• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.286-293
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• 2019

알츠하이머 질환은 대표적인 신경퇴행성 질환으로, 뇌 내에서 $A{\beta}$ 단백질 축적은 알츠하이머 질환의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 amyloid beta ($A{\beta}$)로 손상을 유도한 SH-SY5Y 신경세포에서 kaempferol, kaempferol-3-O-glucoside, quercetin, quercetin-3-${\beta}$-D-glucoside의 신경세포 보호 효과에 대해 검토하였다. SH-SY5Y 신경세포에 $A{\beta}_{25-35}$ ($25{\mu}M$)를 처리하였을 때, 처리하지 않은 normal군에 비해 세포생존율이 유의적으로 감소하였다. 반면, kaempferol, quercetin 및 그 배당체들을 각각 처리하였을 때 $A{\beta}_{25-35}$만을 처리한 control군에 비해 유의적으로 세포생존율의 증가를 나타내었다. 또한, apoptosis에 관여하는 cleaved caspase9, Bcl-2-associated X protein (Bax) 단백질 발현을 측정한 결과, normal군에 비해 control군에서 유의적으로 cleaved caspase9 및 Bax 단백질 발현의 증가를 나타내어 $A{\beta}$ 유도 신경세포 손상으로 인한 apoptosis가 유발됨을 확인 하였으며, kaempferol, quercetin 및 그 배당체들의 처리 시 apoptosis 관련 단백질 발현이 감소함으로써 신경세포 보호 효능이 나타냄을 확인하였다. 이러한 결과는 kaempferol, quercetin 및 그 배당체들이 apoptosis 조절을 통해 신경세포 보호 효과를 나타내며, 신경세포 손상으로 인한 알츠하이머 질환을 예방하는 유용한 소재로써 사용 가능성이 있음을 보여준다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제31권1호
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• pp.127-138
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• 2023

Glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) is an important serine/threonine kinase that implicates in multiple cellular processes and links with the neurodegenerative diseases including Alzheimer's disease (AD). In this study, structure-based virtual screening was performed to search database for compounds targeting GSK-3β from Enamine's screening collection. Of the top-ranked compounds, 7 primary hits underwent a luminescent kinase assay and a cell assay using human neuroblastoma SH-SY5Y cells expressing Tau repeat domain (Tau_RD) with pro-aggregant mutation ΔK280. In the kinase assay for these 7 compounds, residual GSK-3β activities ranged from 36.1% to 90.0% were detected at the IC₅₀ of SB-216763. In the cell assay, only compounds VB-030 and VB-037 reduced Tau aggregation in SH-SY5Y cells expressing ΔK280 Tau_RD-DsRed folding reporter. In SH-SY5Y cells expressing ΔK280 Tau_RD, neither VB-030 nor VB-037 increased expression of GSK-3α Ser21 or GSK-3β Ser9. Among extracellular signal-regulated kinase (ERK), AKT serine/threonine kinase 1 (AKT), mitogen-activated protein kinase 14 (P38) and mitogenactivated protein kinase 8 (JNK) which modulate Tau phosphorylation, VB-037 attenuated active phosphorylation of P38 Thr180/ Tyr182, whereas VB-030 had no effect on the phosphorylation status of ERK, AKT, P38 or JNK. However, both VB-030 and VB-037 reduced endogenous Tau phosphorylation at Ser202, Thr231, Ser396 and Ser404 in neuronally differentiated SH-SY5Y expressing ΔK280 Tau_RD. In addition, VB-030 and VB-037 further improved neuronal survival and/or neurite length and branch in mouse hippocampal primary culture under Tau cytotoxicity. Overall, through inhibiting GSK-3β kinase activity and/or p-P38 (Thr180/Tyr182), both compounds may serve as promising candidates to reduce Tau aggregation/cytotoxicity for AD treatment.

• 생명과학회지
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• 제23권6호
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• pp.812-824
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• 2013

Reserpine은 항고혈압제로서 알츠하이머질병의 증상을 나타내는 Caenorhabditis elegans에서 세포독성을 감소시켜 마비를 억제하고 수명을 연장시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 reserpine의 효능을 포유동물에서 확인하기 위하여, 알츠하이머질병의 병리적 특성과 연관된 주요인자의 변화를 30일 동안 reserpine을 투여한 Tg2576 마우스에서 관찰하였다. 그 결과, 공격행동(aggressive behavior)은 vehicle 투여 그룹에 비하여 reserpine 투여 그룹에서 유의적으로 감소하였으나 사회적 접촉(social contact)은 유의적인 변화가 없었다. 뇌의 해마부분에서 알츠하이머질병의 원인 중 하나인 $A{\beta}$-42의 축적은 reserpine 투여 그룹에서 유의적으로 감소하였고, $A{\beta}$-42의 농도도 대조군에 비하여 reserpine 투여 그룹에서 감소하였다. 더불어, ${\gamma}$-secretase의 구성단백질 중에서 PS-2, Pen-2, APH-1의 발현은 대조군에 비하여 reserpine 투여군에서 유의적으로 감소하였으나 NCT 발현은 변화가 없었다. 혈청에서 NGF의 농도는 Tg2576 마우스에서 감소하였다가 reserpine 투여한 그룹에서 유의적으로 증가하였으며, high affinity receptor의 신호전달과정에 포함된 단백질 중에서 reserpine 투여 그룹은 TrkA의 인산화가 증가하고 ERK 인산화는 감소되었다. 한편 low affinity receptor의 신호전달과정에서, $p75^{NTR}$과 Bcl-2의 발현은 vehicle 그룹에 비하여 reserpine 투여 그룹에서 유의적으로 발현이 증가하였으나 RhoA의 발현은 reserpine 투여 그룹에서 감소하였다. 따라서 이러한 결과는 reserpine은 포유동물 치매모델인 Tg2576 마우스에서 행동학적 변화, $A{\beta}$-42의 축적, NGF의 농도, NGF신호전달의 변화 등을 유도하며, 향후 치매치료제로서 가능성을 제시하고 있다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.165-170
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• 2020

본 논문에서는 스코폴레틴이 알츠하이머병 신경염증보호제로서의 가능성을 제안하기 위해 미세아교세포 BV-2에서 아밀로이드베타 올리고머(Aβ_1-42)로 유도된 염증을 억제하는지 확인하였다. 또한, 염증관련 사이토카인 및 염증매개인자가 어떠한 메커니즘으로 조절되는지 확인하였다. 알츠하이머병은 가장 흔한 신경 퇴행성 질환이지만, 특정 병인을 알 수 없는 질환이며, 이를 해결하기 위해 많은 연구에서 노력을 기울이고 있다. 우리는 먼저 스코폴레틴과 Aβ_1-42가 BV-2 세포에 독성을 보이는지 확인하기 위해 CCK-8 assay 방법으로 세포 생존율을 측정하였다. Western Blot을 통해 Aβ_1-42로 유도된 염증반응에서 interleukin 1 beta (IL-1β), cyclooxygenase-2 (COX-2), inducible nitric oxide synthase (iNOS), nuclear factor-κB (NF-κB)의 발현정도를 분석하였다. ANOVA 분석법을 통해 Aβ_1-42를 단독 처리한 BV-2 세포와 스코폴레틴을 전 처리한 BV-2 세포에서 단백질 발현 차이를 비교하였다. 그 결과 스코폴레틴을 전 처리한 BV-2 세포에서 IL-1β, COX-2, iNOS, NF-κB 발현수준이 유의미하게 감소되었다 (p value < 0.05). 따라서 본 연구는 향후 스코폴레틴이 알츠하이머병의 신경염증보호제로서 개발 가치가 있음을 제시하였다.

• 대한한의학회지
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• 제29권2호
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• pp.151-164
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• 2008

Objective: To investigate the effects of Yeongdamsagantang (YDGT) on apoptosis of neuronal cells that can result in dementia. Method: The water extract of the YDGT was tested in vitro for its beneficial effects on neuronal survival and neuroprotective functions, particularly in connection with $A{\beta}$ oligomer-related dementias. $A{\beta}$ oligomers derived from proteolytic processing of the ${\beta}-amyloid$ precursor protein (APP), including the $amyloid-{\beta}$ peptide $(A{\beta})$, play a critical role in the pathogenesis of Alzheimer's disease. A neuroblastoma cell line stably expressing an $A{\beta}$ oligomerassociated neuronal degeneration was used to investigate if YDGT inhibits formation of $A{\beta}$ oligomer. To measure the ATP generating level in mitochondrial membrane, luciferin/luciferase luminescence kit (Promega) and luminator was used, and to survey the protein's apparition, confocal microscopy was used. Result: $A{\beta}oligomer$ had a profound attenuation in the increase in CT105 expressing neuro2A cells from YDGT. Experimental evidence indicates that YDGT protected against neuronal damage from cells, but its cellular and molecular mechanisms remain unknown. We demonstrated that YDGT inhibited formation of $amyloid-{\beta}$ $(A{\beta})$ oligomers, which were the behavior, and possibly causative, features of AD. The decreased $A{\beta}$ oligomer in the presence of YDGT was observed in the conditioned medium of this $A{\beta}oligomer-secreting$ cell line under in vitro. In the cells, YDGT significantly attenuated mitochondrion-initiated apoptosis. Conclusion: (i) a direct $A{\beta}$ oligomer toxicity and the apoptosis initiated by the mitochondria; and (ii) multiple cellular and molecular neuroprotective mechanisms, including attenuation of apoptosis and direct inhibition of $A{\beta}$ oligomer aggregation, underlie the neuroprotective effects of YDGT.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제18권1호
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• pp.65-70
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• 2010

The blood-brain barrier (BBB) transport of acetylcholinesterase (AChE) inhibitors, donepezil and tacrine suggested to be mediated by choline transport system in our previous study. Therefore, in the present study, we investigated the interaction of other AChE inhibitors, rivastigmine and galantamine with choline transporter at the BBB. The effects of rivastigmine and galantamine on the transport of choline by conditionally immortalized rat brain capillary endothelial cell lines (TR-BBB cells) were characterized by cellular uptake study using radiolabeled choline. The uptake of [$^3H$]choline was inhibited by rivastigmine and galantamine, with $IC_{50}$ values (i.e. concentration necessary for 50% inhibition) for 1.13 and 1.15 mM, respectively. Rivastigmine inhibited the uptake of [$^3H$]choline competitively with $K_i$ of 1.01 mM, but galantamine inhibited noncompetitively. In addition, the efflux of [$^3H$]choline was significantly inhibited by rivastigmine and galantamine. Our results indicated that the BBB choline transporter may be involved in a part of the influx and efflux transport of rivastigmine across the BBB. These findings should be therapeutically relevant to the treatment of Alzheimer's disease (AD) with AChE inhibitors, and, more generally, to the BBB transport of CNS-acting cationic drugs via choline transporter.

• 한국수산과학회지
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• 제47권4호
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• pp.370-375
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• 2014

BACE2 is a membrane-bound aspartic protease that is highly homologous with BACE1. While BACE1 processes the amyloid precursor protein (APP) at a key step in generating ${\beta}$-amyloid peptide and presumably causes Alzheimer's disease (AD), BACE2 has not been demonstrated to be involved in APP processing directly, and its physiological functions are unknown. To determine its function and to develop inhibitors from marine sources, we constructed an overexpression vector for producing BACE2. The gene encoding human BACE2 protease was amplified using the polymerase chain reaction and cloned into the pET11a expression vector, resulting in pET11a/BACE2. Recombinant BACE2 protease was overexpressed successfully in E. coli as inclusion bodies, refolded using the rapid-dilution method, and purified via two-step fast protein liquid chromatography using Sephacryl S-300 gel filtration and Resource-Q column chromatography. The BACE2 protease produced was an active form. This study provides an efficient method not only for studying the basic properties of BACE2, but also for developing inhibitors from natural marine sources.

• 생명과학회지
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• 제20권3호
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• pp.444-452
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• 2010

본 연구의 목적은 PS-2 (N141I) 알츠하이머 형질전환 모델 생쥐를 대상으로 트레드밀 운동이 뇌의 세포질과 미토콘드리아의 $A{\beta}$-42, cytochrome c, SOD-1, 2 and Sirt-3 단백질 발현에 미치는 효과를 알아보는데 있다. 우선 알츠하이머 형질전환 생쥐를 Non-Tg-sedentary (n=5), Non-Tg-treadmill exercise (n=5) 집단과 Tg-sedentary (n=5), Tg-treadmill exercise (n=5) 집단으로 구분하고 트레드밀 운동을 통한 신경보호 효과를 검증하기 위해 Tg와 Non-Tg집단에 12주간 트레드밀 운동을 수행한 후 인지능력을 살펴보고 뇌의 세포질과 미토콘드리아의 $A{\beta}$-42, cytochrome c, anti-oxidant enzymes (SOD-1, SOD-2)와 Sirt-3 단백질을 분석하였다. 먼저 트레드밀운동은 Tg 집단에서 인지능력의 개선을 나타냈으며 미토콘드리아의 $A{\beta}$-42와 세포질의 cytochrome c 단백질의 감소와 항산화 효소인 SOD-1, SOD-2를 유의하게 증가시켰다. 게다가 트레드밀 운동은 모든 집단에서 Sirt-3 단백질의 발현을 증가시켰다. 따라서 트레드밀 운동은 인지능력의 향상과 세포 내 스트레스를 유발하는 $A{\beta}$-42를 억제시켜 알츠하이머 질환을 개선시킬 수 있는 효과적인 방법이라고 생각된다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제14권2호
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• pp.103-114
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• 2010

목적 : 자기공명영상을 이용한 치매연구에서 삼차원 T1강조 뇌 구조 영상으로 뇌기능을 분석할 경우 복셀 기반 형태분석 방법이 이용 된다. 그러나 일반적으로 The Montreal Neurological Institute (MNI) 152 라는 젊은 서양성인 뇌로 만들어진 표준판에 정규화되고 이는 분석오차가 생길 수 있어 한국 노인 및 치매환자의 뇌를 분석할 경우 부정확한 결과를 초래한다. 따라서, 본 연구의 목적은 뇌 분석을 최적화 하기 위해 한국 노인 및 치매 환자의 뇌 구조 영상의 표준판을 개발하는데 있다. 대상 및 방법 : 검사장비는 3테슬러를 이용하였으며 8채널 SENSE (sensitivity encoding) 머리코일을 이용하였다. 펄스열은 삼차원 T1 강조 터보 경사자장 타입으로 뇌의 해부학 영상을 획득하였다. 신경심리 검사 점수결과에 따라 정상 노인 43명, 경도인지장애 환자 44명, 알츠하이머성 치매 환자 36명 의 세 그룹으로 나누었다. 일반 선형 모델 방정식을 사용하여 나이와 성별 및 질환간의 차이에 의한 인자를 고려 하였으며, 평가된 인자는 쌍일치 접근 방법으로 한국 노인과 치매 환자의 뇌 표준판을 만들었다. 두 표준판의 Talairach 기준 점에 따른 평균거리와 뇌실의 거리를 계산하였다. 또한 뇌 전체 영역에서 회백질과 백질을 확률이 50% 이상인 복셀 개수를 세어 회백질과 백질의 영역을 계산하였다. 결과 : 최종 뇌 표준판은 MNI152뇌 표준판과 비교했을 경우 공간 분해능이 높았고, 평균거리와 뇌실의 크기에서 차이가 있었다. 회백질 및 백질의 영역은 본 연구에서 개발한 뇌 표준판의 회백질과 백질 모두에서 더 적었고, 백질보다 회백질에서 더 많은 차이가 있었다. 결론 : 본 연구에서 개발한 한국 뇌 표준판은 앞으로 한국 노인과 치매환자의 질환을 분석하는 연구에 유용할 것으로 생각된다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제28권3호
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• pp.259-266
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• 2020

The present research work primarily investigated whether spinosin has the potential of improving the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD) driven by β-amyloid (Aβ) overproduction through impacting the procession of amyloid precursor protein (APP). Wild type mouse Neuro-2a cells (N2a/WT) and N2a stably expressing human APP695 (N2a/APP695) cells were treated with spinosin for 24 h. The levels of APP protein and secreted enzymes closely related to APP procession were examined by western blot analysis. Oxidative stress related proteins, such as nuclear factor-erythroid 2-related factor 2 (Nrf2), and heme oxygenase-1 (HO-1) were detected by immunofluorescence assay and western blot analysis, respectively. The intracellular reactive oxygen species (ROS) level was analyzed by flow cytometry, the levels of Aβ_1-42 were determined by ELISA kit, and Thioflavin T (ThT) assay was used to detect the effect of spinosin on Aβ_1-42 aggregation. The results showed that ROS induced the expression of ADAM10 and reduced the expression of BACE1, while spinosin inhibited ROS production by activating Nrf2 and up-regulating the expression of HO-1. Additionally, spinosin reduced Aβ_1-42 production by impacting the procession of APP. In addition, spinosin inhibited the aggregation of Aβ_1-42. In conclusion, spinosin reduced Aβ_1-42 production by activating the Nrf2/HO-1 pathway in N2a/WT and N2a/APP695 cells. Therefore, spinosin is expected to be a promising treatment of AD.