Decreased in vivo Tyrosine Hydroxylase Activities with Normal Norepinephrine Levels in Streptozotocin-Induced Diabetic Rat Hypothalamus

위명복,송동근,강병태,정전섭,최연식,박준형,김영희,Wie, Myung-Bok,Song, Dong-Keun,Kang, Byung-Tae,Jung, Jun-Sub,Choi, Yeun-Sik,Park, Joon-Hyoung,Kim, Yung-Hi The Korean Society of Pharmacology 1991 대한약리학잡지 Vol.27 No.1

We studied changes in the hypothalamic norepinephrine(NE) metabolism in streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats by measuring basal NE levels, turnover rate of NE, and in vivo tyrosine hydroxylase activities. Basal NE level did not change significantly upto 4 weeks after the establishment of diabetes with STZ(60 mg/kg, iv). But turnover rate of NE decreased to 62% of control rate(P<0.01), and in vivo tyrosine hydroxylase activities decreased to 32% of control level(P<0.05) at one week of diabetes. From these results, we concluded that, of the three parameters measured, in vive tyrosine hydroxylase activity is the most sensitive index of altered hypothalamic NE metabloism in STZ-induced diabetic rats. Streptozotocin(STZ)-유발 당뇨쥐에서 시상하부의 norepinephrine(NE) 대사를 기초 NE 함량, NE 교체율, in vivo tyrosine hydroxylase(TH) 활성을 그 지표로 하여 조사하였다. STZ (60 mg/kg, iv)로 당뇨를 유발한 후 4주까지 기초 NE 함량은 유의한 변화가 없었다. 그러나 당뇨유발 후 1주째에 측정한 NE 교체율은 대조치의 62%(p<0.01), in vivo TH 활성은 대조치의 34% (p<0.05)로 감소하였다. 이상의 결과로 본 실험에서 측정한 NE 대사의 세 지표 중에서 in vivo TH 활성이 STZ-유발 당뇨쥐의 시상하부 NE 대사의 변화를 가장 민감하게 반영하였다.

Streptozotocin-유발 당뇨쥐의 시상하부에서 Norepinephrine 함량은 정상이나 In vivo Tyrosine Hydroxylase 활성은 감소함

위명복(Myung-Bok Wie),송동근(Dong-Keun Song),강병태(Byung-Tae Kang),정전섭(Jun-Sub Jung),최연식(Yeun-Sik Choi),박준형(Joon-Hyoung Park),김영희(Yung-Hi Kim) 대한약리학회 1991 대한약리학잡지 Vol.27 No.1

Streptozotocin(STZ)-유발 당뇨쥐에서 시상하부의 norepinephrine(NE) 대사를 기초 NE 함량, NE 교체율, in vivo tyrosine hydroxylase(TH) 활성을 그 지표로 하여 조사하였다. STZ (60 mg/kg, iv)로 당뇨를 유발한 후 4주까지 기초 NE 함량은 유의한 변화가 없었다. 그러나 당뇨유발 후 1주째에 측정한 NE 교체율은 대조치의 62%(p<0.01), in vivo TH 활성은 대조치의 34% (p<0.05)로 감소하였다. 이상의 결과로 본 실험에서 측정한 NE 대사의 세 지표 중에서 in vivo TH 활성이 STZ-유발 당뇨쥐의 시상하부 NE 대사의 변화를 가장 민감하게 반영하였다. We studied changes in the hypothalamic norepinephrine(NE) metabolism in streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats by measuring basal NE levels, turnover rate of NE, and in vivo tyrosine hydroxylase activities. Basal NE level did not change significantly upto 4 weeks after the establishment of diabetes with STZ(60 mg/kg, iv). But turnover rate of NE decreased to 62% of control rate(P<0.01), and in vivo tyrosine hydroxylase activities decreased to 32% of control level(P<0.05) at one week of diabetes. From these results, we concluded that, of the three parameters measured, in vive tyrosine hydroxylase activity is the most sensitive index of altered hypothalamic NE metabloism in STZ-induced diabetic rats.

생쥐 피질세포배양에서 Free Radical 유발 신경손상에 대한 손바닥선인장 및 삼백초의 보호효과

위명복(Myung Bok Wie) 대한약학회 2000 약학회지 Vol.44 No.6

The author examined whether the methanol extracts of Opuntia ficus-indica fruit and Saururus chinensis have the inhibitory action on xanthine/xanthine oxidase (X/XO)-, FeCl2/ascorbic acid- and arachidonic acid-induced neurotoxicity in mouse cortical cell cultures. The methanol extracts (10mcg/ml~1mg/ml) of Opuntia ficus-indica and Saururus chinensis were exhibited 53-89% and 48-100% inhibitory action on X/XO-induced neurotoxicity, respectively. At the range of same concentration, both extracts also attenuated the FeCl2/ascorbic acid-induced neurotoxicity by 35-100% and 15-98%, respectively. In arachidoiic acid neurotoxicity, the methanol extracts (1mg/ml) of Opuntia ficus-indica and Saururus chinensis reduced neuronal injury by 22% and 38%, respectively. These results suggest that Opuntia ficus-indica fruit and Saururus chinensis may contribute the neuroprotection in certain free radical-mediated neuronal injury.

Application of HPLC with Electrochemical Detection to Assaying Tyrosine Hydroxylase Activity and Dopamine Content in Dissociated Cultures of Fetal Rat Brainstem

송동근,위명복,박찬웅,김영희,Song, Dong-Keun,Wie, Myung-Bok,Park, Chan-Woong,Kim, Yung-Hi The Korean Society of Pharmacology 1991 대한약리학잡지 Vol.27 No.1

쥐(태령 14일) 뇌간 세포배양에서 발달과정에 따른 Tyrosine hydroxylase(TH) 활성 및 dopamine의 양적 증가를 전기화학 HPLC를 이용하여 측정하였다. TH 활성 및 dopamine의 양은 배양 7일까지 점차 증가하였다. 배양 7일째에 여러 약물들의 dopamine 대사에 대한 영향을 조사하였다. TH 억제제인 ${\alpha}-methyl-p-tyrosine$ 및 aromatic amiono acid decarboxylase 억제제인 NSD-1015는 효과적으로 dopamine을 고갈시켰다. Dopamine은 reserpine에 의해 고갈되었고, parglyine에 의해 증가되었다. 일주일 배양한 세포의 배양액에 tetrodotoxin$(0.1\;{\mu}M$)을 7일간 투여하였을 때 TH 활성은 현저히 감소하였다. 이상의 결과들은 배양세포의 dopamine 대사가 뇌 dopamine 대사를 충실히 반영함을 나타낸다. 뇌간 세포의 배양에서 HPLC-전기화학검출을 이용한 TH 활성 및 dopamine의 측정은 중추 dopamine계의 약리 및 독성 연구에 유용하리라 사료된다. We measured the developmental increase of tyrosine hydroxylase(TH) activity and dopamine content with high performance liquid chromatography with electrochemical detection(HPLC-EC) in dissociated cultures of fetal rat brainstem(E14). TH activity and dopamine content increased progressively upto 7 days in vitro, when the effects of various drugs on the dopamine contents were studied. ${\alpha}-Methyl-p-tyrosine$, a TH inhibitor and NSD-1015, an inhibitor of aromatic amiono acid decarboxylase effectively depleted dopamine contents. Dopamine contents were depleted by reserpine and increased by pargyline. When cultures grown for 1 week in control medium were then exposed to tetrodotoxin$(0.1\;{\mu}M$) for 7 days, exposure to tetrodotoxin markedly decreased TH activity. All the above results indicate that dopamine metabolism in the cultered cells reflect reliably the property of brain dopamine metabolism. We suggest that measuring TH activity and dopamine content in brainstem culture with HPLC-EC can be useful tool in the study of pharmacology as well as toxicology of the central dopaminergic system.

Glutamate-Induced Serotonin Depletion in Fetal Rat Brainstem Cultures

박상욱,위명복,송동근,김용식,김영희,Park, Sang-Wook,Wie, Myung-Bok,Song, Dong-Keun,Kim, Yong-Sik,Kim, Yung-Hi The Korean Society of Pharmacology 1993 대한약리학잡지 Vol.29 No.2

흰쥐태 뇌간의 세포를 배양하여 glutamate에 6시간까지 노출시 glutamate의 농도 및 노출 시간에 의존적으로 세포내 5-HT 및 5-HIAA의 함량이 감소하였고, 배양액으로 LDH의 유출이 증가하였다. Tetrodotoxin은 glutamate의 작용을 차단하지 못하였다. NMDA 수용체 통로 봉쇄제인 MK-801에 의해 glutamate의 작용이 효과적으로 차단되었고, non-NMDA 길항제인 CNQX는 효과가 없었으므로, serotonin 신경세포에 대한 glutamate의 작용은 NMDA 수용체의 자극에 의한 것으로 사료된다. Exposure of dissociated cultures from fetal rat brainstem to glutamate for upto 6 h decreased cellular contents of 5-hydroxytryptamine and 5-hydroxyindoleacetic acid in a concentration- and time-dependent manner. In addition, glutamate induced lactate dehydrogenase leakage. Tetrodotoxin did not block the effects induced by glutamate. MK-801 $(1{\mu}M)$, an N-methyl-D-aspartate (NMDA) channel blocker, but not 6-cyano-2,3-dihydroxy-7-nitro-quinoxazoline $(CNQX;\;3{\mu}M)$, a non-NMDA receptor antagonist, blocked glutamate-induced effects, indicating that these glutamate-induced responses are mediated through NMDA receptors.

Serotonin Synthesis and Metabolism in Dissociated Cultures of Fetal Rat Brainstem

김영희,송동근,위명복,송준호,최연식,Kim, Yung-Hi,Song, Dong-Keun,Wie, Myung-Bok,Song, Joon-Ho,Choi, Yeun-Sik The Korean Society of Pharmacology 1990 대한약리학잡지 Vol.26 No.1

본 연구에서는 흰쥐 태아 뇌간의 일차 세포배양을 이용하여 중추 serotonin(5-HT) 신경세포의 연구에 적합한 in vitro 모델을 확립하고, 여기에서 5-HT 대사의 전반적인 과정을 살펴보고자 하였다. 배양세포의 5-HT 및 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA)함량을 high performance liquid chromatography-electrochemical detection (HPLC-EC)방법 으로 측정함으로써 흰쥐태아(태령 14-15일)뇌간으로 부터 얻은 5-HT 신경세포가 배양상에서 2주까지 발달함을 추적할 수 있었고 아울러 이들 세포에서 5-HT의 합성, 저장, 대사의 각 과정을 몇가지 약물들을 이용하여 확인하였다. 배양 14일에 5-HT의 함량이 13ng/mg protein으로서 성숙한 흰쥐 뇌속에 존재하는 5-HT의 값과 유사하였다. 5-HT 합성의 속도조절효소인 tryptophan hydroxylase(TPH)의 상경적 억제제인 p-chlorophenylalanine (PCPA)처리시 aromatic L-amino acid decarboxylase (AADC)억제제인 3-hydroxybenzylhydrazine NSD 1015보다 5-HT 및 5-HIAA 함량을 더 많이 감소시켰다. TPH의 기질인 tryptophan은 5-HT의 합성을 현저히 (200%) 증가시켰으며 이 증가는 PCPA로 상당히 둔화되었다. 5-HIAA의 변화도 유사한 양상을 보였다. 5-hydroxytryptophan처리시 5-HT 및 5-HIAA 함량이 현저히 증가하였으며 이 증가는 NSD 1015로 거의 차단되었다. 5-HT 대사 경로인 monoamine oxidase (MAO)의 비특이적 억제제인 pargyline과 MAO A의 특이적 억제제인 LY-51641을 처리한 결과 5-HT 함량은 각각 대조군의 295% 및 140%로 증가하여 pargyline이 LY-51641보다 현저한 작용을 나타내었다. 그러나 5-HIAA의 함량은 반대로 현저히 감소하여 pargyline 및 LY-51641에 의해서 각각 대조군의 50% 및 40%의 함량을 나타내었다. 이상의 결과로 보아 5-HT 신경세포는 일차 세포배양상에서 활발한 5-HT대사가 이루어짐을 HPLC-EC 방법으로 확인할 수 있었으며 따라서 본 in vitro system은 중추 5-HT 신경세포에 대한 전반적인 약리 및 독성 연구에 매우 유용하게 사용될 수 있다고 사료된다. We established an in vitro system of central serotonergic neurons by culturing dissociated rat embryonic (El4) brainstem cells to 14 days in vitro and monitored the serotonergic neuronal growth by measuring 5-hydroxytryptamine (5-HT) and 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) contents in the cells with hish performance liquid chromatography with electrochemical detection (HPLC-EC). We studied also tile effects of various drugs on the contents of 5-HT and 5-HIAA, confirming in vivo reports. The 5-HT content (13 ng/mg protein) and 5-HT turnover rate (17 pmol/mg protein/h) at 14 days in vitro were in good agreement with those reported in the adult rat brain. The 5-HT content was more easily depleted with p-chlorophenylalanine, a tryptophan hydroxylase inhibitor than with NSD 1015 (3-hydroxybenzylhydrazine), an aromatic L-amino acid decarboxylase (AADC) inhibitor. Incubation of the cultures with tryptophan or 5-hydroxytryptophan increased the rate of serotonin formation implying that neither tryptophan hydroxylase nor AADC is saturated with its amino acid substrate in this in vitro system . The 5-HT content was depleted by reserpine. The 5-HT and 5-HIAA contents were increased and decreased, respectively, by monoamine oxidase inhibitors. All the above results indicate that the biochemical properties of the central serotonergic neurons in this culture system reflect reliably those of central serotonergic neurons in vivo. We suggest that measuring 5-HT and 5-HIAA contents in the primary cultured dissociated brainstem-cells with HPLC-EC is useful in the study of pharmacology as well as toxicolgy of the central serotonergic neurons.

6-Hydroxydopamine 유발 SH-SY5Y 세포주 손상에 대한 resveratrol의 신경보호 효과

장건천,김형춘,위명복,Chang, Geon-Cheon,Kim, Hyoung-Chun,Wie, Myung-Bok 대한수의학회 2014 大韓獸醫學會誌 Vol.54 No.1

Parkinson's disease is known to exhibit progressive degeneration of the dopaminergic neurons in the substantia nigra via inhibition of glutathione metabolism. It is well known that 6-Hydroxydopamine (6-OHDA) induces Parkinson's disease-like symptoms, while resveratrol (3,5,4'-trihydroxystilbene) has been shown to have anti-inflammatory and antioxidant effects. In the present study, we investigated the neuroprotective effects of resveratrol, a phytoalexin found in grapes and various plants, on 6-OHDA-induced cell damage to the SH-SY5Y human neuroblastoma cell line. Resveratrol (5 and 10 ${\mu}M$) inhibited 6-OHDA (60 ${\mu}M$)-induced cytotoxicity in SH-SY5Y cells and induced a reduction of the number of apoptotic nuclei caused by 6-OHDA treatment. Additionally, the total apoptotic rate of cells treated with both resveratrol (10 ${\mu}M$) and 6-OHDA (60 ${\mu}M$) was less than that of 6-OHDA treated cells. Resveratrol also dose-dependently (1, 5 and 10 ${\mu}M$) scavenged reactive oxygen species (ROS) induced by 6-OHDA in SH-SY5Y cells and prevented depletion of glutathione in response to the 6-OHDA-induced cytotoxicity in the glutathione assay. Overall, these results indicate that resveratrol exerts a neuroprotective effect against 6-OHDA-induced cytotoxicity of SH-SY5Y cells by scavenging ROS and preserving glutathione.

Hypoglycemic Effects of Atractylodis Rhizoma in Rats with Streptozotocin-Induced Hyperglycemia

김영희,송동근,위명복,Kim, Yung-Hi,Song, Dong-Keun,Wie, Myung-Bok The Korean Society of Pharmacology 1988 대한약리학잡지 Vol.24 No.1

창출(Atractylodis Rhizoma)은 예로부터 건위목적으로 사용되어 온 생약중의 하나로서 실험동물에서는 혈당강하 작용이 있다고 알려져 있다. 그러므로 본 실험에서는 정상 및 streptozotocin(SZ)으로 고혈당을 유발시킨 흰쥐를 사용하여 Atractylodes chinensis의 수용성 추출물이 혈당에 미치는 영향을 단기간 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 정상 흰쥐에 창출의 수용성 추출물을 투여한 후 혈당치에는 영향을 미치지 않았으나 혈청cholesterol치는 일시적인 감소를 나타내었다. 2. SZ로 고혈당을 유발시킨 흰쥐에 창출의 수용성 추출물을 투여한 후 1일, 3일 및 8일째는 용량 비례적으로 유의하게 혈당감소 및 혈중 insulin 농도의 증가를 나타내었다. 3. SZ 투여로 인한 cholesterol수준의 증가는 창출의 수용성 추출물을 투여한 후 1일, 3일 및8일째 억제되었으며, 8일째 감소되었던 혈청 amylase 활성도는 추출물 투여 후 정상 수준에 가깝게 회복되었다. 4. 24시간 뇨량 변화에서는 창출의 수용성 추출물 투여 후 1일 및 3일째 유의한 뇨량 감소를 나타내었고, 뇨당변화에서는 3일 및 8일째 혈당 감소와 비례하여 유의한 뇨당 감소를 보여 주었다. 5. SZ 투여로 인한 간장내 glycogen 함량의 감소 및 glucose-6-phosphatase 활성의 증가는 창출의 수응성추출물 투여로 정상수준에 가깝게 회복되었다. 이상의 결과들을 종합하면 창출의 수용성추출물은 정상 흰쥐의 당대사에는 영향을 미치지 않는 것으로 여겨지며, SZ로 고혈당을 유발시킨 흰쥐에 있어서는 혈당 조절의 중심적 역할을 하는 insulin 홀몬의 분비를 증가시켜 당대사를 촉진시킴으로서 혈당 강하 효과를 나타내었을 것으로 사료된다. A single i.v. dose of streptozotocin (65 mg/kg) given to rats has produced a marked hyper-glycemia (>500 mg serum glucose/dl). Since the Atractylodis Rhizoma is known to have hypo-glycemic action, the water extracts of Atractylodis Rhizoma (ARWE) was given to the streptozotocin-induced (SZ) hyperglycemic rats. To determine whether ARWE has the anti-hyperglycemic effects, two different daily doses of ARWE (i.e.0.2 g/kg and 2.0 g/kg) were given orally to the SZ rats for up to 8 days. Thereupon, serum levels of glucose, insulin, amylase and cholesterol were determined on days 1, 3 and 8, following the initial and repeated daily administrations of ARWE. On day 8, glycogen content and glucose-6-phosphatase activity in the liver were assayed. Results showed that ARWE decreased the serum glucose levels, which had been markedly elevated by the SZ pre-treatment. In support of this, the serum insulin level, which had been quickly lowered by the SZ pre-treatment $(20{\mu}U/ml)$, was quickly elevated in the ARWE dose dependent manner that, at 2.0 g/kg ARWE, the serum insulin level was increased $(20{\mu}U/ml)$ above the normal level $(42{\mu}U/ml)$. Also, the serum amylase level, which was steadily decreasing after the SZ pre-treatment, was restored to the normal level folowing 8 day of ARWE (2.0 g/kg) treatment. Hepatic glycogen content and glucose-6-phosphatase activity, which decreased and increased, respectively in the 52 treatment group, were restored toward the normal level in SZ plus ARWE group.

Glucose Modulation of Release of Endogenous Catecholamines from Hypothalamic Fragments in Vitro

정전섭,황형식,위명복,송동근,김용식,김영희,Jung, Jun-Sub,Hwang, Hyung-Sik,Wie, Myung-Bok,Song, Dong-Keun,Kim, Yong-Sik,Kim, Yung-Hi The Korean Society of Pharmacology 1993 대한약리학잡지 Vol.29 No.2

시상하부 조각에서 카테콜아민의 분비에 대한 포도당의 영향을 관찰하였다. 카테콜아민의 기초분비는 포도당의 농도$(5{\sim}30mM)$에 반비례하였다. Tetrodotoxin $(10\;{\mu}M)$의 존재하에서 카테콜아민의 기초분비에 대한 포도당의 억제 작용은 대부분 유지되었으나, 도파민에 대한 30 mM 포도당의 억제 작용은 거의 봉쇄되었다. Tetrodotoxin $(10\;{\mu}M)$과 desipramine $(3\;{\mu}M)$의 존재하에서는 카테콜아민의 기초분비에 대한 포도당의 영향이 없었다. 이상의 결과는 포도당이 transsynaptic action 뿐 아니라 카테콜아민 신경세포 말단에 대한 직접 작용을 통하여 카테콜아민의 분비를 조절할 것임을 시사한다. 카테콜아민의 분비에 대한 포도당의 조절작용은 당뇨상태에서의 시상하부 카테콜아민 대사의 변화를 적어도 부분적으로는 설명할 수 있으리라 사료된다. Effects of glucose on the catecholamine release from the hypothalamic fragments in vitro were studied. Basal release of catecholamines was inversely related to the concentrations $(5{\sim}30\;mM)$ of glucose in the incubation medium. Glucose did not affect the 30 mM $K{^+}-stimulated$ release of catecholamine. In the presence of tetrodotoxin $(10\;{\mu}M)$, the inhibitory effect of glucose on the basal release of catecholamines was largely persisted, but the inhibitory effect of 30 mM glucose on dopamine release was largerly blocked. In the presence of both tetrodotoxin $(10\;{\mu}M)$ and desipramine $(3\;{\mu}M)$, glucose failed to affect the basal catecholamine release. The results suggest that glucose modulates the catecholamine release through a direct action on the catecholaminergic nerve terminals, as well as through a trans-synaptical action. The glucose-modulation of the catecholamine release may explain, at least in part, the diabetes-induced changes in the hypothalamic catecholamine metabolism.

흰쥐태 뇌간의 배양에서 Glutamate에 의한 Serotonin의 고갈

박상욱(Sang-Wook Park),위명복(Myung-Bok Wie),송동근(Dong-Keun Song),김용식(Yong-Sik Kim),김영희(Yung-Hi Kim) 대한약리학회 1993 대한약리학잡지 Vol.29 No.2

Exposure of dissociated cultures from fetal rat brainstem to glutamate for upto 6 h decreased cellular contents of 5-hydroxytryptamine and 5-hydroxyindoleacetic acid in a concentration- and time-dependent manner. In addition, glutamate induced lactate dehydrogenase leakage. Tetrodotoxin did not block the effects induced by glutamate. MK-801 (1μM), an N-methyl-D-aspartate (NMDA) channel blocker, but not 6-cyano-2,3-dihydroxy-7-nitro-quinoxazoline (CNQX; 3μM), a non-NMDA receptor antagonist, blocked glutamate-induced effects, indicating that these glutamate-induced responses are mediated through NMDA receptors. 흰쥐태 뇌간의 세포를 배양하여 glutamate에 6시간까지 노출시 glutamate의 농도 및 노출 시간에 의존적으로 세포내 5-HT 및 5-HIAA의 함량이 감소하였고, 배양액으로 LDH의 유출이 증가하였다. Tetrodotoxin은 glutamate의 작용을 차단하지 못하였다. NMDA 수용체 통로 봉쇄제인 MK-801에 의해 glutamate의 작용이 효과적으로 차단되었고, non-NMDA 길항제인 CNQX는 효과가 없었으므로, serotonin 신경세포에 대한 glutamate의 작용은 NMDA 수용체의 자극에 의한 것으로 사료된다.