Background: Black ginseng (Ginseng Radix nigra, BG) refers to the ginseng steamed for nine times and fine roots (hairy roots) of that is called fine black ginseng (FBG). It is known that the content of saponin of FBG is higher than that of BG. Therefore, in this study, we examined antitumor effects against MCF-7 breast cancer cells to target the FBG extract and its main component, ginsenoside Rg5 (Rg5). Methods: Action mechanism was determined by MTT assay, cell cycle assay and western blot analysis. Results: The results from MTT assay showed that MCF-7 cell proliferation was inhibited by Rg5 treatment for 24, 48 and 72 h in a dose-dependent manner. Rg5 at different concentrations (0, 25, 50 and $100{\mu}M$), induced cell cycle arrest in G0/G1 phase through regulation of cell cycle-related proteins in MCF-7 cells. As shown in the results from western blot analysis, Rg5 increased expression of p53, $p21^{WAF1/CIP1}$ and $p15^{INK4B}$ and decreased expression of Cyclin D1, Cyclin E2 and CDK4. Expression of apoptosiserelated proteins including Bax, PARP and Cytochrome c was also regulated by Rg5. These results indicate that Rg5 stimulated cell apoptosis and cell cycle arrest at G0/G1 phase via regulation of cell cycle-associated proteins in MCF-7 cells. Conclusion: Rg5 promotes breast cancer cell apoptosis in a multi-path manner with higher potency compared to 20(S)-ginsenoside Rg3 (Rg3) in MCF-7 (HER2/ER+) and MDA-MB-453 (HER2+/ER) human breast cancer cell lines, and this suggests that Rg5 might be an effective natural new material in improving breast cancer.
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.30
no.3
s.47
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pp.377-383
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2004
This study reviewed the application of an extract from mountain ginseng adventitious roots which had been grown through tissue culture as a cosmetic ingredient. The mountain ginseng adventitious roots were derived from mountain ginseng callus that was induced from mountain ginseng root whose origin is estimated to date back about one hundred years ago. The adventitious roots were separated from callus and grown in a 20 L bioreactor. In order to proliferate the adventitious roots, they were cultured for 5 weeks in bioreactor. Then the harvested mountain ginseng adventitious roots were dried and extracted. For verifying skin whitening effect of an extract from the tissue-cultured mountain ginseng adventitious roots in vivo, we performed the clinical test of it. The research showed the significant skin whitening effect of a mountain ginseng adventitious roots extract and the statistical analysis showed a significant difference (p<0.0001) between sample ($2\%$ mountain ginseng adventitious roots extract) and placebo. But, some saponins showed below $10\%$ inhibitory effect of tyrosinase and melanin synthesis in B-16 melanoma. The extracts of red ginseng and ginseng which were the same concentration as the tissue-cultured mountain ginseng adventitious roots extract's showed little inhibitory effect of tyrosinase and melanin synthesis in B-16 melanoma. In DPPH test, Anti-hydroxyl radical activity of $0.5\%$ the tissue-cultured mountain ginseng adventitious roots extract was $86\%.$.
Ginsenoside (G) $Rp_1$ is a ginseng saponin derivative with anti-cancer and anti-inflammatory activities. In this study, we examined the mechanism by which G-$Rp_1$ inhibits inflammatory responses of cells. We did this using a strategy in which DNA constructs containing cyclooxygenase (COX)-2 and inducible nitric oxide synthase (iNOS) promoters were transfected into HEK293 cells. G-$Rp_1$ strongly inhibited the promoter activities of COX-2 and iNOS; it also inhibited lipopolysaccharide induced upregulation of COX-2 and iNOS mRNA levels in RAW264.7 cells. In HEK293 cells G-$Rp_1$ did not suppress TANK binding kinase 1-, Toll-interleukin-1 receptor-domain-containing adapter-inducing interferon-${\beta}$ (TRIF)-, TRIF-related adaptor molecule (TRAM)-, or activation of interferon regulatory factor (IRF)-3 and nuclear factor (NF)-${\kappa}$B by the myeloid differentiation primary response gene (MyD88)-induced. However, G-$Rp_1$ strongly suppressed NF-${\kappa}$B activation induced by I${\kappa}$B kinase (IKK)${\beta}$ in HEK293 cells. Consistent with these results, G-$Rp_1$ substantially inhibited IKK${\beta}$-induced phosphorylation of $I{\kappa}B{\alpha}$ and p65. These results suggest that G-$Rp_1$ is a novel anti-inflammatory ginsenoside analog that can be used to treat IKK${\beta}$/NF-${\kappa}$B-mediated inflammatory diseases.
Elkady, Ayman I;Hussein, Rania A;El-Assouli, Sufian M
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.16
no.17
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pp.7943-7957
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2015
Background and Aims: Colorectal cancer is one of the leading causes of death in the world. The aim of this study was to investigate the growth-suppression potentiality of a crude saponin extract (CSENS) prepared from medicinal herb, Nigella sativa, on human colon cancer cells, HCT116. Materials and Methods: HCT116 cells were subjected to increasing doses of CSENS for 24, 48 and 72 h, and then harvested and assayed for cell viability by WST-1. Flow cytometry analyses, cell death detection ELISA, fluorescent stains (Hoechst 33342 and acridine orange/ethidium bromide), DNA laddering and comet assays were carried out to confirm the apoptogenic effects of CSENS. Luciferase reporter gene assays, quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction and Western blot analyses were performed to assess the impact of CAERS and CFEZO on the expression levels of key regulatory proteins in HCT116 cells. Results: The results demonstrated that CSENS inhibited proliferation and induced apoptosis. Apoptosis was confirmed by flow cytometry analyses, while CSENS-treated cells exhibited morphological hallmarks of apoptosis including cell shrinkage, irregularity in cellular shape, cellular detachment and chromatin condensation. Biochemical signs of apoptosis, such as DNA degradation, were observed by comet assay and gel electrophoresis. The pro-apoptotic effect of CSENS was caspase-3-independent and associated with increase of the Bax/Bcl-2 ratio. CSENS treatment down-regulated transcriptional and DNA-binding activities of NF-${\kappa}B$ and AP-1 proteins, associated with down-regulation of their target oncogenes, c-Myc, cyclin D1 and survivin. On the other hand, CSENS up-regulated transcriptional and DNA-binding activities of Nrf2 and expression of cytoprotective genes. In addition, CSENS modulated the expression levels of ERK1/2 MAPK, p53 and p21. Conclusions: These findings suggest that CSENS may be a valuable agent for treatment of colon cancer.
Notoginsenoside R1 and ginsenoside Rg1 are the main active ingredients of Panax notoginseng, exhibiting anti-fatigue, anti-tumor, anti-inflammatory, and other activities. In a previous study, a GH39 β-xylosidase Xln-DT was responsible for the bioconversion of saponin, a natural active substance with a xylose group, with high selectivity for cleaving the outer xylose moiety of notoginsenoside R1 at the C-6 position, producing ginsenoside Rg1 with potent anti-fatigue activity. The optimal bioconversion temperature, pH, and enzyme dosage were obtained by optimizing the transformation conditions. Under optimal conditions (pH 6.0, 75℃, enzyme dosage 1.0 U/ml), 1.0 g/l of notoginsenoside R1 was converted into 0.86 g/l of ginsenoside Rg1 within 30 min, with a molar conversion rate of approximately 100%. Furthermore, the in vivo anti-fatigue activity of notoginsenoside R1 and ginsenoside Rg1 were compared using a suitable rat model. Compared with the control group, the forced swimming time to exhaustion was prolonged in mice by 17.3% in the Rg1 high group (20 mg/kg·d). Additionally, the levels of hepatic glycogen (69.9-83.3% increase) and muscle glycogen (36.9-93.6% increase) were increased. In the Rg1 group, hemoglobin levels were also distinctly increased by treatment concentrations. Our findings indicate that treatment with ginsenoside Rg1 enhances the anti-fatigue effects. In this study, we reveal a GH39 β-xylosidase displaying excellent hydrolytic activity to produce ginsenoside Rg1 in the pharmaceutical and food industries.
Background: Panax ginseng Meyer (P. ginseng), a herb distributed in Korea, China and Japan, exerts benefits on diverse inflammatory conditions. However, the underlying mechanism and active ingredients remains largely unclear. Herein, we aimed to explore the active ingredients of P. ginseng against inflammation and elucidate underlying mechanisms. Methods: Inflammation model was constructed by lipopolysaccharide (LPS) in C57BL/6 mice and RAW264.7 macrophages. Molecular docking, molecular dynamics, surface plasmon resonance imaging (SPRi) and immunofluorescence were utilized to predict active component. Results: P. ginseng significantly inhibited LPS-induced lung injury and the expression of proinflammatory factors, including TNF-α, IL-6 and IL-1β. Additionally, P. ginseng blocked fluorescencelabeled LPS (LPS488) binding to the membranes of RAW264.7 macrophages, the phosphorylation of nuclear factor-κB (NF-κB) and mitogen-activated protein kinases (MAPKs). Furthermore, molecular docking demonstrated that ginsenoside Ro (GRo) docked into the LPS binding site of toll like receptor 4 (TLR4)/myeloid differentiation factor 2 (MD2) complex. Molecular dynamic simulations showed that the MD2-GRo binding conformation was stable. SPRi demonstrated an excellent interaction between TLR4/ MD2 complex and GRo (KD value of 1.16 × 10-9 M). GRo significantly inhibited LPS488 binding to cell membranes. Further studies showed that GRo markedly suppressed LPS-triggered lung injury, the transcription and secretion levels of TNF-α, IL-6 and IL-1β. Moreover, the phosphorylation of NF-κB and MAPKs as well as the p65 subunit nuclear translocation were inhibited by GRo dose-dependently. Conclusion: Our results suggest that GRo exerts anti-inflammation actions by direct inhibition of TLR4 signaling pathway.
In the present study, a simple one medium formulation protocol for callus culture, somatic embryogenesis and in vitro production of ${\beta}-carboline$ alkaloids and diosgenin in Tribulus terrestris L. was developed. Extensive callus induction and proliferation was obtained in leaf explant on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with $5.0{\mu}M$ 6 benzyl adenine (BA) and $2.5{\mu}M$${\alpha}-naphthaleneacetic$ acid (NAA). The embryogenic callus was maintained on subculture to fresh parental medium at 4-week intervals over a period of 28 months. The frequency of embryo formation was at a maximum ($18.1{\pm}0.9$ per g of callus) on MS medium containing $5.0{\mu}M$ BA and $2.5{\mu}M$ NAA together with $75mg\;1^{-1}$ casein hydrolysate. Globular embryo developed into torpedo stage embryo under the influence of starvation. The accumulation of ${\beta}-carboline$ alkaloids (harmaline and harmine) and steroidal saponin (diosgenin) in non-embryogenic and embryogenic callus culture derived from leaf explant was compared with root, leaf, stem, and fruit of the mother plant. The embryogenic callus accumulated equivalent amounts of harmaline ($66.4{\pm}0.5{\mu}g/g$ dry weight), harmine ($82.7{\pm}0.6{\mu}g/g$ dry weight), and diosgenin ($170.7{\pm}1.0{\mu}g/g$ dry weight) to that of the fruit of T. terrestris. The embryogenic callus culture of this species might offer a potential source for production of important pharmaceuticals.
Effect of puffing treatment on saponins, total sugars, acidic polysaccharide, phenolic compounds, microstructure and pepsin digestibility of dried red ginseng tail root were tested. Puffing samples of dried red ginsneng tail root were pre-pared at 20rpm, 15 $kg/cm^2$, $120{\sim}150^{\circ}C$, and for 30 min by a rotary type apparatus of 5 L capacity. Crude saponin content of puffing red ginseng tail root was increased 26.5% compared to non-puffing, especially $Rg_3$ content was increased from 0.49 mg/g to 0.72 mg/g. Total sugar content was not changed, but acidic polysaccharide content was slightly decreased from 7.15% to 6.44% by puffing treatment. Total phenolic compounds was increased from 7.86% to 9.94% by puffing. In terms of individual phenolic compounds, salicylic acid was quantified in puffing tail root, but gentisic acid was quantified in non-puffing. Syringic acid was the most predominant phenolic acid, increased to about 6 times by puffing treatment. On the other hand, gallic acid, p-coumaric acid, caffeic acid and ferulic acid were highly decreased. Microstructure of cross-section in puffing tail root was shown to more uniform shape compared to non-puffing. Pepsin digestibilities of puffing and non puffing red ginseng tail root were 22.4% and 46.2%, respectively (p<0.05). The results indicated that puffing treatment might be useful increasing the bioactive components, preference and digestibility.
Effect of enzyme treatment on physicochemical characteristics of small tea bean percolate were estimated. Three types of small red bean percolate were prepared by heat treatment for 30 min at $95^{\circ}C$ (1st), 30 min at $95^{\circ}C$ (2nd), and 40 min at $120^{\circ}C$ (3rd). They were then treated with 0.5% ${\alpha}-amylase$ (v/v) for 4 hr at $108^{\circ}C$ (${\alpha}-amylase$ treatment), then with 0.5% ${\beta}-amylase$ (v/v) for 4 hr at $60^{\circ}C$ (${\alpha}-$ and ${\beta}-amylase$ treatment). Crude saponin contents of 1st-3rd percolates were 0.82, 1.44, and 1.52 mg/g, respectively. ${\circ}Brix$ of small red bean percolates treated with enzymes increased to $0.8-1.2\;{\circ}Brix$ with 2nd and 3rd percolates showing no significant difference between ${\alpha}-amylase$ and ${\alpha}-$ and ${\beta}-amylase$ treatments. pH of 3rd percolate treated with ${\alpha}-$ and ${\beta}-amylase$ decreased from initial 6.2 to 4.7. Hunter L value of small red bean percolate treated with ${\alpha}-$ and ${\beta}-$ decreased, whereas a and b values increased. Small red bean beverage made with 3rd percolate showed high score in flavor, taste, and overall acceptability. Results suggest small red bean percolate treated with enzymes could be used for preparation of small red bean beverage.
Background: Colorectal cancer (CRC) is a leading cause of death worldwide. Chronic gut inflammation is recognized as a risk factor for tumor development, including CRC. American ginseng is a very commonly used ginseng species in the West. Methods: A genetically engineered $Apc^{Min/+}$ mouse model was used in this study. We analyzed the saponin composition of American ginseng used in this project, and evaluated its effects on the progression of high-fat-diet-enhanced CRC carcinogenesis. Results: After oral ginseng administration (10-20 mg/kg/d for up to 32 wk), experimental data showed that, compared with the untreated mice, ginseng very significantly reduced tumor initiation and progression in both the small intestine (including the proximal end, middle end, and distal end) and the colon (all p < 0.01). This tumor number reduction was more obvious in those mice treated with a low dose of ginseng. The tumor multiplicity data were supported by body weight changes and gut tissue histology examinations. In addition, quantitative real-time polymerase chain reaction analysis showed that compared with the untreated group, ginseng very significantly reduced the gene expression of inflammatory cytokines, including interleukin-$1{\alpha}$ (IL-$1{\alpha}$), IL-$1{\beta}$, IL-6, tumor necrosis factor-${\alpha}$, granulocyte-colony stimulating factor, and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor in both the small intestine and the colon (all p < 0.01). Conclusion: Further studies are needed to link our observed effects to the actions of the gut microbiome in converting the parent ginsenosides to bioactive ginseng metabolites. Our data suggest that American ginseng may have potential value in CRC chemoprevention.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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