemic brain damage through inhibition of leukocyte infiltration and iNOS activity in the postischemic brain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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