• 생명과학회지
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• 제29권12호
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• pp.1329-1336
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• 2019

뇌에서 뇌실하 영역은 자가 복제 및 신경세포와 교세포로 분화하는 신경줄기세포가 위치한 곳이다. 이러한 신경줄기세포는 태어난 직후 뿐만 아니라, 성인기까지 존재한다. 세포 증식과 분화에 대한 결정은 세포 안과 밖의 상황에 따라 조절될 필요가 있기에, 많은 세포 내부 또는 세포 외부의 인자들이 이러한 결정에 관여한다. 이러한 인자들 중에서 미토콘드리아는 신경줄기세포의 운명 결정에 관여함이 보고된 바 있다. 본 저자들의 이전 논문에서, 미토콘드리아 저해제인 rotenone을 장시간 처리했을 때, 신경세포로의 분화가 거의 일어나지 않았음을 보여주었다. 이번 연구에서, rotenone을 뇌실하 영역 신경줄기세포에 단기간 처리했을 때의 영향에 대해 조사하였다. 이를 통해 다음과 같은 결과를 관찰하였다. (1) 하루 동안 rotenone을 처리하자 신경세포로의 분화가 크게 감소하였고, 특히 분화 초기 단계가 더 민감하게 억제되었다. (2) 일시적 증식세포인 Mash1+ 세포의 수가 rotenone을 하루 처리한 후 감소하였다. (3) 분화가 된 Tuj1+ 신경세포와 Olig2+ 희소 돌기 아교 세포 (oligodendrocytes) 모두 rotenone을 단기간 처리하자 감소하였다. 반면, glial fibrillary acidic protein (GFAP)+성상 세포 (astrocytes)의 수는 변화하지 않았다. (4) sulfiredoxin 1 (Srxn1) 유전자 발현이 rotenone을 하루 처리한 후 증가하였는데, 이는 nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2) 신호전달 경로가 활성화 되었음을 말해준다. 이러한 실험 결과는 기능을 갖춘 미토콘드리아가 신경세포 또는 희소 돌기 아교 세포로의 분화 뿐 아니라, 이미 분화가 끝난 신경세포의 유지에도 필요함을 확인해 주었다. 또한, 이러한 결과는 rotenone과 같은 미토콘드리아의 저해제에 짧은 시간 노출 되더라도 신경줄기세포의 신경세포로의 분화 가능성에 장기적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

• BMB Reports
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• 제41권7호
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• pp.537-541
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• 2008

Epilepsy is characterized by the presence of spontaneous episodes of abnormal neuronal discharges and its pathogenic mechanisms remain poorly understood. Recently, we found that the expression of creatine kinase (CK) was markedly decreased in an epilepsy animal model using proteomic analysis. A human CK gene was fused with a HIV-1 Tat peptide to generate an in-frame Tat-CK fusion protein. The purified Tat-CK fusion protein was efficiently transduced into PC12 cells in a time- and dose-dependent manner when added exogenously to culture media. Once inside the cells, the transduced Tat-CK fusion protein was stable for 48 h. Moreover, the Tat-CK fusion protein markedly increased endogenous CK activity levels within the cells. These results suggest that Tat-CK provides a strategy for the therapeutic delivery of proteins in various human diseases including the delivery of CK for potential epilepsy treatment.

• Molecules and Cells
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• 제41권8호
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• pp.742-752
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• 2018

Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative disease characterized by progressive degeneration of dopaminergic (DAergic) neurons, particularly in the substantia nigra (SN). Although circadian dysfunction has been suggested as one of the pathophysiological risk factors for PD, the exact molecular link between the circadian clock and PD remains largely unclear. We have recently demonstrated that $REV-ERB{\alpha}$, a circadian nuclear receptor, serves as a key molecular link between the circadian and DAergic systems. It competitively cooperates with NURR1, another nuclear receptor required for the optimal development and function of DA neurons, to control DAergic gene transcription. Considering our previous findings, we hypothesize that $REV-ERB{\alpha}$ may have a role in the onset and/or progression of PD. In the present study, we therefore aimed to elucidate whether genetic abrogation of $REV-ERB{\alpha}$ affects PD-related phenotypes in a mouse model of PD produced by a unilateral injection of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the dorsal striatum. $REV-ERB{\alpha}$ deficiency significantly exacerbated 6-OHDA-induced motor deficits as well as DAergic neuronal loss in the vertebral midbrain including the SN and the ventral tegmental area. The exacerbated DAergic degeneration likely involves neuroinflammation-mediated neurotoxicity. The $REV-erb{\alpha}$ knockout mice showed prolonged microglial activation in the SN along with the over-production of interleukin $1{\beta}$, a pro-inflammatory cytokine, in response to 6-OHDA. In conclusion, the present study demonstrates for the first time that genetic abrogation of $REV-ERB{\alpha}$ can increase vulnerability of DAergic neurons to neurotoxic insults, such as 6-OHDA, thereby implying that its normal function may be beneficial for maintaining DAergic neuron populations during PD progression.

• Journal of Genetic Medicine
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• 제4권1호
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• pp.22-37
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• 2007

The autosomal dominant spinocerebellar ataxias (SCAs) are a group of neurodegenerative diseases, clinically and genetically heterogeneous, characterized by degeneration of spinocerebellar pathways with variable involvement of other neural systems. At present, 27 distinct genetic forms of SCAs are known: SCA1-8, SCA10-21, SCA23, SCA25-28, DRPLA (dentatorubral-pallidoluysian atrophy), and 16q-liked ADCA (autosomal dominant cerebellar ataxia). Epidemiological data about the prevalence of SCAs are restricted to a few studies of isolated geographical regions, and most do not reflect the real occurrence of the disease. In general a prevalence of about 0.3-2 cases per 100,000 people is assumed. As SCA are highly heterogeneous, the prevalence of specific subtypes varies between different ethnic and continental populations. Most recent data suggest that SCA3 is the commonest subtype worldwide; SCA1, SCA2, SCA6, SCA7, and SCA8 have a prevalence of over 2%, and the remaining SCAs are thought to be rare (prevalence <1%). In this review, we highlight and discuss the SCA7. The hallmark of SCA7 is the association of hereditary ataxia and visual loss caused by pigmentary macular degeneration. Visual failure is progressive, bilateral and symmetrical, and leads irreversibly to blindness. This association represents a distinct disease entity classified as autosomal dominant cerebellar ataxia (ADCA) type II by Harding. The disease affectsprimarily the cerebellum and the retina by the moderate to severe neuronal loss and gliosis, but also many other central nervous system structures as the disease progresses. SCA7 is caused by expansion of an unstable trinucleotide CAG repeat in the ATXN7 gene encoding a polyglutamine (polyQ) tract in the corresponding protein, ataxin-7. Normal ATXN7 alleles contain 4-35 CAG repeats, whereas pathological alleles contain from 36->450 CAG repeats. Immunoblott analysis demonstrated that ataxin-7 is widely expressed but that expression levels vary among tissues. Instability of expanded repeats is more pronounced in SCA7 than in other SCA subtypes and can cause substantial lowering of age at onset in successive generations termed ‘anticipation’ so that children may become diseased even before their parents develop symptoms. The strong anticipation in SCA7 and the rarity of contractions should have led to its extinction within a few generations. There is no specific drug therapy for this neurodegenerative disorder. Currently, therapy remains purely symptomatic. Cellular models and SCA7 transgenic mice have been generated which constitute valuable resources for studying the disease mechanism. Understanding the pathogenetic mechanisms of neurodegeneration in SCAs should lead to the identification of potential therapeutic targets and ultimately facilitate drug discovery. Here we summarize the clinical, pathological, and genetic aspects of SCA7, and review the current understanding of the pathogenesis of this disorder. Further, we also review the potential therapeutic strategies that are currently being explored in polyglutamine diseases.

• 폴리머
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• 제33권2호
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• pp.118-123
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• 2009

본 연구는 신경손상 모델에서 신경재생을 유도하는 슈반세포(SC)의 배양에 케라틴이 미치는 영향을 확인하기 위한 실험으로써, 친수성 아미노산으로 구성된 케라틴과 PLGA를 혼합하여 케라틴/PLGA 필름을 0, 10, 20, 그리고 50 wt%가 되도록 제조하여, 케라틴 안에 존재하는 다양한 단백질 및 신호전달물질이 슈반세포의 증식, 부착형태 그리고 표현형 유지에 미치는 영향을 확인하였다. 세포의 배양 방법은 손쉽고 순수한 세포 분리가 가능한 Morrissey의 방법을 이용하였고 필름의 젖음성 확인을 위하여 접촉각 측정을 실시하였으며, 정해진 시간에 세포를 계수하여 케라틴 함량에 따른 세포 성장차이를 비교하였다. 케라틴/PLGA 필름에서의 세포의 부착 거동 및 세포 형태를 SEM을 통하여 확인하였고 슈반세포의 표현형 유지를 확인하기 위해 RT-PCR을 수행하였다. 실험 결과, 다른 함유량과 비교 시 케라틴 10 또는 20 wt%가 함유된 케라틴/PLGA 필름이 SC 성장 및 표현형 유지에 긍정적인 영향을 미침을 확인하였다.

• 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.

• 생물정신의학
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• 제9권1호
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• pp.25-33
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• 2002

우울증 환자들에게 항우울제를 처방하는 임상의들이 흔히 겪게 되는 두 가지 어려움은 약물의 치료 반응 유무를 판단하기 위하여 처음 약물을 투여한 후 4~6주 이상을 기다려야 하는 것과 어떤 종류의 항우울제라도 처음 4~6주 이후에도 반응을 보이지 않는 환자들이 30~40% 이상이 된다는 것이다. 이와 같은 어려움을 극복하기 위해서는 환자 개개인의 항우울제에 대한 반응성을 미리 예측하는 것이 필요하다. 이 논문에서는 연구자들의 과거 실험들과 이미 발표된 연구들을 중심으로 하여 항우울제에 대한 치료 반응성을 예측하는데 약리유전학적 방법을 이용한 현재까지의 연구들과 연구 결과를 해석 할때 고려해야 할 사항을 살펴보고자 한다. 세로토닌 수송체(serotonin transporter, 5-HTT)는 항우울제가 신경세포에 작용하는 주요 작용부위 중 하나이다. 최근의 연구들에 의하면 5-HTT 유전자 promoter 부위의 기능적인 다형성(5-HTT linked polymorphism repetitive element in promoter region, 5-HTTLPR)이 항우울제에 대한 치료 반응성과 관련이 있는 것으로 알려져 있으며, 5-HTTLPR 유전형의 분포빈도는 인종들 간에서 차이가 있는 것으로 알려져 있다. 연구자들은 최근의 실험을 통하여 5-HTTLPR 유전형들의 endophenotype을 혈소판 막에 분포하는 5-HTT의 약동학적 특성으로 측정할 수 있음을 발견하였다. 흥미로운 사실은 5-HTTLPR 유전형의 분포가 인종적으로 다른 양상으로 나타났듯이, 그 endophenotype인 혈소판막의 5-HTT의 약동학적 특성 역시 전혀 반대되는 양상으로 나타났다. 하지만 이 endophenotype의 특성만으로 항우울제의 치료반응을 예측하는 것은 아직까지 한계가 있으며, 향후 이러한 과제를 해결하기 위한 방법중 약리유전학적 방법을 사용할 수 있음을 제안하였다. 예비적으로 시행한 실험을 통하여 연구자들은 세로토닌 수송체의 구조와 특징이 비슷한 생체아민 수송체들의 유전자 다형성들 간에 유의한 상관관계가 있음을 발견하였으며, 이들 유의한 상관관계가 있는 유전자형을 연합하여 조합할 때 세로토닌 수송체의 유전형만의 기여도보다도 항우울제에 대한 반응 예측도의 odds ratio가 유의하게 상승함을 발견하였다. 이러한 연구 결과들은 임상의가 항우울제를 처방 할 때에 환자들의 유전적 그리고 인종적인 배경을 고려하여 개별화된 전략을 사용하여야 한다는 가설을 뒷받침한다. 앞으로 항우울제의 작용기전과 그 대사과정에 관여하는 유전자들들 중심으로 유전자 간의 상호 작용을 밝히고 그 표현형이 약물의 치료 반응도에 미치는 기여도를 평가하는 작업들은 항우울제의 치료 반응과 그 부작용을 미리 예측할 수 있는 평가 도구를 개발할 수 있는 가장 최선의 길이 될 수 있을 것이다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제50권5호
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• pp.415-425
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• 2017

건 여주로부터 얻은 70%에탄올 추출물의 항산화 효과를 측정하고, $H_2O_2$에 의해 유도된 산화적 스트레스에 대한 신경세포 보호효과를 알아보기 위해 human neuroblastoma cell인 SK-N-MC세포를 이용하여 실험을 수행하였다. 여주 추출물의 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량은 각각 28.51 mg gallic acid/extract g과 3.95 mg catechin/extract g 이었고, 추출물의 DPPH 라디칼 소거능 ($IC_{50}$)은 $506.95{\mu}g/ml$ 이었다. 여주추출물을 신경세포에 전 처리한 후 $H_2O_2$을 처리하여 산화적 스트레스를 유도했을 때, 여주추출물에 의해 세포생존율은 증가되었고 세포내 ROS는 감소되는 것을 확인하였다. 그리고 세포내 항산화 방어시스템인 항산화효소 (SOD-1,2와 GPx-1)의 mRNA 발현이 여주추출물 처리에 의해 control 수준으로 회복되거나 control 보다 증가되는 결과를 보였으며, ROS 의존적 세포사멸과 연관 있는 것으로 알려진 MAPK pathway 중 p38과 JNK의 인산화를 여주추출물이 억제하였다. 또한 cleaved caspase-3와 cleaved PARP의 발현도 여주추출물의 처리에 의해 감소되었다. 본 연구 결과에서 70% 에탄올 여주추출물은 항산화효능이 우수하여 ROS를 직접적으로 제거할 뿐 아니라 세포내 ROS 축적을 억제시키는 효과를 보여주었다. 그리고 신경세포 내 항산화효소들의 발현 증가 기전과 p38, JNK의 인산화 억제 및 cleaved caspase-3, cleaved PARP의 발현 억제를 통한 세포사멸 억제 기전을 통해 산화적 스트레스로부터 신경세포를 보호하는 효과가 있음을 제시하고 있다. 따라서 여주추출물은 산화적 스트레스에 의한 알츠하이머병이나 파킨슨병 등과 같은 신경변성질환 (neurodegenerative disease)에 대한 예방 및 치료제의 소재로써 이용가치가 충분한 것으로 사료된다.