Shinhui Lee;Sanung Eom;Jiwon Lee;Minsu Pyeon;Kieup Kim;Kyu Yeong Choi;Jung Hee Lee;Da Jeong Shin;Kun Ho Lee;Sejong Oh;Junho H Lee
한국축산식품학회지
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제43권4호
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pp.612-624
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2023
The gut-brain axis encompasses a bidirectional communication pathway between the gastrointestinal microbiota and the central nervous system. There is some evidence to suggest that probiotics may have a positive effect on cognitive function, but more research is needed before any definitive conclusions can be drawn. Inflammation-induced by lipopolysaccharide (LPS) may affect cognitive function. To confirm the effect of probiotics on oxidative stress induced by LPS, the relative expression of antioxidant factors was confirmed, and it was revealed that the administration of probiotics had a positive effect on the expression of antioxidant-related factors. After oral administration of probiotics to mice, an intentional inflammatory response was induced through LPS i.p., and the effect on cognition was confirmed by the Morris water maze test, nitric oxide (NO) assay, and interleukin (IL)-1β enzyme-linked immunosorbent assay performed. Experimental results, levels of NO and IL-1β in the blood of LPS i.p. mice were significantly decreased, and cognitive evaluation using the Morris water maze test showed significant values in the latency and target quadrant percentages in the group that received probiotics. This proves that intake of these probiotics improves cognitive impairment and memory loss through anti-inflammatory and antioxidant mechanisms.
Objectives: Cognitive impairments, ranging from mild to severe, adversely affect daily functioning, quality of life, and work capacity. Despite significant efforts in the past decade, more than 200 promising drug candidates have failed in clinical trials. Herbal remedies are gaining interest as potential treatments for dementia due to their long history and safety, making them valuable for drug development. This review aimed to examine the mechanisms behind the effect of Polygonum multiflorum on cognitive function. Methods: This study focused primarily on the effects of Polygonum multiflorum and its chemical constituents on cognitive behavioral outcomes including the Morris water maze, the passive avoidance test, and the Y maze, as well as pathogenic targets of cognitive impairment and Alzheimer's disease (AD) like amyloid deposition, amyloid precursor protein, tau hyperphosphorylation, and cognitive decline. Additionally, a thorough evaluation of the mechanisms behind Polygonum multiflorum's impact on cognitive function was conducted. We reviewed the most recent data from preclinical research done on experimental models, particularly looking at Polygonum multiflorum's effects on cognitive decline and AD. Results: According to recent research, Poligonum multiflorum and its bioactive components, stilbene, and emodin, influence cognitive behavioral results and regulate the pathological target of cognitive impairment and AD. Their mechanisms of action include reducing oxidative and mitochondrial damage, regulating neuroinflammation, halting apoptosis, and promoting increased neurogenesis and synaptogenesis. Conclusion: This review serves as a comprehensive compilation of current experiments on AD and other cognitive impairment models related to the therapeutic effects of Polygonum multiflorum. We believe that these findings can serve as a basis for future clinical trials and have potential applications in the treatment of human neurological disorders.
뇌 내 amyloid beta (Aβ) 축적으로 인한 신경독성은 산화적 스트레스를 야기하여 알츠하이머 질환(Alzheimer's disease, AD)을 유도하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 여주(Momordica charantia L.)의 활성분획물인 butanol (BuOH) 분획물의 Aβ25-35 유도 AD 동물모델에서 인지능 개선 효과에 대해 연구하였다. T-미로 실험 및 물체인지실험을 통해서 여주 BuOH 분획물 100 및 200 mg/kg/day 농도 투여군은 AD를 유도한 control군에 비해 유의적으로 새로운 경로와 물체를 탐색하는 비율이 감소되어 공간인지 및 물체인지능력 개선 효과를 확인하였다. 수중미로실험을 통해 학습·기억력에 미치는 효과를 측정한 결과, 여주 BuOH 분획물 투여군은 훈련을 반복할수록 숨겨진 도피대를 찾아가는 시간이 감소함을 통해 학습·기억력 개선 효과를 나타내었다. 여주 BuOH 분획물이 산화적 스트레스 개선 효과에 미치는 효과를 확인하기 위해 뇌, 간, 신장 조직에서 지질과 산화 함량 및 nitric oxideNO 생성량을 측정하였다. 여주 BuOH 분획물을 처리한 군은 Aβ25-35를 주입한 control군에 비해 유의적으로 뇌, 간, 신장 조직에서 지질과산화 함량 및 NO 생성량이 감소되어 산화적 스트레스 개선 효과를 확인하였다. 따라서 본 연구는 여주 BuOH 분획물이 Aβ25-35 유도 AD 동물모델에서 산화적 스트레스 개선을 통해 인지능력 개선 효과를 나타냄을 확인하였으며, 이에 따라 여주는 AD 예방 및 개선용 소재로써의 가능성이 있는 것으로 사료된다.
The kidney and cochlea have similar physiological characteristics, specifically the active transport of fluid and electrolytes, similar effects of aminoglycosides and some immunological factors. Several mitochondrial DNA (mtDNA) defects have been identified to be associated with hearing impairment either in syndromic or nonsyndromic forms. Dialysis patients had more oxidative stress than healthy subjects and this elevated oxidative stress leads to alterations of the mtDNA. To generate a more comprehensive analysis of the relationship between mitochondrial variation and hearing loss, two SNPs of 10609, 14668 position showed nominal levels of association with hearing loss. In our result, the mean PTA values in the ESRD patients were $28{\pm}13.9\;(mean{\pm}SD)dB$ and $51.0{\pm}23.2dB$ in low and high frequencies, which were significantly higher than those in the normal controls. 10609T>C and 14668C>T were significantly associated with hearing loss in the ESRD patients. In summary, our results suggest that the polymorphisms of the ND4L subunit gene might be association with ESRD patients and hearing loss.
Obstructive sleep apnea (OSA) is a relatively common, but greatly underdiagnosed sleep-related breathing disorder, characterized by recurrent collapse of the upper airway during sleep. OSA has been associated with a variety of cardiometabolic disease, such as hypertension, coronary artery disease, cardiac arrhythmia, cerebrovascular disease and metabolic dysfunction. Neurocognitive impairment, including excessive daytime sleepiness, increased risk of motor vehicle accidents, is also related to OSA. Sleep fragmentation and related arousals during sleep lead to intermittent hypoxia, sympathetic activation, oxidative stress, systemic inflammation and metabolic dysregulation which provide biological plausibility to this pathologic mechanism. Extensive studies demonstrated that OSA is a modifiable risk factor for the above mentioned diseases and oral appliances (OAs), although continuous positive air pressure (CPAP) is a first-line therapy of OSA, are not inferior to CPAP at least in mild OSA, and may be an alternative to CPAP in CPAP-intolerant subjects with OSA. The goal of this article is to provide a current knowledge of pathologic link between OSA and cardiovascular disease, focusing on intermittent hypoxia, sympathetic activation, oxidative stress and metabolic dysregulation. Then, previous epidemiologic studies will be reviewed to understand the causal relationship between OSA and cardiovascular disease. Finally, the effects of OAs will be updated via recent metaanalyses compared to CPAP.
Yanyan Song;Jing Zhang;Yidan Li;Yuxuan Wang;Yingxin Wan
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제34권6호
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pp.1328-1339
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2024
Cadmium (Cd) is a prevalent environmental contaminant that poses a potential hazard to the health of both humans and animals. In this study, biosynthesized selenium-enriched Lactobacillus plantarum and selenium nanoparticles (SeNPs) were developed and evaluated for their protective effects against Cd-induced hepatic injury in mice through oral administration for 4 weeks. Cadmium exposure resulted in severe impairment of liver function, as evidenced by increased levels of serum markers of liver injury and, oxidative stress and significant damage to liver tissue, and a notable decrease in the diversity of the intestinal microbiota. Oral administration of Se-enriched L. plantarum (LS) reduced cadmium accumulation in the liver by 49.5% and, restored other cadmium-induced damage markers to normal levels. A comparison of the effects with those of L. plantarum (L) and SeNPs isolated from LS revealed that LS could more effectively alleviate hepatic oxidative stress and reduce the intrahepatic inflammatory responses of the liver, further protecting against cadmium-induced liver injury. These findings suggest that the development of LS may be effective at protecting the liver and intestinal tract from cadmium-induced damage.
Hongrui Li;Xianyun Wang;Xiaoying Li;Xueyang Zhou;Xuan Wang;Tiantian Li;Rong Xiao;Yuandi Xi
Nutrition Research and Practice
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제17권2호
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pp.371-385
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2023
BACKGROUND/OBJECTIVES: Soy isoflavone (SIF) and soy lecithin (SL) have beneficial effects on many chronic diseases, including neurodegenerative diseases. Regretfully, there is little evidence to show the combined effects of these soy extractives on the impairment of cognition and abnormal cerebral blood flow (CBF). This study examined the optimal combination dose of SIF + SL to provide evidence for improving CBF and protecting cerebrovascular endothelial cells. MATERIALS/METHODS: In vivo study, SIF50 + SL40, SIF50 + SL80 and SIF50 + SL160 groups were obtained. Morris water maze, laser speckle contrast imaging (LSCI), and hematoxylin-eosin staining were used to detect learning and memory impairment, CBF, and damage to the cerebrovascular tissue in rat. The 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG) and the oxidized glutathione (GSSG) were detected. The anti-oxidative damage index of superoxide dismutase (SOD) and glutathione (GSH) in the serum of an animal model was also tested. In vitro study, an immortalized mouse brain endothelial cell line (bEND.3 cells) was used to confirm the cerebrovascular endothelial cell protection of SIF + SL. In this study, 50 µM of Gen were used, while the 25, 50, or 100 µM of SL for different incubation times were selected first. The intracellular levels of 8-OHdG, SOD, GSH, and GSSG were also detected in the cells. RESULTS: In vivo study, SIF + SL could increase the target crossing times significantly and shorten the total swimming distance of rats. The CBF in the rats of the SIF50 + SL40 group and SIF50 + SL160 group was enhanced. Pathological changes, such as attenuation of the endothelium in cerebral vessels were much less in the SIF50 + SL40 group and SIF50 + SL160 group. The 8-OHdG was reduced in the SIF50 + SL40 group. The GSSG showed a significant decrease in all SIF + SL pretreatment groups, but the GSH showed an opposite result. SOD was upregulated by SIF + SL pretreatment. Different combinations of Genistein (Gen)+SL, the secondary proof of health benefits found in vivo study, showed they have effective anti-oxidation and less side reaction on protecting cerebrovascular endothelial cell. SIF50 + SL40 in rats experiment and Gen50 + SL25 in cell test were the optimum joint doses on alleviating cognitive impairment and regulating CBF through protecting cerebrovascular tissue by its antioxidant activity. CONCLUSIONS: SIF+SL could significantly prevent cognitive defect induced by β-Amyloid through regulating CBF. This kind of effect might be attributed to its antioxidant activity on protecting cerebral vessels.
Hyun Hwangbo;Cheol Park;EunJin Bang;Hyuk Soon Kim;Sung-Jin Bae;Eunjeong Kim;Youngmi Jung;Sun-Hee Leem;Young Rok Seo;Su Hyun Hong;Gi-Young Kim;Jin Won Hyun;Yung Hyun Choi
Biomolecules & Therapeutics
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제32권3호
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pp.349-360
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2024
Oxidative stress contributes to the onset of chronic diseases in various organs, including muscles. Morroniside, a type of iridoid glycoside contained in Cornus officinalis, is reported to have advantages as a natural compound that prevents various diseases. However, the question of whether this phytochemical exerts any inhibitory effect against oxidative stress in muscle cells has not been well reported. Therefore, the current study aimed to evaluate whether morroniside can protect against oxidative damage induced by hydrogen peroxide (H2O2) in murine C2C12 myoblasts. Our results demonstrate that morroniside pretreatment was able to inhibit cytotoxicity while suppressing H2O2-induced DNA damage and apoptosis. Morroniside also significantly improved the antioxidant capacity in H2O2-challenged C2C12 cells by blocking the production of cellular reactive oxygen species and mitochondrial superoxide and increasing glutathione production. In addition, H2O2-induced mitochondrial damage and endoplasmic reticulum (ER) stress were effectively attenuated by morroniside pretreatment, inhibiting cytoplasmic leakage of cytochrome c and expression of ER stress-related proteins. Furthermore, morroniside neutralized H2O2-mediated calcium (Ca2+) overload in mitochondria and mitigated the expression of calpains, cytosolic Ca2+-dependent proteases. Collectively, these findings demonstrate that morroniside protected against mitochondrial impairment and Ca2+-mediated ER stress by minimizing oxidative stress, thereby inhibiting H2O2-induced cytotoxicity in C2C12 myoblasts.
Obesity is known to induce inhibition of glucose uptake, reduction of lipid metabolism, and progressive loss of skeletal muscle function, which are all associated with mitochondrial dysfunction in skeletal muscle. Mitochondria are dynamic organelles that regulate cellular metabolism and bioenergetics, including ATP production via oxidative phosphorylation. Due to these critical roles of mitochondria, mitochondrial dysfunction results in various diseases such as obesity and type 2 diabetes. Obesity is associated with impairment of mitochondrial function (e.g., decrease in $O_2$ respiration and increase in oxidative stress) in skeletal muscle. The balance between mitochondrial fusion and fission is critical to maintain mitochondrial homeostasis in skeletal muscle. Obesity impairs mitochondrial dynamics, leading to an unbalance between fusion and fission by favorably shifting fission or reducing fusion proteins. Mitophagy is the catabolic process of damaged or unnecessary mitochondria. Obesity reduces mitochondrial biogenesis in skeletal muscle and increases accumulation of dysfunctional cellular organelles, suggesting that mitophagy does not work properly in obesity. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress are reported to trigger apoptosis, and mitochondrial apoptosis is induced by obesity in skeletal muscle. It is well known that exercise is the most effective intervention to protect against obesity. Although the cellular and molecular mechanisms by which exercise protects against obesity-induced mitochondrial dysfunction in skeletal muscle are not clearly elucidated, exercise training attenuates mitochondrial dysfunction, allows mitochondria to maintain the balance between mitochondrial dynamics and mitophagy, and reduces apoptotic signaling in obese skeletal muscle.
Myelophycus caespitosus, a brown alga belonging to genus Myelophycus, has been traditionally used as a food and medicinal resource in Northeastern Asia. However, few studies have been conducted on its pharmacological activity. In this study, we evaluated whether methanol extract of M. caespitosus (MEMC) could protect against oxidative damage caused by hydrogen peroxide (H2O2) in C2C12 murine myoblasts. Our results revealed that MEMC could suppress H2O2-induced growth inhibition and DNA damage while blocking the production of reactive oxygen species. In H2O2-treated cells, cell cycle progression was halted at the G2/M phase, accompanied by changes in expression of key cell cycle regulators. However, these effects were attenuated by MEMC. In addition, we found that MEMC protected cells from induction of apoptosis associated with mitochondrial impairment caused by H2O2 treatment. Furthermore, MEMC enhanced the phosphorylation of nuclear factor-erythroid-2 related factor 2 (Nrf2) and expression and activity of heme oxygenase-1 (HO-1) in H2O2-treaetd C2C12 myoblasts. However, such anti-apoptotic and cytoprotective effects of MEMC were greatly abolished by HO-1 inhibitor, suggesting that MEMC could increase Nrf2-mediated activity of HO-1 to protect C2C12 myoblasts from oxidative stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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