The purpose of this study is to develop a new preparation process of ginseng berry extracts having high concentrations of ginsenoside Rh1, Rg2, Rg5, F4, a special component of red and black ginseng. Chemical transformation from ginseng saponin glycosides to prosapogenin was analyzed by the HPLC. Extracts of ginseng (Panax ginseng) berry was processed under several treatment conditions including ultrasonication treatments. The content of total saponin reached their heights at 6 hr (UGB-6, 61.760%) of ultrasonication treatment, followed by 10 hr (UGB-10, 53.009%) and 9 hr (UGB-9, 50.652%) of ultrasonication treatment at $100^{\circ}C$. Results of those treatments showed that the quantity of ginsenoside Rh1 increased by over 15% at 10 hr of ultrasonication treatment at $100^{\circ}C$. The results of processing with UGB-10 indicate that the ultrasonication processed ginseng berry extracts that had gone through 10 hr treatments were found to contain the largest amount of ginsenoside Rh1 (15.358%), Rg2 (6.301%), Re (4.567%) and F4 (2.658%). In addition, UGB-6 contained ginsenoside Rg3 (13.632%) at high concentrations. It is thought that such results provide basic information in preparing ginseng berry extracts with functionality enhanced.
We induced the activation of melanocytes in the epidermis of C57BL/6 mice by ultraviolet B (UVB) irradiation and observed the effect of red ginseng (RG) on the formation, and decrease of UVB-induced epidermal mel-anocytes. C57BL/6 mice were irradiated by UVB $80mJ/cm^2$ (0.5 mW/sec) daily for 7 days, and RG was intraperitoneally or topically applied pre- or post-irradiation. For the estimation of change of epidermal melanocytes, light microscopic observation with dihydroxyphenylalanine (DOPA) stain was performed. Split epidermal sheets prepared from the ear of untreated mice exhibited 11-16 $melanocytes/mm^2$, and one week after UV irradiation, the applied areas show an increased number of strongly DOPA-positive melanocytes with stout dendrites. But intraperitoneal or topical treatment with RG before each irradiation interrupted UVB-induced pigmentation and resulted in a marked reduction in the number of epidermal melanocytes as compared to radiation control skin. The number and size of DOPA-positive epidermal mel-anocytes were also significantly decreased in intraperitoneally injected or topically applicated group after irradiation with RG at 3rd and 6th weeks after irradiation. The present study suggests the RG as inhibitor of UVB-induced pigmentation and depigmenting agent.
Maryam Nakhjavani;Eric Smith;Kenny Yeo;Yoko Tomita;Timothy J. Price;Andrea Yool;Amanda R. Townsend;Jennifer E. Hardingham
Journal of Ginseng Research
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v.48
no.2
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pp.171-180
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2024
Background: Epimers of ginsenoside Rg3 (Rg3) have a low bioavailability and are prone to deglycosylation, which produces epimers of ginsenoside Rh2 (S-Rh2 and R-Rh2) and protopanaxadiol (S-PPD and R-PPD). The aim of this study was to compare the efficacy and potency of these molecules as anti-cancer agents. Methods: Crystal violet staining was used to study the anti-proliferatory action of the molecules on a human epithelial breast cancer cell line, MDA-MB-231, and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and compare their potency. Cell death and cell cycle were studied using flow cytometry and mode of cell death was studied using live cell imaging. Anti-angiogenic effects of the drug were studied using loop formation assay. Molecular docking showed the interaction of these molecules with vascular endothelial growth factor receptor-2 (VEGFR2) and aquaporin (AQP) water channels. VEGF bioassay was used to study the interaction of Rh2 with VEGFR2, in vitro. Results: HUVEC was the more sensitive cell line to the anti-proliferative effects of S-Rh2, S-PPD and R-PPD. The molecules induced necroptosis/necrosis in MDA-MB-231 and apoptosis in HUVEC. S-Rh2 was the most potent inhibitor of loop formation. In silico molecular docking predicted a good binding score between Rh2 or PPD and the ATP-binding pocket of VEGFR2. VEGF bioassay showed that Rh2 was an allosteric modulator of VEGFR2. In addition, SRh2 and PPD had good binding scores with AQP1 and AQP5, both of which play roles in cell migration and proliferation. Conclusion: The combination of these molecules might be responsible for the anti-cancer effects observed by Rg3.
Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) play important roles in nervous system functions and are involved in a variety of diseases. We previously demonstrated that ginsenosides, the active ingredients of Panax ginseng, inhibit subsets of nAChR channel currents, but not ${\alpha}7$, expressed in Xenopus laevis oocytes. Mutation of the highly conserved Leu247 to Thr247 in the transmembrane domain 2 (TM2) channel pore region of ${\alpha}7$ nAChR induces alterations in channel gating properties and converts ${\alpha}7$ nAChR antagonists into agonists. In the present study, we assessed how point mutations in the Leu247 residue leading to various amino acids affect 20(S)-ginsenoside $Rg_3$ ($Rg_3$) activity against the ${\alpha}7$ nAChR. Mutation of L247 to L247A, L247D, L247E, L247I, L247S, and L247T, but not L247K, rendered mutant receptors sensitive to $Rg_3$. We further characterized $Rg_3$ regulation of L247T receptors. We found that $Rg_3$ inhibition of mutant ${\alpha}7$ nAChR channel currents was reversible and concentration-dependent. $Rg_3$ inhibition was strongly voltage-dependent and noncompetitive manner. These results indicate that the interaction between $Rg_3$ and mutant receptors might differ from its interaction with the wild-type receptor. To identify differences in $Rg_3$ interactions between wild-type and L247T receptors, we utilized docked modeling. This modeling revealed that $Rg_3$ forms hydrogen bonds with amino acids, such as Ser240 of subunit I and Thr244 of subunit II and V at the channel pore, whereas $Rg_3$ localizes at the interface of the two wild-type receptor subunits. These results indicate that mutation of Leu247 to Thr247 induces conformational changes in the wild-type receptor and provides a binding pocket for $Rg_3$ at the channel pore.
Kim, Shin-Hee;Kang, Ju-Seop;Lee, Sang-Jun;Chung, Young-Jin
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.37
no.6
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pp.701-707
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2008
Antidiabetic effect of Korean red ginseng (RG) processed by puffing in streptozotocin (STZ)-induced diabetic (DM) rats was investigated. Five week-old SD rats were divided into four groups; normal control (NC) group, DM group, red ginseng (RG) group and puffed red ginseng (PG) group. The RG and PG groups were orally provided with RG or PG dissolved in water (500 mg/kg) respectively for seven weeks after single injection of STZ (50 mg/kg, i.v.) followed by identification of DM. NC group received saline vehicle instead of STZ. At the end of feeding of RG or PG, the changes of fasting blood glucose, serum insulin and amylase level and serum lipid profiles were evaluated. Also, oral glucose tolerance test (OGTT), comet assay and histopathological examination were performed. At 7th week, the fasting blood glucose levels of the RG and PG groups were reduced compared to the DM group by 11.54% and 20.22%, respectively. The result of OGTT did not show significant differences among DM and two red ginseng groups. While serum insulin and TG levels were predominantly improved in PG group (p<0.05), serum amylase level was increased in RG group. Alkaline comet assay for checking the oxidative damage of DNA showed that TL (tail length, ${\mu}m$) and TM (tail moment) in the blood lymphocyte of PG group significantly decreased in contrast with DM group. Histopathological results of pancreas showed that destruction of exocrine as well as endocrine might be cured by the administration of RG and PG. These results suggest that PG could exert more protection against STZ-induced toxicity than RG group.
Kim, Yu.A.;Park, Kyeong-Mee;Hyun, Hack-Chul;Song, Yong-Bum;Shin, Han-Jae;Park, Hwa-Jin
Journal of Ginseng Research
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v.20
no.3
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pp.269-273
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1996
We investigated the effects of ginseng glycosides and their aglycones on processes of single ion channel formation and channel properties. The glycosides, Rg, and Rb, , and their aglycones, 20-(S)-protopanaxatriol (PT) and 20-(S)-protopanaxadiol (PD) increased the membrane permeability for ions. PT, PD, Rg1, and Rb1; at concentrations of 0.5, 3.0, 10.0 and 30.0 $\mu\textrm{g}$/ml respectively; Induced single ion channel fluctuations with the life times in the range of 0.1~1005 in open states and conductances from 5 to 30 pS in 1 M KCI. At high concentrations of these substances, rapid fluctuations of transmembrane ion current with amplitude from hundred pS to dozen nS were observed. Against other substances, ginsenoside Rbl began to increase the membrane conductance at concentration of about 60 $\mu\textrm{g}$/ml without fluctuation of single ion channel. Membranes treated with PT, PD, Rg1 and Rb1 are more permeable to K+, than to Cl while zero current membrane potentials with 10 gradients of KCI were 12, 16, 8, 25 mV respectively. Key words : Membrane conductance, single ion channel, ginsenosides.
Inflammation is an innate immune response that protects the body from pathogens, toxins, and other dangers and is initiated by recognizing pathogen-associated molecular patterns or danger-associated molecular patterns by pattern-recognition receptors expressing on or in immune cells. Intracellular pattern-recognition receptors, including nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors (NLRs), absent in melanoma 2, and cysteine aspartate-specific protease (caspase)-4/5/11 recognize various pathogen-associated molecular patterns and danger-associated molecular patterns and assemble protein complexes called "inflammasomes." These complexes induce inflammatory responses by activating a downstream effector, caspase-1, leading to gasdermin D-mediated pyroptosis and the secretion of proinflammatory cytokines, such as interleukin $(IL)-1{\beta}$ and IL-18. Ginsenosides are natural steroid glycosides and triterpene saponins found exclusively in the plant genus Panax. Various ginsenosides have been identified, and their abilities to regulate inflammatory responses have been evaluated. These studies have suggested a link between ginsenosides and inflammasome activation in inflammatory responses. Some types of ginsenosides, including Rh1, Rg3, Rb1, compound K, chikusetsu saponin IVa, Rg5, and Rg1, have been clearly demonstrated to inhibit inflammatory responses by suppressing the activation of various inflammasomes, including the NLRP3, NLRP1, and absent in melanoma 2 inflammasomes. Ginsenosides have also been shown to inhibit caspase-1 and to decrease the expression of $IL-1{\beta}$ and IL-18. Given this body of evidence, the functional relationship between ginsenosides and inflammasome activation provides new insight into the understanding of the molecular mechanisms of ginsenoside-mediated antiinflammatory actions. This relationship also has applications regarding the development of antiinflammatory remedies by ginsenoside-mediated targeting of inflammasomes, which could be used to prevent and treat inflammatory diseases.
The quality and functional properties of red ginseng in relation to steaming and drying conditions were evaluated. Fresh ginseng (5-year roots), cultivated in the Punggi region, were steamed for 2.5, 3.5, or 4.5 hr, and then dried by hot-air (60-$65^{\circ}C$/24 hr and $40^{\circ}C$,/3-4d) freezing ($-80^{\circ}C$/56 hr), and infrared (900 W/$62^{\circ}C$/68 hr). Hunter#s yellowness (b-value) and browning indexes (420 nm) of the samples were higher in the rootlets than in the main roots. Furthermore, these same index values were found to be high in the order of 3.5, 4.5, and 2.5 hr and infrared, hot-air, and freezing for steaming and subsequent drying, respectively. Analysis of soluble solids, total phenolics, total flavonoids, acidic polysaccharides, and electron donating abilities of the steamed and dried samples showed that 3.5hr of steaming with infrared drying was optimal. However, crude saponin contents were not influenced by steaming and drying conditions. The contents of $ginsenoside-Rg_l$, -Re, -Rf and $-Rb_2$, which were the major components in the samples, were reduced with steaming time, while the amounts of $-Rg_3$ and $-Rh_2$ increased, reaching the highest levels at 3.5 and 4.5 hr in the main roots and rootlets, respectively. The contents of $-Rg_3$ and $-Rh_2$ were similar in both the freeze-dried and hot-air dried samples.
Thirty-four strains of Lactobacillus species were isolated from soil and eight of these isolates (M1-4 and P1-4) were capable of growing on red ginseng agar. The M1 and P2 strains were determined to be L. plantarum and other strains (M2, M3, M4, P1, P3 and P4) were determined to be L. brevis. Fermentation of red ginseng extract (RGE) with strains M1, M2, P2 and P4 resulted in a low level of total carbohydrate content (174.3, 170.0, 158.8 and 164.8 mg/mL, respectively). RGE fermented by M3 showed a higher level of uronic acid than the control. The polyphenol levels in RGE fermented by M1, P1 and P2 (964.9, 941.7 and $965.3\;{\mu}g/mL$, respectively) were higher than the control ($936.8\;{\mu}g/mL$). Total saponin contents in fermented RGE (except M1) were higher than the control. RGE fermented by M2 and M3 had the highest levels of total ginsenosides (31.7 and 32.7 mg/mL, respectively). The levels of the ginsenoside Rg3 increased from 2.6 mg/mL (control) to 3.0 mg/mL (M2) or 3.1 mg/mL (M3). RGE fermented by M2 and M3 also had the highest levels of Rg5+Rk1 (7.7 and 8.3 mg/mL, respectively). Metabolite contents of ginsenoside (sum of CK, Rh1, Rg5, Rk1, Rg3 and Rg2) of M2 (13.0 mg/mL) and M3 (13.9 mg/mL) were also at a high level among the fermented RGE. Protopanaxadiol and protopanaxatriol content of ginsenoside of M2 (10.9 and 5.4 mg/mL, respectively) and M3 (11.0 and 5.7 mg/mL, respectively) were at higher levels than other fermented RGE.
Background: Korean Red Ginseng (steamed and dried white ginseng, Panax ginseng Meyer) is well known for enhancing vital energy and immune capacity and for inhibiting cancer cell growth. Some clinical studies also demonstrated a therapeutic potential of ginseng extract for treating lung inflammatory disorders. This study was conducted to establish the therapeutic potential of ginseng saponins on the lung inflammatory response. Methods: From Korean Red Ginseng, 11 ginsenosides (Rb1, Rb2, Rb3, Rc, Rd, Re, Rf, Rg1, Rg2, Rg3, and Rh2) were isolated. Their inhibitory potential and action mechanism were evaluated using a mouse model of lung inflammation, acute lung injury induced by intranasal lipopolysaccharide administration. Their anti-inflammatory activities were also examined in lung epithelial cell line (A549) and alveolar macrophage (MH-S). Results: All ginsenosides orally administered at 20 mg/kg showed 11.5-51.6% reduction of total cell numbers in bronchoalveolar lavage fluid (BALF). Among the ginsenosides, Rc, Re, Rg1, and Rh2 exhibited significant inhibitory action by reducing total cell numbers in the BALF by 34.1-51.6% (n = 5). Particularly, Re showed strong and comparable inhibitory potency with that of dexamethasone, as judged by the number of infiltrated cells and histological observations. Re treatment clearly inhibited the activation of mitogen-activated protein kinases, nuclear factor-${\kappa}B$, and the c-Fos component in the lung tissue (n = 3). Conclusion: Certain ginsenosides inhibit lung inflammatory responses by interrupting these signaling molecules and they are potential therapeutics for inflammatory lung diseases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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