전 세계적으로 고령 인구가 증가함에 따라, 신경퇴행성 질환인 알츠하이머 질환(Alzheimer's disease, AD)의 유병률 또한 증가하고 있다. AD는 비정상적인 amyloid beta (Aβ) plaque의 축적으로 인한 ...
전 세계적으로 고령 인구가 증가함에 따라, 신경퇴행성 질환인 알츠하이머 질환(Alzheimer's disease, AD)의 유병률 또한 증가하고 있다. AD는 비정상적인 amyloid beta (Aβ) plaque의 축적으로 인한 산화적 스트레스, 염증, 뇌세포 사멸이 주요 원인으로, 이는 기억력 감퇴, 판단력 저하 등의 인지능 상실을 가져온다. 사물탕과 그 주재료인 작약(Paeonia lactiflora)의 항염증, 항종양, 항산화, 항응고제, 진정 작용 및 진통 작용에 대한 연구는 많이 보고되어 왔으나, Aβ로 유도된 알츠하이머 질환에 대한 보호 효과 및 그 기전에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 사물탕, 작약 그리고 작약의 주요 활성물질인 paeoniflorin을 이용하여 산화적 스트레스로부터 신경세포 및 신경교세포 보호 효과와 Aβ를 생성하는 amyloid precursor protein (APP) processing 조절 작용 기전에 대해 연구하였다. 먼저 사물탕은 in vitro에서 항산화 효과 및 hydrogen peroxide(H2O2)로 유도된 산화적 스트레스로부터 SH-SY5Y neuronal cell 보호 효과를 나타냈으며, 사물탕의 네 가지 재료 중 작약의 항산화 활성이 가장 높게 나타나, 사물탕의 항산화 활성이 작약에서 기인된 것임을 확인할 수 있었다. 이 결과를 바탕으로 작약과 작약의 주요 활성 물질인 paeoniflorin을 이용하여 신경교세포 보호 효과와 그 작용 기전을 알아본 결과, H2O2로 유도된 C6 glial cell 손상 및 사멸 억제 효과를 확인할 수 있었다. 또한 작약과 paeoniflorin은 H2O2와 Aβ로 유도된 뇌세포 사멸, 산화적 스트레스로 인한 신경세포 손상으로부터 보호 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 게다가 작약과 paeoniflorin은 Aβ를 생성하는 APP processing 대사과정을 조절함으로써, Aβ로 유도되는 신경독성 또한 감소시키는 것으로 확인되었다. 따라서 작약과 그 주요 활성 물질인 paeoniflorin은 신경세포 사멸, APP 생성에 관여하는 단백질 발현 억제 및 경로 하향 조절 작용을 통해 알츠하이머 질환과 같은 신경퇴행성 질환의 예방 및 치료에 도움을 줄 것으로 기대된다.
전 세계적으로 고령 인구가 증가함에 따라, 신경퇴행성 질환인 알츠하이머 질환(Alzheimer's disease, AD)의 유병률 또한 증가하고 있다. AD는 비정상적인 amyloid beta (Aβ) plaque의 축적으로 인한 산화적 스트레스, 염증, 뇌세포 사멸이 주요 원인으로, 이는 기억력 감퇴, 판단력 저하 등의 인지능 상실을 가져온다. 사물탕과 그 주재료인 작약(Paeonia lactiflora)의 항염증, 항종양, 항산화, 항응고제, 진정 작용 및 진통 작용에 대한 연구는 많이 보고되어 왔으나, Aβ로 유도된 알츠하이머 질환에 대한 보호 효과 및 그 기전에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 사물탕, 작약 그리고 작약의 주요 활성물질인 paeoniflorin을 이용하여 산화적 스트레스로부터 신경세포 및 신경교세포 보호 효과와 Aβ를 생성하는 amyloid precursor protein (APP) processing 조절 작용 기전에 대해 연구하였다. 먼저 사물탕은 in vitro에서 항산화 효과 및 hydrogen peroxide(H2O2)로 유도된 산화적 스트레스로부터 SH-SY5Y neuronal cell 보호 효과를 나타냈으며, 사물탕의 네 가지 재료 중 작약의 항산화 활성이 가장 높게 나타나, 사물탕의 항산화 활성이 작약에서 기인된 것임을 확인할 수 있었다. 이 결과를 바탕으로 작약과 작약의 주요 활성 물질인 paeoniflorin을 이용하여 신경교세포 보호 효과와 그 작용 기전을 알아본 결과, H2O2로 유도된 C6 glial cell 손상 및 사멸 억제 효과를 확인할 수 있었다. 또한 작약과 paeoniflorin은 H2O2와 Aβ로 유도된 뇌세포 사멸, 산화적 스트레스로 인한 신경세포 손상으로부터 보호 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 게다가 작약과 paeoniflorin은 Aβ를 생성하는 APP processing 대사과정을 조절함으로써, Aβ로 유도되는 신경독성 또한 감소시키는 것으로 확인되었다. 따라서 작약과 그 주요 활성 물질인 paeoniflorin은 신경세포 사멸, APP 생성에 관여하는 단백질 발현 억제 및 경로 하향 조절 작용을 통해 알츠하이머 질환과 같은 신경퇴행성 질환의 예방 및 치료에 도움을 줄 것으로 기대된다.
Alzheimer's disease (AD) caused by the accumulation of amyloid beta (Aβ) plaques, leads to inflammation and neuronal cell death, resulting in cognitive dysfunction and memory loss. Samultang and Paeonia lactiflora (PL) have been reported to possess health benefit effects such as antiinflammatory, an...
Alzheimer's disease (AD) caused by the accumulation of amyloid beta (Aβ) plaques, leads to inflammation and neuronal cell death, resulting in cognitive dysfunction and memory loss. Samultang and Paeonia lactiflora (PL) have been reported to possess health benefit effects such as antiinflammatory, antitumor, antioxidant, anticoagulant, antisedative and antianalgesic activity. However, the neuroprotective mechanisms of PL against oxidative stress and Aβ-induced amyloid beta precursor protein (APP) processing have not been evaluated yet. Therefore, we investigated the antioxidant and protective effects of Samultang and its four herbal plants against hydrogen peroxide (H2O2)-induced oxidative stress under in vitro and cellular system. First, Samultang showed protective effects against 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), hydroxyl radical (·OH), and nitric oxide (NO) and H2O2-induced neuronal cell death. In addition, its four herbal plants, Paeonia lactiflora (PL), Ligusticum striatum, Rehmannia glutinosa, and Angelica gigas, showed strong scavenging activities of DPPH, OH, and NO radicals. Especially, PL had the highest antioxidative activity among the four materials of Samultang. Based on these results, we investigated the neuroprotective effects and mechanisms of PL and its major active compound, paeoniflorin (PF). Therefore, we evaluated the protective effects of PL and PF from oxidative stress induced by H2O2 in C6 glial cells and SH-SY5Y neuronal cells. In our results, treatment with PL and PF significantly attenuated H2O2-induced cell death as shown by increased cell survival, inhibition of lactate dehydrogenase release and reactive oxygen species production. Also, the treatment of PL or PF down-regulated the pro-apoptotic B-cell lymphoma 2 (Bcl-2)-associated X protein and up-regulated the anti-apoptotic Bcl-2 protein. The apoptosis-related protein expressions including cleaved caspase-9, -3 and, poly (ADP-ribose) polymerase (PARP), were significantly decreased by the treatment with PL and PF. Furthermore, we examined the protective effect of PL and PF on oxidative stress and neurotoxicity in SH-SY5Y cells under oxidative damage by Aβ25-35. In our results, PL and PF reduced Aβ-induced neurotoxicity by modulating APP metabolism. The treatment of Aβ25-35 up-regulated the proteins levels of APP-C-terminal fragment β, β-site APP-cleaving enzyme, presenilin-1, and -2. In contrast, PL and PF significantly down-regulated the expression of proteins related with amyloidogenic pathway. In conclusion, among four herbal plants of Samultang, PL and its primary active compound, PF, showed the strongest antioxidant activities against H2O2-induced C6 glial and SH-SY5Y neuronal cells damage. In addition, PL and PF attenuated neuronal apoptosis via down-regulating the apoptosis-related protein expressions. Moreover, PL and PF regulated APP processing by inhibiting amyloidogenic pathway. Taken together, PL is expected to be a potential agent for oxidative stress-related neuronal cell death and Aβ-induced neurotoxicity by regulation of neuronal apoptosis, APP processing, and Aβ degeneration, and these effects were contributed by PF, a major compound of PL.
Alzheimer's disease (AD) caused by the accumulation of amyloid beta (Aβ) plaques, leads to inflammation and neuronal cell death, resulting in cognitive dysfunction and memory loss. Samultang and Paeonia lactiflora (PL) have been reported to possess health benefit effects such as antiinflammatory, antitumor, antioxidant, anticoagulant, antisedative and antianalgesic activity. However, the neuroprotective mechanisms of PL against oxidative stress and Aβ-induced amyloid beta precursor protein (APP) processing have not been evaluated yet. Therefore, we investigated the antioxidant and protective effects of Samultang and its four herbal plants against hydrogen peroxide (H2O2)-induced oxidative stress under in vitro and cellular system. First, Samultang showed protective effects against 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), hydroxyl radical (·OH), and nitric oxide (NO) and H2O2-induced neuronal cell death. In addition, its four herbal plants, Paeonia lactiflora (PL), Ligusticum striatum, Rehmannia glutinosa, and Angelica gigas, showed strong scavenging activities of DPPH, OH, and NO radicals. Especially, PL had the highest antioxidative activity among the four materials of Samultang. Based on these results, we investigated the neuroprotective effects and mechanisms of PL and its major active compound, paeoniflorin (PF). Therefore, we evaluated the protective effects of PL and PF from oxidative stress induced by H2O2 in C6 glial cells and SH-SY5Y neuronal cells. In our results, treatment with PL and PF significantly attenuated H2O2-induced cell death as shown by increased cell survival, inhibition of lactate dehydrogenase release and reactive oxygen species production. Also, the treatment of PL or PF down-regulated the pro-apoptotic B-cell lymphoma 2 (Bcl-2)-associated X protein and up-regulated the anti-apoptotic Bcl-2 protein. The apoptosis-related protein expressions including cleaved caspase-9, -3 and, poly (ADP-ribose) polymerase (PARP), were significantly decreased by the treatment with PL and PF. Furthermore, we examined the protective effect of PL and PF on oxidative stress and neurotoxicity in SH-SY5Y cells under oxidative damage by Aβ25-35. In our results, PL and PF reduced Aβ-induced neurotoxicity by modulating APP metabolism. The treatment of Aβ25-35 up-regulated the proteins levels of APP-C-terminal fragment β, β-site APP-cleaving enzyme, presenilin-1, and -2. In contrast, PL and PF significantly down-regulated the expression of proteins related with amyloidogenic pathway. In conclusion, among four herbal plants of Samultang, PL and its primary active compound, PF, showed the strongest antioxidant activities against H2O2-induced C6 glial and SH-SY5Y neuronal cells damage. In addition, PL and PF attenuated neuronal apoptosis via down-regulating the apoptosis-related protein expressions. Moreover, PL and PF regulated APP processing by inhibiting amyloidogenic pathway. Taken together, PL is expected to be a potential agent for oxidative stress-related neuronal cell death and Aβ-induced neurotoxicity by regulation of neuronal apoptosis, APP processing, and Aβ degeneration, and these effects were contributed by PF, a major compound of PL.
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