Sphingolipids are ubiquitous building blocks of eukaryotic cell membranes that function as signaling molecules for regulating a diverse range of cellular processes, including cell proliferation, growth, survival, immune-cell trafficking, vascular and epithelial integrity, and inflammation. Recently, several studies have highlighted the pivotal role of sphingolipids in neuroinflammatory regulation. Sphingolipids have multiple functions, including induction of the expression of various inflammatory mediators and regulation of neuroinflammation by directly effecting the cells of the central nervous system. Accumulating evidence points to sphingolipid engagement in neuroinflammatory disorders, including Alzheimer's and Parkinson's diseases. Abnormal sphingolipid alterations, which involves an increase in ceramide and a decrease in sphingosine kinase, are observed during neuroinflammatory disease. These trends are observed early during disease development, and thus highlight the potential of sphingolipids as a new therapeutic and diagnostic target for neuroinflammatory diseases.
Kim, Minsu;Mok, Hyejung;Yeo, Woon-Seok;Ahn, Joong-Hoon;Choi, Yoon Kyung
Journal of Ginseng Research
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v.45
no.5
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pp.599-609
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2021
Ginseng has long been considered as an herbal medicine. Recent data suggest that ginseng has antiinflammatory properties and can improve learning- and memory-related function in the central nervous system (CNS) following the development of CNS neuroinflammatory diseases such as Alzheimer's disease, cerebral ischemia, and other neurological disorders. In this review, we discuss the role of ginseng in the neurovascular unit, which is composed of endothelial cells surrounded by astrocytes, pericytes, microglia, neural stem cells, oligodendrocytes, and neurons, especially their blood-brain barrier maintenance, anti-inflammatory effects and regenerative functions. In addition, cell-cell communication enhanced by ginseng may be attributed to regeneration via induction of neurogenesis and angiogenesis in CNS diseases. Thus, ginseng may have therapeutic potential to exert cognitive improvement in neuroinflammatory diseases such as stroke, traumatic brain injury, multiple sclerosis, Parkinson's disease, and Alzheimer's disease.
Immune responses in the central nervous system (CNS) function as the host's defense system against pathogens and usually help with repair and regeneration. However, chronic and exaggerated neuroinflammation is detrimental and may create neuronal damage in many cases. The NOD-, LRR-, and pyrin domain―containing 3 (NLRP3) inflammasome, a kind of NOD-like receptor, is a cytosolic multiprotein complex that consists of sensors (NLRP3), adaptors (apoptosis-associated speck like protein containing a caspase recruitment domain, ASC) and effectors (caspase 1). It can detect a broad range of microbial pathogens along with foreign and host-derived danger signals, resulting in the assembly and activation of the NLRP3 inflammasome. Upon activation, NLRP3 inflammasome leads to caspase 1-dependent secretion of the pro-inflammatory cytokines IL-1β and IL-18, as well as to gasdermin D-mediated pyroptotic cell death. NLRP3 inflammasome is highly expressed in CNS-resident cell types, including microglia and astrocytes, and growing evidence suggests that NLRP3 inflammasome is a crucial player in the pathophysiology of several neuroinflammatory and psychiatric diseases, such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, multiple sclerosis, stroke, traumatic brain injury, amyotrophic lateral sclerosis, and major depressive disorder. Thus, this review describes the molecular mechanisms of NLRP3 inflammasome activation and its crucial roles in the pathogenesis of neurological disorders.
Ju, In Gyoung;Lee, Seungmin;Choi, Jin Gyu;Oh, Myung Sook
The Korea Journal of Herbology
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v.34
no.5
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pp.29-37
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2019
Objectives : Bang-poong (Saposhnikovia divaricata; SD) was traditionally used to treat inflammatory disorders. In this study, we aimed to investigate whether Bang-poong and related species including SD, Glehnia littoralis (GL), and Peucedanum japonicum (PJ) possess neuroprotective effects and acetylcholinesterase (AChE) inhibitory activities. Methods : Roots of SD, GL and PJ were extracted with distilled water (DW) or 70% ethanol (EtOH). We assessed 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging activities of the extracts. To examine neuroprotective effects, we measured cell viability in PC12 or HT22 cells after treatment of the extracts with $H_2O_2$ or amyloid-beta ($A{\beta}$). To assess anti-neuroinflammatory effects, we measured the nitric oxide (NO) levels after treatment with the extracts and lipopolysaccharide (LPS) in BV2 microglial cells. In addition, we performed AChE inhibition assay to explore effects of the extracts on the cholinergic system. Results : DW and EtOH extracts of SD, GL and PJ showed mild DPPH free radical scavenging activities. Also, DW extracts of GL and PJ showed protective effects against $H_2O_2$-induced toxicity in PC12 cells. In LPS-activated BV2 cells, EtOH extracts of SD, GL and PJ exerted inhibitory effects on NO production. Meanwhile, DW extracts of SD, GL and PJ inhibited the $A{\beta}$-induced cell death in HT22 cells. In addition, DW and EtOH extracts of GL exhibited remarkable inhibitory activities on AChE. Conclusions : We demonstrated that SD, GL and PJ exert anti-oxidative, anti-neuroinflammatory and AChE inhibitory activities. These results indicate that SD, GL and PJ could be potential candidates for neurological disorders.
Ginseng is one of the most widely used herbal medicines in human. Central nervous system (CNS) diseases are most widely investigated diseases among all others in respect to the ginseng's therapeutic effects. These include Alzheimer's disease, Parkinson's disease, cerebral ischemia, depression, and many other neurological disorders including neurodevelopmental disorders. Not only the various types of diseases but also the diverse array of target pathways or molecules ginseng exerts its effect on. These range, for example, from neuroprotection to the regulation of synaptic plasticity and from regulation of neuroinflammatory processes to the regulation of neurotransmitter release, too many to mention. In general, ginseng and even a single compound of ginsenoside produce its effects on multiple sites of action, which make it an ideal candidate to develop multi-target drugs. This is most important in CNS diseases where multiple of etiological and pathological targets working together to regulate the final pathophysiology of diseases. In this review, we tried to provide comprehensive information on the pharmacological and therapeutic effects of ginseng and ginsenosides on neurodegenerative and other neurological diseases. Side by side comparison of the therapeutic effects in various neurological disorders may widen our understanding of the therapeutic potential of ginseng in CNS diseases and the possibility to develop not only symptomatic drugs but also disease modifying reagents based on ginseng.
The common hallmark of several neurodegenerative disorders, including Alzheimer's disease (AD), is the presence of chronic neuroinflammation, which contributes to the loss of neuronal structure and function. This study investigated the effects of an ethanolic extract of Sargassum serratifolium (SSE) in a lipopolysaccharides (LPS)-induced murine neuroinflammation model. Mice were administered SSE (100 mg/kg body weight) or vehicle for 5 days by oral gavage, and then treated with LPS or saline by intraperitoneal injection. Thereafter, the brain tissues were collected, and the expression of pro-inflammatory cytokines was analyzed by quantitative real-time RT-PCR. There was a marked increase in the spleen weight index in the LPS-treated groups, which indicated the induction of acute systemic inflammation. Based on significant increases in the levels of IL-1 and IL-6 expression, the induction of neuroinflammation was also evident in the cortex and hippocampus of the LPS-treated groups. The overall expression of IL-1 and IL-6 was decreased slightly by SSE administration, compared with the LPS group, and a marked change in IL-1 was observed in the cortex of the SSE-treated (SSE/LPS) group. These results suggest that SSE has potential as an anti-neuroinflammatory nutraceutical.
Fakhri, Sajad;Sabouri, Shahryar;Kiani, Amir;Farzaei, Mohammad Hosein;Rashidi, Khodabakhsh;Mohammadi-Farani, Ahmad;Mohammadi-Noori, Ehsan;Abbaszadeh, Fatemeh
The Korean Journal of Pain
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v.35
no.3
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pp.291-302
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2022
Background: Spinal cord injury (SCI) is one of the most debilitating disorders throughout the world, causing persistent sensory-motor dysfunction, with no effective treatment. Oxidative stress and inflammatory responses play key roles in the secondary phase of SCI. Naringenin (NAR) is a natural flavonoid with known anti-inflammatory and antioxidative properties. This study aims at evaluating the effects of intrathecal NAR administration on sensory-motor disability after SCI. Methods: Animals underwent a severe compression injury using an aneurysm clip. About 30 minutes after surgery, NAR was injected intrathecally at the doses of 5, 10, and 15 mM in 20 µL volumes. For the assessment of neuropathic pain and locomotor function, acetone drop, hot plate, inclined plane, and Basso, Beattie, Bresnahan tests were carried out weekly till day 28 post-SCI. Effects of NAR on matrix metalloproteinase (MMP)-2 and MMP-9 activity was appraised by gelatin zymography. Also, histopathological analyses and serum levels of glutathione (GSH), catalase and nitrite were measured in different groups. Results: NAR reduced neuropathic pain, improved locomotor function, and also attenuated SCI-induced weight loss weekly till day 28 post-SCI. Zymography analysis showed that NAR suppressed MMP-9 activity, whereas it increased that of MMP-2, indicating its anti-neuroinflammatory effects. Also, intrathecal NAR modified oxidative stress related markers GSH, catalase, and nitrite levels. Besides, the neuroprotective effect of NAR was corroborated through increased survival of sensory and motor neurons after SCI. Conclusions: These results suggest intrathecal NAR as a promising candidate for medical therapeutics for SCI-induced sensory and motor dysfunction.
Recent studies suggest that activated microglial cells play an essential role in the inflammatory responses and neurodegenerative disorders such as Alzheimer’s and Parkinson’s disease. This study was conducted to evaluate the protective mechanisms of Asiasarum sieboldi (AS) on LPS-induced activation of BV-2 microglial cells. The effects of AS on gene expression profiles in activated BV-2 microglial cells were evaluated using microarray analysis. BV-2 microglial cells were cultured in a 100 mm dish ($1{\times}10^7$/mL) for 24 h and then pretreated with 1 ${\mu}g$/mL AS or left untreated for 30 min. Next, 1 ${\mu}g$/mL LPS was added to the samples and the cells were reincubated at $37^{\circ}C$ for 30 min and 1 hr. The gene expression profiles of the BV-2 microglial cells varied depending on the AS. The microarray analysis revealed that MAPK signaling pathway-related genes were downregulated in AS-treated BV-2 microglial cells. AS can affect the neuroinflammatory-related pathway such as MAPK signaling pathway in activated BV-2 microglial cells.
Activated microglia, induced by various pathogens, protect neurons and maintain homeostasis of the central nervous system (CNS). However, severe activation causes neurodegenerative disorders such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease because of the secretion of various neurotoxic molecules, such as nitric oxide (NO), prostaglandin (PG), and pro-inflammatory cytokines. Because chronic microglial activation endangers neuronal survival, negative regulators of microglial activation have been identified as potential therapeutic candidates for treatment of many neurological diseases. One potential source of these regulators is Locusta migratoria, a grasshopper of the Acrididae, usually 4-6 cm in size, belonging to the family of large insects in Acrididae. This grasshopper is an edible insect resource that can be consumed by humans as protein source or used for animal feed. The aim of the present study was to examine the inhibitory effects of a L. migratoria ethanol extract (LME) on the production of inflammatory mediators in LPS-stimulated BV-2 microglia cells. The extract significantly inhibited the NO, iNOS, COX-2, and pro-inflammatory cytokine ($TNF-{\alpha}$, IL-6 and $IL-1{\beta}$) levels in BV-2 microglia cell. Because the inhibition of microglial activation may be an effective solution for treating brain disorders like Alzheimer's and Parkinson's diseases, these results suggest that LME may be a potential therapeutic agent for the treatment of brain disorders induced by neuroinflammation.
Lim, Soo Young;Subedi, Lalita;Shin, Dongyun;Kim, Chung Sub;Lee, Kang Ro;Kim, Sun Yeou
Biomolecules & Therapeutics
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v.25
no.5
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pp.519-527
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2017
Excessive activation of microglia causes the continuous production of neurotoxic mediators, which further causes neuron degeneration. Therefore, inhibition of microglial activation is a possible target for the treatment of neurodegenerative disorders. Balanophonin, a natural neolignoid from Firmiana simplex, has been reported to have anti-inflammatory and anti-cancer effects. In this study, we aimed to evaluate the anti-neuroinflammatory effects and mechanism of balanophonin in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated BV2 microglia cells. BV2 microglia cells were stimulated with LPS in the presence or absence of balanophonin. The results indicated that balanophonin reduced not only the LPS-mediated TLR4 activation but also the production of inflammatory mediators, such as nitric oxide (NO), prostaglandin E2 (PGE2), $Interleukin-1{\beta}$ ($IL-1{\beta}$), and tumor necrosis $factor-{\alpha}$ ($TNF-{\alpha}$), in BV2 cells. Balanophonin also inhibited LPS-induced inducible nitric oxide synthase (iNOS), and cyclooxygenase-2 (COX2) protein expression and mitogen activated protein kinases (MAPKs), including extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2), c-Jun N-terminal kinase (JNK), and p38 MAPK. Interestingly, it also inhibited neuronal cell death resulting from LPS-activated microglia by regulating cleaved caspase-3 and poly ADP ribose polymerase (PARP) cleavage in N2a cells. In conclusion, our data indicated that balanophonin may delay the progression of neuronal cell death by inhibiting microglial activation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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