LP-M, a Novel Butanol-Extracts Isolated from Liriope platyphylla, could Induce the Neuronal Cell Survival and Neuritic Outgrowth in Hippocampus of Mice through Akt/ERK Activation on NGF Signal Pathway

So He Nam(남소희),Sun Il Choi(최선일),Jun Seo Goo(구준서),Ji Eun Kim(김지은),Yoen Kyung Lee(이연경),In Sik Hwang(황인식),Hye Ryun Lee(이혜련),Young Ju Lee(이영주),Hong Gu Lee(이홍구),Young Whan Choi(최영환),Dae Youn Hwang(황대연) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.9

맥문동(Liriope platyphylla)은 동양의학에서 오래 동안 항염증제, 당뇨 혹은 비만 치료제, 그리고 신경세포활성화 약제로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 맥문동으로부터 NGF의 발현을 촉진하는 새로운 물질을 개발하고 이들의 작용기전을 밝히기 위하여 맥문동으로부터 13가지의 새로운 추출물을 확보하고 이들의 기능을 세포주와 마우스 실험을 통해 분석하였다. 그 결과, 상대적으로 세포독성이 낮고 NGF의 분비량이 많은 LP-E, LP-M, LP-M50, LP2E17PJ 등 4가지 추출물을 확보하였다. 또한 이들 중에서 LP2E17PJ를 제외한 3가지 추출물에 의해 분비된 NGF는 PC12세포의 neuritic outgrowth를 촉진하였다. 더불어 추출방법과 추출량의 측면에서 효과적인 LP-M을 C57BL/6 마우스에 2주간 투여하여 뇌조직에서 NGF mRNA의 발현을 확인하였다. LP-M은 오직 피질에서만 두 종류의 receptor 중에서 low affinity neceptor를 통한 억제신호를 전달하였으며, 해마에서는 유의적인 변화를 유도하지 못했다. 그러나 high affinity receptor를 통한 신호전달을 해마에서만 활성화 신호를 전달하였고 피질에서는 변화를 유도하지 못했다. 이러한 결과는 맥문동 추출물인 LP-M은 마우스 대뇌의 해마에서 high affinity receptor를 통한 신호전달을 통해 neuritic outgrowth를 촉진함을 확인하였다. Liriope platyphylla has been used in oriental medicine as an effective medical plant to improve symptoms of cough, sputum production, neurodegenerative disorders, obesity and diabetes for long time. In order to investigate the effects of novel extracts on nerve growth factors (NGF)-stimulated neuritic outgrowth, the alteration of NGF expression and NGF receptor signaling pathway were detected in neuroblastoma cells and C57BL/6 mice. Of a total of 13 novel extracts, 4 extracts (LP-E, LP-M, LP-M50, LP2E17PJ) showed high viability on MTT assay. Also, all of these extracts induced NGF secretion and NGF mRNA expression in neuroblastoma cells. However, the NGF-induced neuritic outgrowth from PC12 cells was only stimulated by LP-E, LP-M and LP-M50. Furthermore, we selected LP-M as a best candidate, based on method and amounts of extraction, in order to verify its effect in mice. C57BL/6 mice were treated with 50 mg/kg of LP-M for 2 weeks and the effects on NGF regulation were analyzed with various methods. The expression of NGF mRNA was significantly increased in LP-M treated mice compared to vehicle treated mice. Also, the signaling pathway of p75NTR was inhibited in the cortex by LP-M treatment, with no change in the hippocampus of brain. However, the signaling pathway of TrkA was dramatically activated in only hippocampus via LP-M treatment. Therefore, these results suggest that the novel four extracts of L. platyphylla may contribute to the regulation of NGF expression and secretion in neuronal cells. LP-M was especially considered to be an excellent candidate for a neurodegenerative disease-therapeutic drug.

LP9M80-H Isolated from Liriope platyphylla Could Help Alleviate Diabetic Symptoms via the Regulation of Glucose and Lipid Concentration

Ji Eun Kim(김지은),In Sik Hwang(황인식),Jun Seo Goo(구준서),So Hee Nam(남소희),Sun Il Choi(최선일),Hae Ryun Lee(이혜련),Young Ju Lee(이영주),Yoon Han Kim(김윤환),Se Jin Park(박세진),Nahm-Su Kim(김남수),Young Hwan Choi(최영환),Dae You 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.5

LP9M80-H는 맥문동(Liriope platyphylla)으로부터 메탄올과 헥산을 이용하여 추출한 새로운 추출물로서 ICR 마우스에서 인슐린분비를 촉진하며, 간과 뇌 조직에서 인슐린 신호경로를 활성화시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에 서는 LP9M80-H가 당뇨와 비만의 치료에 미치는 효과를 조사하기 위하여, OLETF 모델동물에 LP9M80-H를 2주간 투여한 후 당뇨와 비만과 관련된 주요인자의 변화를 관찰하였다. 비록 체중은 두 집단간에 차이가 없었으나 복부 지방량은 vehicle 투여군보다 LP9M80-H 투여군에서 적었다. 또한, 혈중 포도당농도는 LP9M80-H를 투여한 OLETF랫드가 대조군에 비하여 약간 낮았으나 인슐린의 농도는 유의적으로 크게 증가하였다. 혈청 내 3가지 주요 지질의 농도는 LP9M80-H를 투여한 OLETF 랫드에서 유의적으로 감소하였고, 지방의 산화를 촉진하는 아디포넥틴의 농도도 LP9M80-H를 투여한 OLETF 랫드에서 감소하였다. 더불어, 체내에 분비된 인슐린이 표적장기에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 간조직에서 인슐린 수용체와 인슐린 수용체기질(IRS)의 발현을 관찰하였으며, 이러한 2가지 단백질은 LP9M80-H를 투여한 OLETF 랫드에서 vehicle 투여군에 비해 유의미하게 감소하였다. 또한, 인슐린 신호경로의 다운스트림에 위치하는 포도당 수송체 중에서 Glut-2와 Glut-3 발현은 LP9M80-H를 투여한 OLETF 랫드에서 유의미하게 감소하는 반면에, Glut-4 발현은 일정하게 유지되었다. 따라서 이러한 결과는 LP9M80-H는 포도당항상성과 지질농도의 조절을 통하여 당뇨와 비만의 증상을 완화시키는데 기여할 것으로 사료된다. It was reported that the novel compounds (LP9M80-H) of Liriope platyphylla regulate glucose transporter (Glut) biosynthesis by activating the insulin-signaling pathway in the liver and brain of ICR mice. To investigate the therapeutic effects of LP9M80-H on the pathology of diabetes and obesity, alterations of key factors related to symptoms were analyzed in the Otsuka Long Evans Tokushima Fatty (OLETF) rats treated with LP9M80-H for 2 weeks. The abdominal fat masses in the LP9M80-H-treated group were lower than the vehicle-treated group, although there was no difference in body weight between the two groups. Additionally, when compared to the vehicle-treated group, LP9M80-H treatment induced a significant decrease in glucose levels and an increase in the insulin concentration in the blood of OLETF rats. A high level of insulin protein was also detected in pancreatic β cells of LP9M80-H-treated OLETF rats. A significant reduction in the concentration of lipids and adiponectin was detected only in LP9M80-H-treated OLETF rats. Furthermore, the expression of insulin receptor β and the insulin receptor substrate (IRS) was dramatically decreased in LP9M80-H-treated OLETF rats compared to the vehicle-treated group. Of the glucose transporters located downstream of the insulin-signaling pathway, glucose transporters (Glut) -2 and -3 were significantly decreased in LP9M80-H-treated OLETF rats, while the level of Glut-4 was maintained under all conditions. Therefore, these results suggest that LP9M80-H may contribute to relieving symptoms of diabetes and obesity through glucose homeostasis and regulation of lipid concentration.

γ-Secretase 활성억제단백질인 TMP21의 과발현이 신경세포주에서 NGF 수용체 신호전달과 정에 미치는 영향

Sun Il Choi(최선일),Seung Wan Jee(지승완),Youn Kyung Her(허윤경),Ji Eun Kim(김지은),So Hee Nam(남소희),In Sik Hwang(황인식),Hye Ryun Lee(이혜련),Jun Seo Goo(구준서),Young Ju Lee(이영주),Eon Pil Lee(이언필),Hae Wook Choi(최해욱),Hong 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.8

TMP21은 AD의 원인으로 작용하는 Aβ-42 펩타이드 생성에 중요한 γ-secretase 활성을 억제하는 p24 family에 속하는 type I 막 단백질이다. 본 연구에서는 TMP21이 세포의 성장과 분화에 중요한 NGF 수용체 신호전달과정에 미치는 영향을 분석하고자 인간의 TMP21 cDNA를 합성하고, CMV promoter 조절 하에 hTMP21를 클로닝하여, CMV/hTMP21 벡터를 제조하였다. 그리고 이들 벡터를 B35 neuroblastoma에서 과발현시킨 후 γ-secretase 구성단백질과 NGF 수용체 연관 단백질의 변화를 관찰하였다. 그 결과, 4종류의 γ-secretase 구성단백질의 발현은 vehicle transfectants보다 CMV/hTMP21 transfectants에서 유의적으로 감소하였다. 또한 NGF low affinity 수용체인 p75<SUP>NTR</SUP>과 downstream 단백질인 RhoA의 양은 NGF를 처리하지 않은 TMP21 transfectants에서 유의적으로 증가하였으나 NGF 처리에 의해 감소되었다. High affinity NGF 수용체인 TrkA의 인산화도 NGF 처리가 없는 경우 유의적으로 감소하였으나 NGF 처리에 의해 증가되었다. 또한 downstream 신호전달 과정 중에서 ERK의 인산화는 TrkA와 유사한 발현변화를 나타내었으나 Akt 인산화는 NGF의 처리에 의해 더욱 증가하였다. 이러한 결과는 TMP21이 neuroblastoma에서 NGF 수용체 신호전달과정를 조절하는 중요한 단백질로서 작용함을 제시하며, AD의 작용기전 연구에 중요한 기초자료를 제공할 것으로 사료된다. Transmembrane protein 21 (TMP21) is a member of the p24 cargo protein family and has been shown to modulate γ-secretase-mediated Aβ production which was specifically observed in the brains of subjects with Alzheimer’s disease (AD). In order to investigate whether TMP21 could affect nerve growth factor (NGF) receptor signaling pathway, the alteration of NGF receptors and their downstream proteins were detected in TMP21 over-expressed cells. CMV/hTMP21 vector used in this study was successfully expressed into TMP21 proteins in B35 cells after lipofectamin transfection. Expressed TMP21 proteins induced the down-regulation of γ-secretase complex components including Presenlin-1 (PS-1), PS-2, Nicastrin (NST), Pen-2 and APH-1. Also, the expression level of NGF receptor p75<SUP>NTR</SUP> and RhoA were significantly higher in CMV/hTMP21 transfectants than vehicle transfectants, while their levels returned to vehicle levels after NGF treatment. However, the phosphorylation of NGF receptor TrkA was dramtically decreased in NGF No-treated CMV/hTMP21 transfectants compared with vehicle transfectants, and increased in NGF treated CMV/hTMP21 transfectants. In TrkA downstream signaling pathway, the phosphorylation level of ERK was also decreased in CMV/hTMP21 transfectants, while the phosphorylation of Akt was increased in the same transfectants. Furthermore, NGF treatment induced the increase of phosphorylation level of Akt and ERK in CMV/hTMP21 transfectants. Therefore, these results suggested that over-expression of TMP21 may simultaneously induce the up-regulation of p75<SUP>NTR</SUP>/RhoA expression and the down-regulation of TrkA/ERK phosphorylation through the inhibition of γ-secretase activity.

Constitutive expression of cytochrome P450s and glutathion S-transferase isozyme in tissue of several inbred mice

황대연(Dae Youn Hwang),장인석(In Surk Jang),채갑용(Kab Ryong Chae),신동환(Dong Hwan Shin),황진희(Jin Hee Hwang),임채형(Chae Hung Lim),김연주(Yeon Ju Kim),김범진(Bum Jin Kim),구준서(Jun Seo Goo),김용규(Yong Kyu Kim),조정식(Jung Sik Ch 한국실험동물학회 2001 Laboratory Animal Research Vol.17 No.1