• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제22권2호
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• pp.183-192
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• 2018

Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a trauma-induced psychiatric disorder characterized by impaired fear extermination, hyperarousal, anxiety, depression, and amnesic symptoms that may involve the release of monoamines in the fear circuit. The present study measured several anxiety-related behavioral responses to examine the effects of berberine (BER) on symptoms of anxiety in rats after single prolonged stress (SPS) exposure, and to determine if BER reversed the dopamine (DA) dysfunction. Rats received BER (10, 20, or 30 mg/kg, intraperitoneally, once daily) for 14 days after SPS exposure. BER administration significantly increased the time spent in the open arms and reduced grooming behavior during the elevated plus maze test, and increased the time spent in the central zone and the number of central zone crossings in the open field test. BER restored neurochemical abnormalities and the SPS-induced decrease in DA tissue levels in the hippocampus and striatum. The increased DA concentration during BER treatment may partly be attributed to mRNA expression of tyrosine hydroxylase and the DA transporter in the hippocampus, while BER exerted no significant effects on vesicular monoamine transporter mRNA expression in the hippocampus of rats with PTSD. These results suggest that BER had anxiolytic-like effects on behavioral and biochemical measures associated with anxiety. These findings support a role for reduced anxiety altered DAergic transmission and reduced anxiety in rats with PTSD. Thus, BER may be a useful agent to treat or alleviate psychiatric disorders like those observed in patients with PTSD.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권5호
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• pp.708-720
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• 2012

In this study, we assessed the effects of ginsenoside Re (GRe) administration on repeated immobilization stress-induced behavioral alterations using the forced swimming test (FST), the elevated plus maze (EPM), and the active avoidance conditioning test (AAT). Additionally, we examined the effect of GRe on the central adrenergic system by observing changes in neuronal tyrosine hydroxylase (TH) immunoreactivity and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) mRNA expression in the rat brain. Male rats received 10, 20, or 50 mg/kg GRe (i.p.) 30 min before daily exposures to repeated immobilization stress (2 h/day) for 10 days. Activation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis in response to repeated immobilization was confirmed by measuring serum levels of corticosterone (CORT) and the expression of corticotrophin-releasing factor (CRF) in the hypothalamus. Repeated immobilization stress increased immobility in the FST and reduced open-arm exploration in the EPM test. It also increased the probability of escape failures in the AAT test, indicating a reduced avoidance response. Daily administration of GRe during the repeated immobilization stress period significantly inhibited the stress-induced behavioral deficits in these behavioral tests. Administration of GRe also significantly blocked the increase in TH expression in the locus coeruleus (LC) and the decrease in BDNF mRNA expression in the hippocampus. Taken together, these findings indicate that administration of GRe prior to immobilization stress significantly improved helpless behaviors and cognitive impairment, possibly through modulating the central noradrenergic system in rats. These findings suggest that GRe may be a useful agent for treating complex symptoms of depression, anxiety, and cognitive impairment.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제13권4호
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• pp.257-264
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• 2009

6-hydroxydopamine(6-OHDA)는 파킨슨 질환 동물 모델의 제조에 널리 사용되는 신경독소로 도파민성 뉴런에 대한 특이적인 독성을 나타낸다. 도파민 신호는 중추신경계의 광범위한 영역에서 생리 기능을 조절하는데, 이에 따라 파킨슨병 환자와 6-OHDA를 처리한 동물들의 신경내분비 활성에 극심한 변화가 있을 것으로 예상할 수 있다. 하지만 6-OHDA 주사 모델에서 시상하부-뇌하수체 신경내분비 회로에 관한 연구들은 전무한 실정이다. 본 연구는 6-OHDA에 의한 뇌 카테콜아민 합성의 차단이 성체 수컷 흰쥐의 시상하부-뇌하수체 호르몬 유전자들의 전사 활성에 일으키는 변화를 조사한 것이다. 생후 3개월의 수컷 흰쥐(SD strain)에 개체 당 $200{\mu}g$의 6-OHDA를 $10{\mu}\ell$의 생리식염수에 녹여 뇌실 내 주사(icv)하였고, 2주 후에 모든 실험동물들을 희생시켰다. 시상하부-뇌하수체 호르몬 유전자들의 mRNA 수준을 조사하기 위해 total RNA를 추출하여 반-정량적 RT-PCR을 시행하였다. 카테콜아민 생합성에서 속도조절효소로 작용하는 tyrosine hydroxylase(TH)의 경우 6-OHDA군에서 대조군에 비해 유의한 발현 감소가 나타났고(대조군:6-OHDA군=1:0.72${\pm}$0.02AU, p<0.001), 이를 통해 6-OHDA 주사의 효력을 확인 하였다. 시상하부에서 gonadotropin-releasing hormone(GnRH)과 corticotropin releasing hormone(CRH)의 mRNA 수준은 6-OHDA군이 대조군에 비해 유의하게 낮았다(GnRH, 대조군:6-OHDA군=1:0.39${\pm}$0.03AU, p<0.001; CRH, 대조군:6-OHDA군=1:0.76${\pm}$0.07AU, p<0.01). 뇌하수체에서 glycoprotein hormone들의 공통적인 alpha subunit(Cg$\alpha$)과 LH beta subunit(LH-$\beta$) 그리고 FSH beta subunit(FSH-$\beta$)의 mRNA 수준의 경우 모두 6-OHDA군에서 대조군에 비해 유의한 감소를 나타냈다(Cg$\alpha$, 대조군:6-OHDA군=1:0.81${\pm}$0.02AU, p<0.001; LH-$\beta$, 대조군:6-OHDA군=1:0.68${\pm}$0.04AU, p<0.001; FSH-$\beta$, 대조군:6-OHDA군=1:0.84${\pm}$0.05AU, p<0.01). 이와 유사하게, 6-OHDA군에서의 뇌하수체 adrenocorticotrophic hormone(ACTH) 전사 수준 역시 대조군에 비해 유의하게 낮았다(대조군:6-OHDA군=1:0.86${\pm}$0.04AU, p<0.01). 본 연구는 중추신경계로의 도파민 신경독소 주입에 의해 두 가지의 시상하부-뇌하수체 신경내분비 회로인 GnRH-성선자극호르몬 회로와 CRH-ACTH 회로의 전사 활성이 하향 조정됨을 증명하였다. 이러한 결과는 시상하부로의 CA 입력은 시상하부-뇌하수체 기능 조절을 통해 생식소와 부신의 활성에 영향을 미침을 시사하는 것으로, 파킨슨병 환자들에게서 빈번하게 발생하는 성 기능 장애와 열악한 스트레스 반응을 설명할 단서를 제공한다.

• KSBB Journal
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• 제20권4호
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• pp.323-327
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• 2005

조직을 이용한 역전사 (RT)-PCR법을 이용하면 원하는 특정유전자의 발현을 비교적 정확하게 알 수 있지만 조직의 RNA를 이용하므로 세포단위의 정확한 유전자 발현을 알기에는 한계가 있다. 특히 그 기능과 성질이 다른 세포가 무수하게 많이 혼재하는 두뇌와 같은 조직은 신경계의 각종 뉴런(신경세포), 글리어 (glial cell) 등이 서로 얽혀 있다. 대표적인 신경세포의 degeneration 질병으로는 파킨슨병 (Parkinson's disease; PD)이 있다. 파킨슨병은 사람의 신경세포 관련 질병에 있어서 가장 일반적인 질병의 하나이다. PD의 가장 중요한 원인은 도파민 생성 신경세포의 퇴행 혹은 사멸에 기인하여 도파민 (dopamine)이라는 신경전달물질이 감소하는 것이 그 원인이다. 도파민과 같은 카테콜아민의 생합성에 관련된 효소는 타이로신 하이드록실레이스 (TH), 도파 데카르복실레이스 (DDC) 등이 알려져 있다. 그러나 그런 효소들의 생화학적 연구는 많이 되어 있음에도 불구하고 단일 흑질 신경세포에서의 이들 관련 유전자의 발현 양상에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. PD와 관련된 유전자의 발현 정도를 밝히기 위하여, 레이저 다이섹터 (laser micro-dissector)에 의한 단일 신경세포의 분리에 착수하였다. 정해진 방법에 따라 정상 대조구 (비PD)와 PD 환자에서 각각 한 개 또는 여러 개를 성공적으로 분리한 흑질 신경세포를 이용하여 유전자 특이적 프라이머를 사용하여 RT-PCR을 행하였다. 그 결과, 단 한 개의 신경세포에서도 여러 개의 세포를 사용한 것과 같은 동일한 결과를 얻는 데 성공하였다. PD환자의 뇌에서 분리한 10개의 독립적인 세포의 예에서는 각 세포간의 발현차이가 인정되었으며, 특히 TH 유전자의 발현은 상당히 높은 확률로 검출되지 않았다. 이 결과로 단일 신경세포에서의 mRNA양을 검출하기 위해서는 본 본문의 RT-PCR법이 효과적인 방법임을 알 수 있다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제6권2호
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• pp.117-122
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• 2002

포유동물에서 뇌와 부신에서 합성ㆍ분비되는 카테콜아민(Catecholamine, CA)계 신경전달물질인 dopamine(DA), norepinephrine(NE), epinephrine(E)은 체내 각종 생리현상의 조절에 필수적이며, 생식과 관련된 기능으로는 시상하부와 뇌하수체 사이의 GnRH-gonadotropin 호르몬 축의 활성을 조절함 외에도 번식과 연관된 여러 행동양식을 조절함이 잘 알려져 있다. 본 연구는 카테콜아민 생합성 효소인 tyrosine hydroxylase(TH), dopamine $\beta$ -hydroxylase(DBH), phenylethaolamine-N-methyl transferase(PNMT)의 유전자 발현에 영향을 미치는 sex steroid의 영향을 조사하였다. 성숙한 암컷 흰쥐의 난소를 제거(ovariectomy, OVX)하고 1주 경과 후 실험군과 대조군에 각각 17$\beta$-estradiol(E$_2$; 500$\mu\textrm{g}$/m1)이 들어 있는 silastic capsule과 sesame oil이 들어 있는 silastic capsule을 이식시키고 48시간 후에 희생시켰다. 채취된 조직에서 mRNA를 추출한 후 semi-quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR)을 시행하였다. 그 결과로 (i) TH의 발현 정도는 OVX＋Oil군에서는 시상하부 > Substantia nigra(SNc) > 부신 순으로, OVX＋E$_2$군에서는 SNc ) 시상하부 > 부신 순으로 나타났다. TH발현에 미치는 estradiol의 효과로 SNc와 부신에서는 유의한 증가를 보인데 비해 시상하부에서는 유의한 감소를 관찰하였다. (ⅱ) DBH 발현 정도는 OVX＋Oil군과 OVXi＋E$_2$군에서 모두 부신 > SNc > 시상하부 순으로 나타났다. DBH 발현에 미치는 estradiol의 효과로 SNc에서는 유의한 감소를, 부신에서는 유의한 증가를, 그리고 시상하부에서는 감소하였으나 통계적 유의성이 없었다. (ⅲ) PNMT의 발현의 경우 SNc와 시상하부에서는 이미 알려진 바와 같이 alternative splicing에 의해 110bp 차이의 크고 작은 두 형태의 cDNA(PNMT과 PNMTSs가 증폭되었으나 부신에서는 작은 cDNA(PNMTs)만이 관찰되었다. PNMT1의 발현은 SNc가 시상하부보다 다소 높은 경향이었으나 유의성이 없었고, PNMTs의 발현정도는 OVX＋Oil군과 OVX＋E$_2$군 모두에서 부신 > SNC >시상하부 순으로 나타났다. PNMTs 발현에 미치는 estradiol의 효과로 SNc에서는 유의한 감소를, 부신에서는 유의한 증가를, 그리고 시상하부에서는 통계적 유의성은 없으나 증가하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 카테콜아민 생합성 효소들의 유전자 발현의 조절에 미치는 estrogen의 영향이 세포기원이 neural crest cell인 부신 수질은 물론 뇌의 상이한 지역간에서도 조직특이적임을 관찰하였다. 이러한 결과는 각 조직에서의 estrogen 수용체 유형의 차이, 작용 모드와 각 효소 유전자 발현 사이에 중요한 상관관계가 있음을 시사한다.

• Molecules and Cells
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• 제45권9호
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• pp.640-648
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• 2022

CD133, also known as prominin-1, was first identified as a biomarker of mammalian cancer and neural stem cells. Previous studies have shown that the prominin-like (promL) gene, an orthologue of mammalian CD133 in Drosophila, plays a role in glucose and lipid metabolism, body growth, and longevity. Because locomotion is required for food sourcing and ultimately the regulation of metabolism, we examined the function of promL in Drosophila locomotion. Both promL mutants and pan-neuronal promL inhibition flies displayed reduced spontaneous locomotor activity. As dopamine is known to modulate locomotion, we also examined the effects of promL inhibition on the dopamine concentration and mRNA expression levels of tyrosine hydroxylase (TH) and DOPA decarboxylase (Ddc), the enzymes responsible for dopamine biosynthesis, in the heads of flies. Compared with those in control flies, the levels of dopamine and the mRNAs encoding TH and Ddc were lower in promL mutant and pan-neuronal promL inhibition flies. In addition, an immunostaining analysis revealed that, compared with control flies, promL mutant and pan-neuronal promL inhibition flies had lower levels of the TH protein in protocerebral anterior medial (PAM) neurons, a subset of dopaminergic neurons. Inhibition of promL in these PAM neurons reduced the locomotor activity of the flies. Overall, these findings indicate that promL expressed in PAM dopaminergic neurons regulates locomotion by controlling dopamine synthesis in Drosophila.

• 한국응용약물학회:학술대회논문집
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• 한국응용약물학회 1997년도 춘계학술대회
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• pp.85-85
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• 1997

스트레스가 유발된 랫드의 대뇌에서 Vasopressin-catecholamine pathway의 활성도를 알아보기 위해 면역화학염색법으로 vasopressin 호르몬의 분비와 catecholamine의 생성변화를 tyrosine hydroxylase (TH) 효소의 발현변화로 규명하고, arginine vasopressin (AVP)과 V1 vasopressin receptor의 유전자 발현변화를 in situ hybridization 방법을 이용하여 살펴보았다. 수컷 SD rat를 7시간동안 stress cage에 넣어 16$\pm$1$^{\circ}C$의 물에 수침구속 스트레스를 준 후 대조군과 함께 관류고정하여 brain을 적출하였다. Brain의 hypothalamus 부위를 중심으로하여 동결절편하여 면역조직화학 염색과 in situ hybridization을 시행하였다. TH 면역조직화학 염색에서 대뇌의 줄무늬체 부위의 꼬리조가비핵에서와 시상하부 부위의 내측등쪽시상하부와 흑색질부위에서 스트레스군이 대조군에 비해 TH 면역염색성이 증가되어 관찰되었으나 시상하부 부위의 시삭위핵, 뇌실주위핵, 뇌실옆핵에서는 두 군간의 큰 면역염색성의 차이는 보이지 않았다. AVP 면역조직화학 염색에서는 시삭위핵에 많은 수의 AVP 양성 신경세포체들이 밀집되어 있으며 뇌실옆핵에서는 스트레스군에서 AVP 면역염색성이 약간 증가되어 관찰되었으나 신경섬유의 분포양상은 비슷하였다. 중간융기에서는 모두 강한 염색성의 신경섬유들이 관찰되어 두 군간에 큰 차이는 없었다. AVP 유전자에 대한 in situ hybridization 결과 시삭위핵의 신경세포에서 AVP mRNA 양성반응을 관찰할 수 있었으나 다른 시상하부핵에서는 관찰할 수 없었으며, V1 vasopressin receptor에 대한 in situ hybridization 결과는 두 군의 대뇌에서 모두 양성반응을 관찰할 수 없었으며 V1 vasopressin receptor 유전자의 조직별 발현정도와 스트레스에 의한 발현량 조절을 관찰할 필요가 있다고 사료된다.

• KSBB Journal
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• 제20권5호
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• pp.363-370
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• 2005

중추신경계의 신경간세포가 파킨슨병과 뇌졸중과 같은 퇴행성 뇌 질환의 치료뿐만이 아니라 신경세포 발생과정에서의 중요성 때문에 최근에 커다란 관심의 대상이 되고 있다. 중추신경계의 발생과정 동안에, 중뇌의 도파민 신경세포의 형성은 두 가지의 분자생물학적인 기작에 의해서 결정된다. 첫째로, FGF-8, sonic hedgehog 그리고 전사조절인자 인 Nurr1이 도파민 신경세포의 형질을 결정짓는다. 또 다른 기작으로는, 전사조절인자 인 $Lm{\times}lb$와 $Pt{\times}3$가 중요하게 관련되어있다. 특히 Nurr1이 결핍된 생쥐에서, 타이로신수산화효소 (Tyrosine bydroxylase, TH) 면역양성 세포들이 중뇌흑색질에서 발견되지 않으므로 Nurr1이 도파민 신경세포의 발생에 필수적임을 알 수 있다. 본 연구에서는 도파민 신경세포의 형질을 유도하는데 있어서 Nurr1이 매개하는 기작을 연구하기 위해서 레트로 바이러스를 이용하여 Nurr1을 도입한 무한증식 신경간세포를 사용하였다. Nurr1 유전자의 과발현 만으로는 신경간세포에서 도파민 신경세포의 형질을 유도하지는 못하지만, 레티노이드 (retinoid, RA)와 폴스콜린 (forskolin, FK)을 처리하여 TH와 방향성 L-아미노산 탈카르복시화효소 (aromatic L-amino acid decarboxylase, AADC) mRNA의 발현을 유도하였다. 또한, Nurr1 과발현 신경간세포를 사람 별아교세포와 공동배양 하여 TH 발현량을 많이 증가시켰다. 이러한 공동배양실험에서, RA와 FK를 처리하면 TH의 발현수준이 더욱 더 증가함을 발견하였다. 이러한 결과들은 Nurr1 유전자를 도입한 사람 신경간세포가 파킨슨병 환자들에게 세포이식을 통한 유전자 치료의 유용성을 시사하고 있다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제17권5호
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• pp.393-403
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• 2013

Baicalein (BA), a plant-derived active flavonoid present in the root of Scutellaria baicalensis, has been widely used for the treatment of stress-related neuropsychiatric disorders including depression. Previous studies have demonstrated that repeated restraint stress disrupts the activity of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis, resulting in depression. The behavioral and neurochemical basis of the BA effect on depression remain unclear. The present study used the forced swimming test (FST) and changes in brain neurotransmitter levels to confirm the impact of BA on repeated restraint stress-induced behavioral and neurochemical changes in rats. Male rats received 10, 20, or 40 mg/kg BA (i.p.) 30 min prior to daily exposure to repeated restraint stress (2 h/day) for 14 days. Activation of the HPA axis in response to repeated restraint stress was confirmed by measuring serum corticosterone levels and the expression of corticotrophin-releasing factor in the hypothalamus. Daily BA administration significantly decreased the duration of immobility in the FST, increased sucrose consumption, and restored the stress-related decreases in dopamine concentrations in the hippocampus to near normal levels. BA significantly inhibited the stress-induced decrease in neuronal tyrosine hydroxylase immunoreactivity in the ventral tegmental area and the expression of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) mRNA in the hippocampus. Taken together, these findings indicate that administration of BA prior to the repeated restraint stress significantly improves helpless behaviors and depressive symptoms, possibly by preventing the decrease in dopamine and BDNF expression. Thus, BA may be a useful agent for the treatment or alleviation of the complex symptoms associated with depression.

• Journal of Ginseng Research
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• 제38권4호
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• pp.256-263
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• 2014

Background: Korean Red Ginseng (KRG) is known to have antianxiety properties. This study was conducted to investigate the anxiolytic effects of KRG extract (KRGE) during ethanol withdrawal (EW) and the involvement of the mesoamygdaloid dopamine (DA) system in it. Methods: Rats were treated with 3 g/kg/d of ethanol for 28 d, and subjected to 3 d of withdrawal. During EW, KRGE (20 mg/kg/d or 60 mg/kg/d, p.o.) was given to rats once/d for 3 d. Thirty min after the final dose of KRGE, anxiety-like behavior was evaluated in an elevated plus maze (EPM), and plasma corticosterone (CORT) levels were determined by a radioimmunoassay (RIA). In addition, concentrations of DA and 3,4-dihydroxyphenylacetic acid (DOPAC) in the central nucleus of the amygdala (CeA) were also measured by high performance liquid chromatography (HPLC). Results: The EPM test and RIA revealed KRGE inhibited anxiety-like behavior and the over secretion of plasma CORT during EW. Furthermore, the behavioral effect was blocked by a selective DA D2 receptor (D2R) antagonist (eticlopride) but not by a selective DA D1 receptor (D1R) antagonist (SCH23390). HPLC analyses showed KRGE reversed EW-induced decreases of DA and DOPAC in a dose-dependent way. Additionally, Western blotting and real-time polymerase chain reaction (PCR) assays showed that KRGE prevented the EW-induced reductions in tyrosine hydroxylase (TH) protein expression in the CeA and TH mRNA expression in the ventral tegmental area (VTA). Conclusion: These results suggest that KRGE has anxiolytic effects during EW by improving the mesoamygdaloid DA system.