The purpose of this study was to identify the effect of pulsed electromagnetic fields on the expression of neurotrophic factors after spinal cord injury. Sprague-Dawley male rats were given a spinal cord hemisection and randomly divided into 2 groups, the control and experimental groups. The experimental group was administered a fifteen minutes session of pulsed electromagnetic field once a day, five days a week. In order to observe the effect of these pulsed electromagnetic fields, this study observed the BDNF expression in the rat's lumbar spinal cord and the H&E staining in the gastrocnemius at 3, 7, 14, 21 days group after spinal cord hemisection. The results of this showed that the immunoreactivity of the BDNF in the rat's spinal cord gradually increased in each group. At 21 days, there is a significant difference between the control and experimental groups. The morphological shape of the gastrocnemius was gradually changed from 3days to 21days, and the gastrocnemius at 21 days was significantly degraded. However, the experimental group showed a slightly more organized gastrocnemius than the control group at 21days. The Results of this study suggest that pulsed electromagnetic field application decreases the degeneration of a rat's gastrocnemius morphology, and increases the immunoreactivity of the BDNF in the rat's spinal cord after spinal cord hemisection.
Joo, Wan Seok;Nam, Eun-Joo;Im, Heh-ln;Jung, Jin-Ah;Lee, Eun-Sun;Hwang, Yu-Jin;Kim, Yong-Sik
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.8
no.5
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pp.245-251
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2004
The effects of fetal mesencephalic cell grafts on the restoration of nigrostriatal dopaminergic function were studied in the intrastriatal 6-hydroxydopamine-lesioned rats. Four weeks after lesioning, transplantation of ventral mesencephalic cells from embryonic day 14 fetuses showed the number of tyrosine hydroxylase (TH) positive cells and fiber outgrowth in the grafted striatum, and significantly ameliorated symptomatic motor behavior of the animals, as determined by apomorphine-induced rotation. Furthermore, in substantia nigra pars compacta (SNc), the numbers of TH + cells and fibers were markedly restored. Dopamine content of ipsilateral SNc was close to that of contralateral SNc $(91.9{\pm}9.8%)$ in the transplanted animals, while the ratio was approximately 32% in sham-grafted animals. These results indicate that grafted cells restored the activity for the dopaminergic neurons located in SNc, although they were transplanted into striatum. In addition, we showed that the implanted fetal cells expressed high level of glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), suggesting that the transplanted fetal cells might serve as a dopamine producer and a reservoir of neurotrophic factors. These results may be helpful in consideration of the therapeutic transplantation at early stage of PD.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.25
no.1
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pp.37-47
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2011
This study was aimed to investigate the memory enhancing effect of Jeongjihwan against scopolamine-induced amnesia in C57BL/6 mice. To determine the effect of Jeongjihwan on the memory and cognitive function, we have injected scopolamine (1 mg/kg, i.p.) into C57BL/6 mice 30 min before beginning of behavior tests. We have conducted Y-maze, Morris water-maze, passive avoidance and fear conditioning tests to compare learning and memory functions. Scopolamine-induced behavior changes of memory impairment were significantly restored by oral administration of Jeongjihwan (100 or 200 mg/kg/day). To elucidate the molecular mechanism underlying the memory enhancing effect of Jeongjihwan, we have examined the antioxidant defense system and neurotrophic factors. Jeongjihwan treatment attenuated intracellular accumulation of reactive oxygen species and up-regulated mRNA and protein expression of antioxidant enzymes as assessed by RT-PCR and western blot analysis, respectively. Jeongjihwan also increased protein levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) compared with those in the scopolamine-treated group. Furthermore, as an upstream regulator, the activation of cAMP response element-binding protein (CREB) via phosphorylation was assessed by Western blot analysis. Jeongjihwan elevated the phosphorylation of CREB (p-CREB), which seemed to be mediated partly by extracellular signal-regulated kinase1/2 (ERK1/2) and protein kinase B/Akt. These findings suggest that Jeongjihwan may have preventive and therapeutic potential in the management of amnesia.
This study evaluated the effects of γ-aminobutyric acid (GABA)-enriched fermented sea tangle (GFST), as a functional food, on brain derived neurotrophic factor (BDNF)-related muscle growth and lipolysis, in a sarcopenic obesity high-risk group. Twenty-one middle-aged women (53-63 y) participated in this randomized, double-blind, placebo controlled study. Participants ingested either 1,000 mg of GFST (n = 10) or a sucrose placebo (CON) (n = 11) everyday, for 8 weeks. Subjects were asked to abstain from any regular exercise. Fasting venous blood samples, body composition and muscular strength were measured before and after supplementation period. Collectively, we demonstrated that GFST significantly decreased total fat mass and triglyceride in body composition, as well as significantly increasing serum BDNF (p < 0.001), angiotensin converting enzyme (p < 0.001), human growth hormone and insulin-like growth factor-1 levels (p < 0.05 and p < 0.05, respectively) accompanied by increased total lean mass (p < 0.01). Furthermore, the reported improvements in total work, knee extension and flexion at 60° s−1 (p < 0.05), and peak torque normalized to body weight of knee flexion at 60° s−1 (p < 0.05), support an ergogenic effect of GABA associated with increased growth factor levels. The use of GFST, as a functional food ingredient, to elicit anti-obesity effects and stimulate the release of muscle-related growth factors with increasing serum BDNF levels may provide a protective intervention for age-related degeneration such as sarcopenic obesity.
Background: Heat stress orchestrates neurodegenerative disorders and results in the formation of reactive oxygen species that leads to cell death. Although the immunomodulatory effects of ginseng are well studied, the mechanism by which ginseng alleviates heat stress in the brain remains elusive. Methods: Rats were exposed to intermittent heat stress for 6 months, and brain samples were examined to elucidate survival and antiinflammatory effect after Korean Red Ginseng (KRG) treatment. Results: Intermittent long-term heat stress (ILTHS) upregulated the expression of cyclooxygenase 2 and inducible nitric oxide synthase, increasing infiltration of inflammatory cells (hematoxylin and eosin staining) and the level of proinflammatory cytokines [tumor necrosis factor α, interferon gamma (IFN-γ), interleukin (IL)-1β, IL-6], leading to cell death (terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling assay) and elevated markers of oxidative stress damage (myeloperoxidase and malondialdehyde), resulting in the downregulation of antiapoptotic markers (Bcl-2 and Bcl-xL) and expression of estrogen receptor beta and brain-derived neurotrophic factor, key factors in regulating neuronal cell survival. In contrast, KRG mitigated ILTHS-induced release of proinflammatory mediators, upregulated the mRNA level of the antiinflammatory cytokine IL-10, and increased myeloperoxidase and malondialdehyde levels. In addition, KRG significantly decreased the expression of the proapoptotic marker (Bax), did not affect caspase-3 expression, but increased the expression of antiapoptotic markers (Bcl-2 and Bcl-xL). Furthermore, KRG significantly activated the expression of both estrogen receptor beta and brain-derived neurotrophic factor. Conclusion: ILTHS induced oxidative stress responses and inflammatory molecules, which can lead to impaired neurogenesis and ultimately neuronal death, whereas, KRG, being the antioxidant, inhibited neuronal damage and increased cell viability.
The purpose of this study is to characterize canine mesenchymal stem cells (MSCs) derived from bone marrow (BM) for use in research on the applications of stem cells in canine models of development, physiology, and disease. BM was harvested antemortem by aspiration from the greater tubercle of the humerus of 30 normal beagle dogs. Canine BM-derived MSCs were isolated according to methods developed for other species and were characterized based on their morphology, growth traits, cell-surface antigen profiles, differentiation repertoire, immunocytochemistry results, and neurotrophic factor expression in vitro. The canine MSCs exhibited a fibroblast-like morphology with a polygonal or spindle-shaped appearance and long processes; further, their cell-surface antigen profiles were similar to those of their counterparts in other species such as rodents and humans. The canine MSCs could differentiate into osteocytes and neurons on incubation with appropriate induction media. RT-PCR analysis revealed that these cells expressed NGF, bFGF, SDF-1, and VEGF. This study demonstrated that isolating canine MSCs from BM, stem-cell technology can be applied to a large variety of organ dysfunctions caused by degenerative diseases and injuries in dogs. Furthermore, our results indicated that canine MSCs constitutively secrete endogenous factors that enhance neurogenesis and angiogenesis. Therefore, these cells are potentially useful for treating dogs affected with various neurodegenerative diseases and spinal-cord injuries.
New neurons are continually generated in the subgranular zone of the dentate gyrus and in the subventricular zone of the lateral ventricles of the adult brain. These neurons proliferate, differentiate, and become integrated into neuronal circuits, but how they are involved in brain function remains unknown. A deficit of adult hippocampal neurogenesis leads to defective spatial learning and memory, and the hippocampi in neuropsychiatric diseases show altered neurogenic patterns. Adult hippocampal neurogenesis is not only affected by external stimuli but also regulated by internal growth factors including BDNF, VEGF and IGF-1. These factors are implicated in a broad spectrum of pathophysiological changes in the human brain. Elucidation of the roles of such neurotropic factors should provide insight into how adult hippocampal neurogenesis is related to psychiatric disease and synaptic plasticity.
Kim, Dong-Sub;Ahn, Soon-Cheol;Kim, Young-Jin;Park, Byoung-Keun;Ahn, Yong-Tae;Kim, Ji-Youn;Kyoji, Morita;Her, Song
Journal of Life Science
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v.17
no.3
s.83
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pp.305-311
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2007
Glucocorticoids (GCs) alter metabolism, synaptogenesis, apoptosis, neurogenesis, and dendritic morphology in the hippocampus. To better understand how glucocorticoids regulate these aspects of hippocampal biology, we studied gene expression patterns in the CA3 (Hippocampal pyramidal cell field CA3) and dentate gyrus (DG). Litter-matched Lewis inbred rats treated for 20 days with either 9.5 mg per day sustained-release corticosterone or placebo pellets were compared with high-density oligonucleotide microarray analysis (Rat Neurobiology U34 Arrays, Affymetrix). In placebo-treated rats, 32 genes were expressed at greater levels in CA3 than DG, whereas 3 genes were expressed at great levels in DC than CA3. Regional differences were also apparent in corticosterone-induced changes in the hippocampal transcriptome. Six genes in CA3 and 41 genes in DC were differentially regulated by corticosterone. As per the glucocorticoid effects on gene transcription in the brain, forty three of these genes were upregulated, and 4 genes were downregulated. Genes differentially expressed in hippocampus included those for 13 neurotransmitter proteins, 5 ion channel related proteins, 4 transcription factors, 3 neurotrophic factors, 1 cytokine, 1 apoptosis related protein, and 5 genes involved in synaptogenesis. Interestingly, GCs can have suppressive effects on brain BDNF mRNA transcription, one of the neurotrophic factors. These results indicate the diversity of targets affected by chronic exposure to corticosterone and highlight important regional differences in hippocampal neurobiology.
Bone resorption is linked to bone formation via temporal and spatial coupling within the remodeling cycle. Several lines of evidence point to the critical role of coupling factors derived from pre-osteoclasts (POCs) during the regulation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMMSCs). However, the role of glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF) in BMMSCs is not completely understood. Herein, we demonstrate the role of POC-derived GDNF in regulating the migration and osteogenic differentiation of BMMSCs. RNA sequencing revealed GDNF upregulation in POCs compared with monocytes/macrophages. Specifically, BMMSC migration was inhibited by a neutralizing antibody against GDNF in pre-osteoclast-conditioned medium (POC-CM), whereas treatment with a recombinant GDNF enhanced migration and osteogenic differentiation. In addition, POC-CM derived from GDNF knock-downed bone marrow macrophages suppressed BMMSC migration and osteogenic differentiation. SPP86, a small molecule inhibitor, inhibits BMMSC migration and osteogenic differentiation by targeting the receptor tyrosine kinase RET, which is recruited by GDNF into the GFRα1 complex. Overall, this study highlights the role of POC-derived GDNF in BMMSC migration and osteogenic differentiation, suggesting that GDNF regulates bone metabolism.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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