Neural stem cells (NSCs) can proliferate and differentiate into multiple cell types that constitute the nervous system. NSCs can be derived from developing fetuses, embryonic stem cells, or induced pluripotent stem cells. NSCs provide a good platform to screen drugs for neurodegenerative diseases and also have potential applications in regenerative medicine. Natural products have long been used as compounds to develop new drugs. In this review, natural products that control NSC fate and induce their differentiation into neurons or glia are discussed. These phytochemicals enable promising advances to be made in the treatment of neurodegenerative diseases.
Lin, Kaili;Liu, Bin;Lim, Sze-Lam;Fu, Xiuqiong;Sze, Stephen C.W.;Yung, Ken K.L.;Zhang, Shiqing
Journal of Ginseng Research
/
제44권3호
/
pp.475-482
/
2020
Background: Active natural ingredients, especially small molecules, have recently received wide attention as modifiers used to treat neurodegenerative disease by promoting neurogenic regeneration of neural stem cell (NSC) in situ. 20(S)-protopanaxadiol (PPD), one of the bioactive ingredients in ginseng, possesses neuroprotective properties. However, the effect of PPD on NSC proliferation and differentiation and its mechanism of action are incompletely understood. Methods: In this study, we investigated the impact of PPD on NSC proliferation and neuronal lineage differentiation through activation of the Wnt/glycogen synthase kinase (GSK)-3β/β-catenin pathway. NSC migration and proliferation were investigated by neurosphere assay, Cell Counting Kit-8 assay, and EdU assay. NSC differentiation was analyzed by Western blot and immunofluorescence staining. Involvement of the Wnt/GSK3β/β-catenin pathway was examined by molecular simulation and Western blot and verified using gene transfection. Results: PPD significantly promoted neural migration and induced a significant increase in NSC proliferation in a time- and dose-dependent manner. Furthermore, a remarkable increase in anti-microtubule-associated protein 2 expression and decrease in nestin protein expression were induced by PPD. During the differentiation process, PPD targeted and stimulated the phosphorylation of GSK-3β at Ser9 and the active forms of β-catenin, resulting in activation of the Wnt/GSK-3β/β-catenin pathway. Transfection of NSCs with a constitutively active GSK-3β mutant at S9A significantly hampered the proliferation and neural differentiation mediated by PPD. Conclusion: PPD promotes NSC proliferation and neural differentiation in vitro via activation of the Wnt/GSK-3β/β-catenin pathway by targeting GSK-3β, potentially having great significance for the treatment of neurodegenerative diseases.
Background and Objectives: Menkes disease (MNK) is a rare X-linked recessive disease, caused by mutations in the copper transporting ATP7A gene that is required for copper homeostasis. MNK patients experience various clinical symptoms including neurological defects that are closely related to the prognosis of MNK patients. Neural stem cells (NSCs) in the hippocampal dentate gyrus (DG) produce new neurons throughout life, and defects in DG neurogenesis are often correlated with cognitive and behavioral problems. However, neurodevelopmental defects in the DG during postnatal period in MNK have not been understood yet. Methods and Results: Mottled-brindled (MoBr/y) mice (MNK mice) and littermate controls were used in this study. In vivo microCT imaging and immunohistochemistry results demonstrate that blood vasculatures in hippocampus are abnormally decreased in MNK mice. Furthermore, postnatal establishment of NSC population and their neurogenesis are severely compromised in the DG of MNK mice. In addition, in vitro analyses using hippocampal neurosphere culture followed by immunocytochemistry and immunoblotting suggest that neurogenesis from MNK NSCs is also significantly compromised, corresponding to defective neurogenic gene expression in MNK derived neurons. Conclusions: Our study is the first reports demonstrating that improper expansion of the postnatal NSC population followed by significant reduction of neurogenesis may contribute to neurodevelopmental symptoms in MNK. In conclusion, our results provide new insight into early neurodevelopmental defects in MNK and emphasize the needs for early diagnosis and new therapeutic strategies in the postnatal central nerve system damage of MNK patients.
Background: Niemann-Pick disease type C (NPC) is caused by the mutation of NPC genes, which leads to the abnormal accumulation of unesterified cholesterol and glycolipids in lysosomes. This autosomal recessive disease is characterized by liver dysfunction, hepatosplenomegaly, and progressive neurodegeneration. Recently, the application of induced neural stem cells (iNSCs), converted from fibroblasts using specific transcription factors, to repair degenerated lesions has been considered a novel therapy. Objectives: The therapeutic effects on NPC by human iNSCs generated by our research group have not yet been studied in vivo; in this study, we investigate those effects. Methods: We used an NPC mouse model to efficiently evaluate the therapeutic effect of iNSCs, because neurodegeneration progress is rapid in NPC. In addition, application of human iNSCs from NPC patient-derived fibroblasts in an NPC model in vivo can give insight into the clinical usefulness of iNSC treatment. The iNSCs, generated from NPC patientderived fibroblasts using the SOX2 and HMGA2 reprogramming factors, were transplanted by intracerebral injection into NPC mice. Results: Transplantation of iNSCs showed positive results in survival and body weight change in vivo. Additionally, iNSC-treated mice showed improved learning and memory in behavior test results. Furthermore, through magnetic resonance imaging and histopathological assessments, we observed delayed neurodegeneration in NPC mouse brains. Conclusions: iNSCs converted from patient-derived fibroblasts can become another choice of treatment for neurodegenerative diseases such as NPC.
Shin, Eun Sil;Hwang, Onyou;Hwang, Yu-Shik;Suh, Jun-Kyo Francis;Chun, Young Il;Jeon, Sang Ryong
Journal of Korean Neurosurgical Society
/
제56권5호
/
pp.383-389
/
2014
Objective : Neural tissue transplantation has been a promising strategy for the treatment of Parkinson's disease (PD). However, transplantation has the disadvantages of low-cell survival and/or development of dyskinesia. Transplantation of cell aggregates has the potential to overcome these problems, because the cells can extend their axons into the host brain and establish synaptic connections with host neurons. In this present study, aggregates of human brain-derived neural stem cells (HB-NSC) were transplanted into a PD animal model and compared to previous report on transplantation of single-cell suspensions. Methods : Rats received an injection of 6-OHDA into the right medial forebrain bundle to generate the PD model and followed by injections of PBS only, or HB-NSC aggregates in PBS into the ipsilateral striatum. Behavioral tests, multitracer (2-deoxy-2-[$^{18}F$]-fluoro-D-glucose ([$^{18}F$]-FDG) and [$^{18}F$]-N-(3-fluoropropyl)-2-carbomethoxy-3-(4-iodophenyl)nortropane ([$^{18}F$]-FP-CIT) microPET scans, as well as immunohistochemical (IHC) and immunofluorescent (IF) staining were conducted to evaluate the results. Results : The stepping test showed significant improvement of contralateral forelimb control in the HB-NSC group from 6-10 weeks compared to the control group (p<0.05). [$^{18}F$]-FP-CIT microPET at 10 weeks posttransplantation demonstrated a significant increase in uptake in the HB-NSC group compared to pretransplantation (p<0.05). In IHC and IF staining, tyrosine hydroxylase and human ${\beta}2$ microglobulin (a human cell marker) positive cells were visualized at the transplant site. Conclusion : These results suggest that the HB-NSC aggregates can survive in the striatum and exert therapeutic effects in a PD model by secreting dopamine.
Park, Bo Kyung;Gonzales, Edson Luck T.;Yang, Sung Min;Bang, Minji;Choi, Chang Soon;Shin, Chan Young
Biomolecules & Therapeutics
/
제24권1호
/
pp.99-107
/
2016
Triclosan is an antimicrobial or sanitizing agent used in personal care and household products such as toothpaste, soaps, mouthwashes and kitchen utensils. There are increasing evidence of the potentially harmful effects of triclosan in many systemic and cellular processes of the body. In this study, we investigated the effects of triclosan in the survivability of cultured rat neural stem cells (NSCs). Cortical cells from embryonic day 14 rat embryos were isolated and cultured in vitro. After stabilizing the culture, triclosan was introduced to the cells with concentrations ranging from $1{\mu}M$ to $50{\mu}M$ and in varied time periods. Thereafter, cell viability parameters were measured using MTT assay and PI staining. TCS decreased the cell viability of treated NSC in a concentration-dependent manner along with increased expressions of apoptotic markers, cleaved caspase-3 and Bax, while reduced expression of Bcl2. To explore the mechanisms underlying the effects of TCS in NSC, we measured the activation of MAPKs and intracellular ROS. TCS at $50{\mu}M$ induced the activations of both p38 and JNK, which may adversely affect cell survival. In contrast, the activities of ERK, Akt and PI3K, which are positively correlated with cell survival, were inhibited. Moreover, TCS at this concentration augmented the ROS generation in treated NSC and depleted the glutathione activity. Taken together, these results suggest that TCS can induce neurodegenerative effects in developing rat brains through mechanisms involving ROS activation and apoptosis initiation.
P7C3 and its derivatives, 1-(3,6-dibromo-9H-carbazol-9-yl)-3-(p-tolylamino)propan-2-ol (1) and N-(3-(3,6-dibromo-9H-carbazol-9-yl)-2-hydroxypropyl)-N-(3-methoxyphenyl)-4-methylbenzenesulfonamide (2), were previously reported to increase neurogenesis in rat neural stem cells (NSCs). Although P7C3 is known to increase neurogenesis by protecting newborn neurons, it is not known whether its derivatives also have protective effects to increase neurogenesis. In the current study, we examined how 1 induces neurogenesis. The treatment of 1 in NSCs increased numbers of cells in the absence of epidermal growth factor (EGF) and fibroblast growth factor 2 (FGF2), while not affecting those in the presence of growth factors. Compound 1 did not induce astrocytogenesis during NSC differentiation. 5-Bromo-2'-deoxyuridine (BrdU) pulsing experiments showed that 1 significantly enhanced BrdU-positive neurons. Taken together, our data suggest that 1 promotes neurogenesis by the induction of final cell division during NSC differentiation.
Mammalian neural stem cells (NSCs) are of particular interest because of their role in brain development and function. Recent findings suggest the intimate involvement of programmed cell death (PCD) in the turnover of NSCs. However, the underlying mechanisms of PCD are largely unknown. Although apoptosis is the best-defined form of PCD, accumulating evidence has revealed a wide spectrum of PCD encompassing apoptosis, autophagic cell death (ACD) and necrosis. This mini-review aims to illustrate a unique regulation of PCD in NSCs. The results of our recent studies on autophagic death of adult hippocampal neural stem (HCN) cells are also discussed. HCN cell death following insulin withdrawal clearly provides a reliable model that can be used to analyze the molecular mechanisms of ACD in the larger context of PCD. More research efforts are needed to increase our understanding of the molecular basis of NSC turnover under degenerating conditions, such as aging, stress and neurological diseases. Efforts aimed at protecting and harnessing endogenous NSCs will offer novel opportunities for the development of new therapeutic strategies for neuropathologies.
Neural stem cells (NSCs), with self-renewal and neuronal differentiation capacity, are a feasible resource in cell-based therapies for various neurodegenerative diseases and neural tissue injuries. In this study, we investigated the effects of Schisandrae Fructus (SF) on proliferation and differentiation of human embryonic NSCs. Treatment with 70% ethanol extract of SF increased the viability of NSCs derived from human embryonic stem cells, which was accompanied by increased mRNA expression of cyclin D1. Whereas 70% ethanol extract of SF also decreased the mRNA expression of nestin, it increased class III ${\beta}$-tublin (Tuj-1) and MAP2 in both growth and differentiation media. Lastly, we found increased mRNA expression of BDNF in SF-treated NSCs. In conclusion, our study demonstrates for the first time that SF induced proliferation and neuronal differentiation of NSCs and increased mRNA expression of BDNF, suggesting its potential as a regulator of NSC fate in NSC-based therapy for neuronal injuries from various diseases.
Cho, Kun;Kim, Jin Young;Kim, Eunmin;Park, Gun Wook;Kang, Tae Wook;Yoon, Jung Hae;Kim, Seung U.;Byun, Kyunghee;Lee, Bonghee;Yoo, Jong Shin
Mass Spectrometry Letters
/
제3권4호
/
pp.93-100
/
2012
Cellular processes such as proliferation, differentiation, and adaptation to environmental changes are regulated by protein phosphorylation. In order to enhance the understanding of molecular dynamics for biological process in detail, it is necessary to develop sensitive and comprehensive analytical methods for the determination of protein phosphorylation. Neural stem cells hold great promise for neural repair following an injury or disease. In this study, we made differentiated oligodendrocytes from human neural stem cells using over-expression of olig2 gene. We confirmed using quantitative phosphoproteome analysis approach that combines stable isotope labeling by amino acids in cell culture (SILAC) and $TiO_2$ micro-column for phosphopeptide enrichment with $MS^2$ and $MS^3$ mass spectrometry. We detected 275 phosphopeptides which were modulated at least 2-fold between human neural stem cells and oligodendrocytes. Among them, 23 phosphoproteins were up-regulated in oligodendrocytes and 79 phosphoproteins were up-regulated in F3 cells.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.