The suppression of neuroinflammatory responses in microglial cells, well known as the main immune cells in the central nervous system (CNS), are considered a key target for improving the progression of neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and Huntington's disease. Teleogryllus emma is widely consumed around the world for its broad-spectrum therapeutic effect. In a previous work, we performed transcriptome analysis on T. emma in order to obtain the diversity and activity of its antimicrobial peptides (AMPs). AMPs are found in a variety of species, from microorganisms to mammals. They have received much attention as candidates oftherapeutic drugs for the treatment of inflammation-associated diseases. In this study, we investigated the anti-neuroinflammatory effect of Teleogryllusine (VKWKRLNNNKVLQKIYFVKI-NH2) derived from T. emma on lipopolysaccharide (LPS) induced BV-2 microglia cells. Teleogryllusine significantly inhibited nitric oxide (NO) production without cytotoxicity, and reducing pro-inflammatory enzymes expression such as inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2). In addition, Telegryllusine also inhibited the expression of pro-inflammatory cytokines such as interleukin-6 (IL-6) and tumor necrosis factor alpha (TNF-α) through down-regulation of the mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and nuclear factor kappa B (NF-κB) signaling pathway. These results suggest that T. emma-derived Teleogryllusine could be a good source of functional substances that prevent neuroinflammation and neurodegenerative diseases.
Choi, Hye-Rim;Ha, Ji Sun;Kim, In Sik;Yang, Seung-Ju
Korean Journal of Clinical Laboratory Science
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v.52
no.3
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pp.253-260
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2020
Alzheimer's disease (AD) is a chronic and progressive neurodegenerative disease that can be described by the occurrence of dementia due to a decline in cognitive function. The disease is characterized by the formation of extracellular and intracellular amyloid plaques. Amyloid beta (Aβ) is a hallmark of AD, and microglia can be activated in the presence of Aβ. Activated microglia secrete pro-inflammatory cytokines. Furthermore, S100A9 is an important innate immunity pro-inflammatory contributor in inflammation and a potential contributor to AD. This study examined the effects of metformin and α-LA on the inflammatory response and NLRP3 inflammasome activation in Aβ- and S100A9-induced BV-2 microglial cells. Metformin and α-LA attenuated inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-6 (IL-6). In addition, metformin and α-LA inhibited the phosphorylation of JNK, ERK, and p38. They activated the nuclear factor kappa B (NF-κB) pathway and the NOD-like receptor pyrin domain containing 3 (NLRP3) inflammasome. Moreover, metformin and α-LA reduced the marker levels of the M1 phenotype, ICAM1, whereas the M2 phenotype, ARG1, was increased. These findings suggest that metformin and α-LA are therapeutic agents against the Aβ- and S100A9-induced neuroinflammatory responses.
The excessive release of proinflammatory products by activated microglia causes neurotoxicity, and this has been implicated in the pathogenesis of neurodegenerative diseases. Harpagophytum procumbens (Pedaliaceae) has been widely used for the treatment of pain and arthritis in the clinical field. In this study, we investigated the effect of Harpagophytum procumbens against lipopolysaccharide-induced inflammation. From the present results, the aqueous extract of Harpagophytum procumbens was shown to suppress prostaglandin-E2 synthesis and nitric oxide production by inhibiting the lipopolysaccharide-stimulated enhancement of cyclooxygenase-2 and inducible nitric oxide synthase expressions in mouse BV2 microglial cells. These results suggest that Harpagophytum procumbens may offer a valuable means of therapy for the treatment of brain inflammatory diseases by attenuating lipopolysaccharide-induced prostaglandin-E2 synthesis and nitric oxide production.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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2000.04a
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pp.15-16
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2000
Transient forebrain ischemia results in delayed neuronal death in the CA1 region of the hippocampus after injury, which is, at least in part, a consequence of excessive generation of reactive oxygen species. Previous in vitro studies using cell cultures or brain slices have demonstrated that phospholipase D (PLD) in the nervous system is involved in the signaling mechanism in response to a variety of agonists. Several recent studies have shown that reactive oxygen species stimulate phospholipase D (PLD) activity in several kinds of cells. Therefore, this raises the possibility that PLD activity is enhanced in the ischemic brain. Meanwhile, osteopontin (OPN) was initially identified as a sialoglycoprotein in bone, but has since been found in various tissues. Although not much is known about its function, OPN seems to play an important role in inflammation and tissue repair. Recently, it was reported that OPN was upregulated in the activated microglia after focal brain ischemia, suggesting that OPN might play a role in wound healing after a focal stroke.
Previous clinical studies have demonstrated that gabapentin, a drug that binds to the voltage-gated calcium channel ${\alpha}2{\delta}1$ subunit proteins, is effective in the management of neuropathic pain, but there is limited evidence that addresses the participation of glial cells in the antiallodynic effects of this drug. The present study investigated the participation of glial cells in the anti-nociceptive effects of gabapentin in rats with trigeminal neuropathic pain produced by mal-positioned dental implants. Under anesthesia, the left mandibular second molar was extracted and replaced by a miniature dental implant to induce injury to the inferior alveolar nerve. Mal-positioned dental implants significantly decreased the air-puff thresholds both ipsilateral and contralateral to the injury site. Gabapentin was administered intracisternally beginning on postoperative day (POD) 1 or on POD 7 for three days. Early or late treatment with 0.3, 3, or 30 ${\mu}g$ of gabapentin produced significant anti-allodynic effect in the rats with mal-positioned dental implants. On POD 9, in the mal-positioned dental implants group, OX-42, a microglia marker, and GFAP, an astrocyte marker, were found to be up-regulated in the medullary dorsal horn, compared with the naive group. However, the intracisternal administration of gabapentin (30 ${\mu}g$) failed to reduce the number of activated microglia or astrocytes in the medullary dorsal horn. These findings suggest that gabapentin produces significant antinociceptive effects, which are not mediated by the inhibition of glial cell function in the medullary dorsal horn, in a rat model of trigeminal neuropathic pain.
Glutamate excitotoxicity is emerging as a contributor to degeneration of spinal cord motoneurons in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Recently, we have reported that ghrelin protects motoneurons against chronic glutamate excitotoxicity through the activation of extracellular signal-regulated kinase 1/2 and phosphatidylinositol-3-kinase/Akt/glycogen synthase kinase-$3{\beta}$ pathways. Previous studies suggest that activated microglia actively participate in the pathogenesis of ALS motoneuron degeneration. However, it is still unknown whether ghrelin exerts its protective effect on motoneurons via inhibition of microglial activation. In this study, we investigate organotypic spinal cord cultures (OSCCs) exposed to threohydroxyaspartate (THA), as a model of excitotoxic motoneuron degeneration, to determine if ghrelin prevents microglial activation. Exposure of OSCCs to THA for 3 weeks produced typical motoneuron death, and treatment of ghrelin significantly attenuated THA-induced motoneuron loss, as previously reported. Ghrelin prevented THA-induced microglial activation in the spinal cord and the expression of pro-inflammatory cytokines tumor necrosis factor-${\alpha}$ and interleukin-$1{\beta}$. Our data indicate that ghrelin may act as a survival factor for motoneurons by functioning as a microglia-deactivating factor and suggest that ghrelin may have therapeutic potential for the treatment of ALS and other neurodegenerative disorders where inflammatory responses play a critical role.
Matrix metalloproteinases (MMPs) are zinc-dependent endopeptidases that regulate cell-matrix composition and are also involved in processing various bioactive molecules such as cell-surface receptors, chemokines, and cytokines. Our group recently reported that MMP-3, -8, and -9 are upregulated during microglial activation and play a role as proinflammatory mediators (Lee et al., 2010, 2014). In particular, we demonstrated that MMP-8 has tumor necrosis factor alpha (TNF-${\alpha}$)-converting enzyme (TACE) activity by cleaving the prodomain of TNF-${\alpha}$ and that inhibition of MMP-8 inhibits TACE activity. The present study was undertaken to compare the effect of MMP-8 inhibitor (M8I) with those of inhibitors of other MMPs, such as MMP-3 (NNGH) or MMP-9 (M9I), in their regulation of TNF-${\alpha}$ activity. We found that the MMP inhibitors suppressed TNF-${\alpha}$ secretion from lipopolysaccharide (LPS)-stimulated BV2 microglial cells in an order of efficacy: M8I>NNGH>M9I. In addition, MMP inhibitors suppressed the activity of recombinant TACE protein in the same efficacy order as that of TNF-${\alpha}$ inhibition (M8I>NNGH>M9I), proving a direct correlation between TACE activity and TNF-${\alpha}$ secretion. A subsequent pro-TNF-${\alpha}$ cleavage assay revealed that both MMP-3 and MMP-9 cleave a prodomain of TNF-${\alpha}$, suggesting that MMP-3 and MMP-9 also have TACE activity. However, the number and position of cleavage sites varied between MMP-3, -8, and -9. Collectively, the concurrent inhibition of MMP and TACE by NNGH, M8I, or M9I may contribute to their strong anti-inflammatory and neuroprotective effects.
Social requirements are needed for living in an aging society and individual longevity. Among them, improved health and medical cares, appropriate for an aging society are strongly demanded. Human cord blood-derived plasma (hUCP) has recently emerged for its unique anti-aging effects. In this study, we investigated brain rejuvenation, particularly olfactory function, that could be achieved by a systemic administration of young blood and its underlying mechanisms. Older than 24-month-old mice were used as an aged group and administered with intravenous injection of hUCP repetitively, eight times. Anti-aging effect of hUCP on olfactory function was evaluated by buried food finding test. To investigate the mode of action of hUCP, brain, serum and spleen of mice were collected for further ex vivo analyses. Systemic injection of hUCP improved aging-associated olfactory deficits, reducing time for finding food. In the brain, although an infiltration of activated microglia and its expression of cathepsin S remarkably decreased, significant changes of proinflammatory factors were not detected. Conversely, peripheral immune balance distinctly switched from predominance of Type 1 helper T (Th1) cells to alternative regulatory T cells (Tregs). These findings indicate that systemic administration of hUCP attenuates age-related neuroinflammation and subsequent olfactory dysfunction by modulating peripheral immune balance toward Treg cells, suggesting another therapeutic function and mechanism of hUCP administration.
Kim, Jong-gyu;Im, Ji-sung;An, Sung-Hu;Song, Yung-sun
Journal of Korean Medicine Rehabilitation
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v.31
no.4
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pp.1-11
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2021
Objectives Hwanggeumjakyak-tang (HJT) has traditionally been used to treat gastrointestinal inflammatory diseases; however, its protective effects against neuronal inflammation are still undiscovered. Methods We investigated the anti-neuroinflammatory effects of HJT water extract on lipopolysaccharide (LPS)-stimulated BV2 mouse microglia cells. BV2 cells were treated with LPS (1 ㎍/mL) 1 hour prior to the addition of HJT. We measured cell viability using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide (MTT) assay and nitrite production using the Griess assay. We performed a reverse transcription-polymerase chain reaction assay to measure messenger RNA expression of inflammatory cytokines including interleukin (IL)-1β, IL-6, and tumor necrosis factor (TNF)-α. Western blot analysis was performed to determine protein expression of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and inhibitor of nuclear factor kappa B (NF-κB)α. Results HJT inhibited excessive nitrite release in LPS-stimulated BV2 cells and also significantly inhibited inflammatory cytokines such as IL-1β, IL-6, and TNF-α in LPS-stimulated BV2 cells. Moreover, HJT significantly suppressed LPS-induced MAPK and NF-κB activation and inhibited the elevation of IL-1β, IL-6, and TNF-α in the brain of LPS-injected mice. Conclusions Our study highlights the anti-neuroinflammatory effects of HJT via MAPK and NF-κB deactivation.
Han, Tae Hee;Lee, Heow Won;Kang, Eun A;Song, Min Seok;Lee, So Yeong;Ryu, Pan Dong
BMB Reports
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v.54
no.12
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pp.620-625
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2021
Microglia are known to be activated in the hypothalamic paraventricular nucleus (PVN) of rats with cardiovascular diseases. However, the exact role of microglial activation in the plasticity of presympathetic PVN neurons associated with the modulation of sympathetic outflow remains poorly investigated. In this study, we analyzed the direct link between microglial activation and spontaneous firing rate along with the underlying synaptic mechanisms in PVN neurons projecting to the rostral ventrolateral medulla (RVLM). Systemic injection of LPS induced microglial activation in the PVN, increased the frequency of spontaneous firing activity of PVN-RVLM neurons, reduced GABAergic inputs into these neurons, and increased plasma NE levels and heart rate. Systemic minocycline injection blocked all the observed LPS-induced effects. Our results indicate that LPS increases the firing rate and decreases GABAergic transmission in PVN-RVLM neurons associated with sympathetic outflow and the alteration is largely attributed to the activation of microglia. Our findings provide some insights into the role of microglial activation in regulating the activity of PVN-RVLM neurons associated with modulation of sympathetic outflow in cardiovascular diseases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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