• BMB Reports
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• 제55권7호
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• pp.323-335
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• 2022

Together with neuronal loss, the existence of insoluble inclusions of alpha-synuclein (α-syn) in the brain is widely accepted as a hallmark of synucleinopathies including Parkinson's disease (PD), multiple system atrophy, and dementia with Lewy body. Because the α-syn aggregates are deeply involved in the pathogenesis, there have been many attempts to demonstrate the mechanism of the aggregation and its potential causative factors including post-translational modifications (PTMs). Although no concrete conclusions have been made based on the previous study results, growing evidence suggests that modifications such as phosphorylation and ubiquitination can alter α-syn characteristics to have certain effects on the aggregation process in PD; either facilitating or inhibiting fibrillization. In the present work, we reviewed studies showing the significant impacts of PTMs on α-syn aggregation. Furthermore, the PTMs modulating α-syn aggregation-induced cell death have been discussed.

• 생명과학회지
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• 제19권4호
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• pp.449-456
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• 2009

신경아세포종은 미분화된 신경외배엽 세포로부터 유래한 신경능세포에 의해 형성된 소아기에 보는 가장 많이 발생하는 악성 종양 중 하나이다. 신경아세포종인 Neuro-2a 세포는 신경세포의 분화, 세포사 억제 효능, 세포독성 검정 등에 활용되고 있다. Neuro-2a 역시 다른 신경아세종과 같이 염색체 변이를 가지고 있지만, 이에 대해 고밀도의 게놈수준에서 염색체 변이에 대해 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 고집적 마이크로어레이(최소 43,000 개의 코딩, non-코딩 유전자 서열이 집적된 마이크로어레이)기반의 비교유전체보합법을 활용하여, 고해상도의 Neuro-2a 유전체 이상을 분석하였다. 마이크로 어레이 데이터는 Hidden Markov Model을 활용하여, 유전체 변이를 double loss, single loss, normal, single gain 그리고 amplification으로 나누어 분석하였다. Neuro2a는 MYCN 유전자의 증폭은 관찰되지 않았고, GDNF, BDNF, NENF등의 neurotrophic factor 가운데 NENF의 gain 현상이 관찰 되었다. 염색체의 이상은 4,8,10,11,15번에서 발견되었으며, 염색체 3,17,18,19에서는 전부 20개 미만의 염색체 이상이 발견되었다. 염색체 이상이 연속적으로 일어난 부위 중 gain으로서 가장 긴 부분은 Chr8:8,427,841-35,162,415의 약 26.7 Mb이며, single loss로서 가장 긴 곳은 Chr4:73,265,785-88,374,165의 약 15.1 Mb였다. 염색체의 위치는 UCSC 데이터베이스 (UCSC mm8, NCBI Build 36)에 근거하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권4호
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• pp.259-267
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• 2003

실험적 뇌손상 전후에 쥐의 뇌대사물질 변화를 4.7 T 자기공명분광법을 이용하여 조사하여 보았다. 자기공명 스펙트럼는 비교대상 그룹으로서 정상 쥐 우측 두전엽 피질에서 획득되었다. 유체타진손상기법(Fluid Percussion Injury)을 사용하여 뇌손상을 유발시킨후 3일 후 스펙트럼이 얻어졌다. 뇌손상 쥐의 뇌대사불질들의 변화는 정상쥐의 뇌대사물질들과 비교되었다. Neuronal marker로써 NAA/Cr 비율은 대조군에서 1.13$\pm$0.12이었고 뇌좌상부위에서 0.90$\pm$0.11로 손상전과 비교하여 대조군에 비해 유의성있는 감소소견을 나타내었으며 이는 neuronal loss를 의미하는 것으로 추정된다(P=0.001). Cho/Cr 비율은 대조군에서 0.76$\pm$0.15이었고 뇌좌상부위에서 0.91$\pm$0.17로 손상전과 비교하여 대조군에 비해 유의성있게 증가하는 경향을 나타내었으며 이는 생체막의 파괴나 염증반응과 관련된 것으로 추정된다(P=0.02). 하지만 Glx/Cr 비율은 손상전후에 유의성있는 변화를 나타내지 않았다. Lac/Cr 비율은 대조군에 비해 증가하는 경향을 나타내었고 이는 외상후 에너지 대사의 변위양상으로 고려되어진다. 이러한 소견들은 자기 공명분광법이 유체타진손상기법을 이용한 외상성 뇌좌상에서 신경병리학적 변화과정에 대한 이해를 증진시키고 나아가 외상에 의한 뇌좌상의 임상적인 평가를 위해 매우 유용한 modality임을 시사하는 것이라고 사료된다. 그러나 본 연구에서 몇몇의 케이스에서 voxel을 선정하면서 두개골의 일부가 포함되거나 혹은 죄상과 동반된 출혈로 인해 유용한 데이터를 획득하는데 어려움을 주기도 하였다. 앞으로 보다 더 세밀한 분석과 연구를 위해 유체타진 손상의 다양한 정도에서 대사물질들의 변화양상을 평가할 필요가 있을 것으로 사료된다. .

• 대한유전성대사질환학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-13
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• 2020

Gaucher disease (GD)는 glucocerebrosidase 유전자(GBA)의 돌연변이에 의하여 발병하는 전세계적으로 가장 유병율이 높은 리소좀 축적질환이다. GD는 신경학적인 증상의 유무에 따라 3가지 임상형으로 구분된다. 신경병증 GD인 2형과 3형의 경우는 대뇌에서 glucosylceramide (GlcCer)와 glucosylsphingosine (GlcSph)의 농도가 증가하면서 신경세포의 심각한 손실이 야기되는 특징을 보인다. 신경교종에서 유래한 H4 세포를 GD에서 증가하는 기질인 GluCer와 GlcSph를 첨가하여 배양하였을 때, 심각한 DNA손상과 더불어 세포의 사멸이 야기되는 것과 이러한 신경세포의 사멸은 GluCer 보다는 GlcSph을 처리하였을 때 더 현저하게 증가하는 것을 관찰하였다. H4 세포에 히스톤 탈아세틸화 효소(HDAC) 6의 저해제인 tubacin과 GlcSph을 함께 처리하였을 경우에는 DNA손상은 물론 GlcSph에 의하여 유도된 세포사멸과 관련된 단백질 인자들의 발현이 모두 감소되었다. 본 연구를 통해 GlcSph이 세포사멸을 통하여 신경병증 GD의 발병에 주요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었고, HDAC6 저해제가 신경병증 GD 환자를 위한 치료제 후보물질로 제시될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• BMB Reports
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• 제39권3호
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• pp.253-262
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• 2006

Parkinson's disease (PD) is a common neurodegenerative disorder and is characterized by the progressive loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra. Although many studies showed that the aggregation of $\alpha$-synuclein might be involved in the pathogenesis of PD, its protective properties against oxidative stress remain to be elucidated. In this study, human wild type and mutant $\alpha$-synuclein genes were fused with a gene fragment encoding the nine amino acid trans activator of transcription (Tat) protein transduction domain of HIV-l in a bacterial expression vector to produce a genetic in-frame WT Tat-$\alpha$-synuclein (wild type) and mutant Tat-a-synucleins (mutants; A30P and A53T), respectively, and we investigated the protective effects of wild type and mutant Tat-$\alpha$-synucleins in vitro and in vivo. WT Tat-$\alpha$-synuclein rapidly transduced into an astrocyte cells and protected the cells against paraquat induced cell death. However, mutant Tat-$\alpha$-synucleins did not protect at all. In the mice models exposed to the herbicide paraquat, the WT Tat-$\alpha$-synuclein completely protected against dopaminergic neuronal cell death, whereas mutants failed in protecting against oxidative stress. We found that these protective effects were characterized by increasing the expression level of heat shock protein 70 (HSP70) in the neuronal cells and this expression level was dependent on the concentration of transduced WT Tat-$\alpha$-synuclein. These results suggest that transduced Tat-$\alpha$-synuclein might protect cell death from oxidative stress by increasing the expression level of HSP70 in vitro and in vivo and this may be of potential therapeutic benefit in the pathogenesis of PD.

• Nutrition Research and Practice
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• 제14권5호
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• pp.438-452
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• 2020

BACKGROUND/OBJECTIVES: Brain senescence causes cognitive impairment and neurodegeneration. It has also been demonstrated that curcumin (Cur) and hesperetin (Hes), both antioxidant polyphenolic compounds, mediate anti-aging and neuroprotective effects. Therefore, the objective of this study was to investigate whether Cur, Hes, and/or their combination exert anti-aging effects in D-galactose (Dg)-induced aged neuronal cells and rats. MATERIALS/METHODS: SH-SY5Y cells differentiated in response to retinoic acid were treated with Cur (1 μM), Hes (1 μM), or a combination of both, followed by 300 mM Dg. Neuronal loss was subsequently evaluated by measuring average neurite length and analyzing expression of β-tubulin III, phosphorylated extracellular signal-regulated kinases, and neurofilament heavy polypeptide. Cellular senescence and related proteins, p16 and p21, were also investigated, including their regulation of antioxidant enzymes. In vivo, brain aging was induced by injecting 250 mg/kg body weight (b.w.) Dg. The effects of supplementing this model with 50 mg/kg b.w. Cur, 50 mg/kg b.w. Hes, or a combination of both for 3 months were subsequently evaluated. Brain aging was examined with a step-through passive avoidance test and apoptosis markers were analyzed in brain cortex tissues. RESULTS: Cur, Hes, and their combination improved neuron length and cellular senescence by decreasing the number of β-gal stained cells, down-regulated expression of p16 and p21, and up-regulated expression of antioxidant enzymes, including superoxide dismutase 1, glutathione peroxidase 1, and catalase. Administration of Cur, Hes, or their combination also tended to ameliorate cognitive impairment and suppress apoptosis in the cerebral cortex by down-regulating Bax and poly (ADP-ribose) polymerase expression and increasing Bcl-2 expression. CONCLUSIONS: Cur and Hes appear to attenuate Dg-induced brain aging via regulation of antioxidant enzymes and apoptosis. These results suggest that Cur and Hes may mediate neuroprotective effects in the aging process, and further study of these antioxidant polyphenolic compounds is warranted.

• 대한한의학방제학회지
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• 제25권1호
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• pp.51-68
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• 2017

Objectives : Oxidative stress due to excessive accumulation of reactive oxygen species (ROS) is one of the risk factors for the development of several chronic diseases, including neurodegenerative diseases. Methods : In the present study, we investigated the protective effects of cheongnoemyeongsin-hwan (CNMSH) against oxidative stress‑induced cellular damage and elucidated the underlying mechanisms in neuronal-derived SH-SY5Y cells. Results : Our results revealed that treatment with CNMSH prior to hydrogen peroxide (H2O2) exposure significantly increased the SH-SY5Y cell viability, indicating that the exposure of the SH-SY5Y cells to CNMSH conferred a protective effect against oxidative stress. CNMSH also effectively attenuated H2O2‑induced comet tail formation, and decreased the phosphorylation levels of the histone ${\gamma}H2AX$, as well as the number of apoptotic bodies and Annexin V‑positive cells. In addition, CNMSH exhibited scavenging activity against intracellular ROS generation and restored the mitochondria membrane potential (MMP) loss that were induced by H2O2, suggesting that CNMSH prevents H2O2‑induced DNA damage and cell apoptosis. Moreover, H2O2 enhanced the cleavage of caspase-3 and degradation of poly (ADP-ribose)-polymerase, a typical substrate protein of activated caspase-3, as well as DNA fragmentation; however, these events were almost totally reversed by pretreatment with CNMSH. Furthermore, CNMSH increased the levels of heme oxygenase-1 (HO-1), which is a potent antioxidant enzyme, associated with the induction of nuclear factor-erythroid 2-related factor 2 (Nrf2). According to our data, CNMSH is able to protect SH-SY5Y cells from H2O2-induced apoptosis throughout blocking cellular damage related to oxidative stress through a mechanism that would affect ROS elimination and activating Nrf2/HO-1 signaling pathway. Conclusions : Therefore, we believed that CNMSH may potentially serve as an agent for the treatment and prevention of neurodegenerative diseases caused by oxidative stress.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제4권2호
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• pp.94-99
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• 2000

목적 : 국한적 수분억제 생체내 양성자 자기공명분광학을 사용하여 만성 알코을 중독자와 정상 건강인의 뇌대사물질의 비율을 비교평가하였다. 대상 및 방법 : 만성 알코을 중독자 10명,정상 건강인 10명의 좌측 소뇌와 basal ganglia의 관심부위 $2{\times}2{\times}2{\;}\textrm{cm}^3$를 각각 선택하여 STEAM펄스시퀀스를 이용하였다 Creatine (Cr)을 기준으로 Marquart알고리즘을 이용하여 각 대사물질의 비율을 산출하였다. 결과 만성 알코을 중독자의 특징적인 소견은 정상인과 비교하여 볼 때 N-acetyl aspartate (NAA)/Cr비율이 감소하였다. 그러나 Choline (Cho)/Cr등 다른 대사비율은 정상인과 유이한 차이를 발견할수 없었다. NAA/Cr비율은 임상평가와 상당한 상호관계가 있는 것으로 나타났다. 결론 : 본 예비실험 결과는 만성 알코을 중독자의 NAA/Cr의 비율 감소를 토대로 환자 소뇌의 신경세포 소실을 추정할 수 있었다. NAA/Cr비율은 향후 만성 알코을 중독자의 임상평가를 추정할수 있는 대사표준으로 사용될 수 있음을 시사해주고 있다. 따라서 생체내 양성자 자기공명분광법은 양성자 비율을 토대로 만성 알코을 중독자의 임상평가에 유용한 방법으로 사용될 수 있으리라 사료된다.

• Molecules and Cells
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• 제40권2호
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• pp.133-142
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• 2017

Previous studies have shown that bone marrow mesenchymal stromal cell (MSC) transplantation significantly improves the recovery of neurological function in a rat model of intracerebral hemorrhage. Potential repair mechanisms involve anti-inflammation, anti-apoptosis and angiogenesis. However, few studies have focused on the effects of MSCs on inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression and subsequent peroxynitrite formation after hypertensive intracerebral hemorrhage (HICH). In this study, MSCs were transplanted intracerebrally into rats 6 hours after HICH. The modified neurological severity score and the modified limb placing test were used to measure behavioral outcomes. Blood-brain barrier disruption and neuronal loss were measured by zonula occludens-1 (ZO-1) and neuronal nucleus (NeuN) expression, respectively. Concomitant edema formation was evaluated by H&E staining and brain water content. The effect of MSCs treatment on neuroinflammation was analyzed by immunohistochemical analysis or polymerase chain reaction of CD68, Iba1, iNOS expression and subsequent peroxynitrite formation, and by an enzyme-linked immunosorbent assay of pro-inflammatory factors (IL-$1{\beta}$ and TNF-${\alpha}$). The MSCs-treated HICH group showed better performance on behavioral scores and lower brain water content compared to controls. Moreover, the MSC injection increased NeuN and ZO-1 expression measured by immunochemistry/immunofluorescence. Furthermore, MSCs reduced not only levels of CD68, Iba1 and pro-inflammatory factors, but it also inhibited iNOS expression and peroxynitrite formation in perihematomal regions. The results suggest that intracerebral administration of MSCs accelerates neurological function recovery in HICH rats. This may result from the ability of MSCs to suppress inflammation, at least in part, by inhibiting iNOS expression and subsequent peroxynitrite formation.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제61권4호
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• pp.397-403
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• 2018

조팝나무(Spiraea prunifolia) 잎을 80% MeOH 수용액으로 추출한 뒤, 감압 농축한 추출물을 EtOAc, n-BuOH과 $H_2O$층으로 계통 분획을 실시하였다. n-BuOH분획에 대하여 $SiO_2$, ODS column chromatograph 및 중압분취 장비를 반복실시하여 2종의 phenolic glucoside화합물을 분리 및 정제하였다. NMR 및 Mass데이터를 해석하여, isosalicin (1)와 crenatin (2)로 구조 동정 하였다. 분리한 2종의 화합물에 대하여 UPLC-MS/MS 질량 분석기를 기반으로 다중반응검지 (MRM mode) 분석법을 이용하여 정량분석 하였다. 그 결과, crenatin은 9.53 mg/g 및 isosalicin은 0.65 mg/g이 조팝나무 잎 추출물에 함유된 것을 확인하였다. 조팝나무 잎에서 분리된 화합물이 $H_2O_2$에 의해 유발된 산화스트레스로부터 신경세포 보호효과를 검증한 결과, 신경모세포종인 SK-N-MC 세포에 대해서 화합물 1 및 2 (100 mM) 모두 세포 독성은 보이지 않았으며, 특히 화합물 2 (crenatin)는 $H_2O_2$처리에 따른 신경세포의 외형적 변화, 세포 손상, 세포 사멸을 억제하여 산화스트레스로부터 신경세포를 보호하는 효과가 있음을 확인하였다.