A2B adenosine receptor (A2BAR) is known to be the regulator of bone homeostasis, but its regulatory mechanisms in osteoclast formation are less well-defined. Here, we demonstrate the effect of A2BAR stimulation on osteoclast differentiation and activity by RANKL. A2BAR was expressed in bone marrow-derived monocyte/macrophage (BMM) and RANKL increased A2BAR expression during osteoclastogenesis. A2BAR stimulation with its specific agonist BAY 60-6583 was sufficient to inhibit the activation of ERK1/2, p38 MAP kinases and $NF-{\kappa}B$ by RANKL as well as it abrogated cell-cell fusion in the late stage of osteoclast differentiation. Stimulation of A2BAR suppressed the expression of osteoclast marker genes, such as c-Fos, TRAP, Cathepsin-K and NFATc1, induced by RANKL, and transcriptional activity of NFATc1 was also inhibited by stimulation of A2BAR. A2BAR stimulation caused a notable reduction in the expression of Atp6v0d2 and DC-STAMP related to cell-cell fusion of osteoclasts. Especially, a decrease in bone resorption activity through suppression of actin ring formation by A2BAR stimulation was observed. Taken together, these results suggest that A2BAR stimulation inhibits the activation of ERK1/2, p38 and $NF-{\kappa}B$ by RANKL, which suppresses the induction of osteoclast marker genes, thus contributing to the decrease in osteoclast cell-cell fusion and bone resorption activity.
As it has been reported that the depolarization-induced norepinephrine (NE) release is modulated by activation of presynaptic $A_1$-adenosine heteroreceptor and various lines of evidence indicate that $A_2$-adenosine receptor also presents in hippocampus, and that the adenosine effect is magnesium dependent, the present study was undertaken to delineate the role of adenosine receptors in the modulation of hippocampal NE release. Slices from the rat hippocampus were equilibrated with $[^3H]-NE$ and the release of the labelled product, $[^3H]-NE$, was evoked by electrical stimulation (3 Hz, 5 V $cm^{-1}$, 2 ms, rectangular pulses), and the influence of various agents on the evoked tritium outflow was investigated. $N^6-cyclo-pentyladenosine$ (CPA), in concentrations ranging from 0.1 to 10 ${\mu}M$, decreased the $[^3H]-NE$ release in a dose-dependent manner without changing the basal rate of release, and these effects were significantly inhibited by 8-cyclopentyl-1,3-dipropylxanthine (DPCPX, 2 ${\mu}M$) treatment. When the magnesium concentration was reduced to 0.4 mM or completely removed, the evoked NE release increased along with decreased basal rate of release. In contrast, increasing the magnesium concentrations to 2.4 and 4 mM, decreased the evoked NE release. The CPA effects on evoked NE release were reducedby magnesium removal, but potentiated by 2.4 mM magnesium in the medium. 5-(N-cyclopropyl)-carboxamodiadenosine (CPCA, 1 & 10 ${\mu}M$), an $A_2$-agonist, decreased the evoked tritium outflow, and this effect was also abolished by DPCPX pretreatment. CGS, a powerful $A_2$-agonist, did not affect the evoked NE release. However, the effects of CPCA and CGS on evoked NE release were significantly increased by pretreatment of DPCPX in the magnesium-free medium. These results indicate that inhibitory effect of $A_1$-adenosine receptor on NE release is magnesium-dependent, and $A_2$-receptor may be present in the rat hippocampus.
Oroxylin A is a flavone isolated from a medicinal herb reported to be effective in reducing the inflammatory and oxidative stresses. It also modulates the production of brain derived neurotrophic factor (BDNF) in cortical neurons by the transactivation of cAMP response element-binding protein (CREB). As a neurotrophin, BDNF plays roles in neuronal development, differentiation, synaptogenesis, and neural protection from the harmful stimuli. Adenosine $A2_A$ receptor colocalized with BDNF in brain and the functional interaction between $A2_A$ receptor stimulation and BDNF action has been suggested. In this study, we investigated the possibility that oroxylin A modulates BDNF production in cortical neuron through the regulation of $A2_A$ receptor system. As expected, CGS21680 ($A2_A$ receptor agonist) induced BDNF expression and release, however, an antagonist, ZM241385, prevented oroxylin A-induced increase in BDNF production. Oroxylin A activated the PI3K-Akt-GSK-$3{\beta}$ signaling pathway, which is inhibited by ZM241385 and the blockade of the signaling pathway abolished the increase in BDNF production. The physiological roles of oroxylin A-induced BDNF production were demonstrated by the increased neurite extension as well as synapse formation from neurons. Overall, oroxylin A might regulate BDNF production in cortical neuron through $A2_A$ receptor stimulation, which promotes cellular survival, synapse formation and neurite extension.
The regulations of renal function and renin release are influenced by neural, humoral and physical factors. During the last decade, considerable progress has been made in the identification and characterization of these extrinsic renal control systems. Mechanisms intrinsic to the kidney are also important for renal function. These include the autoregulation of blood flow, and the local control of renin secretion. Fundamental questions regarding the mechanism of these intrinsic controls remain unanswered. Recently, endogenous renal adenosine has been claimed to influence the tubuloglomerular feedback control and renin release. Two subclasses of adenosine receptors $A_1{\;}and{\;}A_2$ have been described. The present experiment was carried out to evaluate the effects of $N_6-cyclohexyladenosine$$(CHA,{\;}A_1{\;}selective)$ and 5'-N-ethylcarbox-amide adenosine $(NECA,{\;}A_2{\;}selective)$ on the renal function and renin release in the unanesthetized rabbit. Intra-renal arterial infusion of NECA $(0.3{\sim}10.0n{\;}mole/min/rabbit)$ or CHA $(0.03{\sim}10.0n{\;}mole/min/rabbit)$ caused a prompt and dose-dependent decrease in urine volume, glomerular filtration rate (GFR), renal plasma flow (RPF), filtration fraction (FF), electrolyte excretion and free water clearance $(CH_2O)$, the effect being much more profound with CHA than with NECA. The NECA infusion resulted in a profound decrease of systemic blood pressure, but the CHA infusion did not. Both NECA and GHA infusions caused a prompt and dose-dependent decrease in renin secretion rate, again the effect being greater with CHA than with NEGA. These results suggest that both $A_1{\;}and{\;}A_2$ adenosine receptors may be involved in the intrinsic control of renal function and renin release, and that the $A_1$ receptors plays a more important role than the $A_2$ receptor in the regulation of renal fnction.
In this study, we attempted to isolate novel mast cell-stimulating molecules from Staphylococcus aureus. Water-soluble extract of S. aureus cell lysate strongly induced human interleukin-8 in human mast cell line-1 and mouse interleukin-6 in mouse bone marrow-derived mast cells. The active molecule was purified to homogeneity through a $C_{18}$ reverse phase HPLC column. By determination of its structure by MALDITOF and $^1H$- and $^{13}C$-NMR, adenosine was revealed to be responsible for the observed cytokine induction activities. Further studies using 8-sulfophenyl theophylline, a selective adenosine receptor blocker, verified that purified adenosine can induce interleukin-8 production via adenosine receptors on mast cells. Moreover, adenosine was purified from S. aureus-engulfed RAW264.7 cells, a murine macrophage cell line, used to induce phagocytosis of S. aureus. These results show a novel view of the source of exogenous adenosine in vivo and provide a mechanistic link between inflammatory disease and bacterial infection.
Adenosine (Ado) is an important mediator of the endogenous defense against ischemia-induced injury in the heart. The action of Ado is mediated by activation of G protein-gated inwardly rectifying $K^+$ (GIRK) channels. In turn, GIRK channels are inhibited by reducing phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate ($PIP_2$) through Gq protein-coupled receptors (GqPCRs). We previously found that GIRK channels activated by acetylcholine, a muscarinic M2 acetylcholine receptor agonist, are inhibited by GqPCRs in a receptor-specific manner. However, it is not known whether GIRK channels activated by Ado signaling are also regulated by GqPCRs. Presently, this was investigated in mouse atrial myocytes using the patch clamp technique. GIRK channels were activated by $100\;{\mu}M$ Ado. When Ado was repetitively applied at intervals of 5~6 min, the amplitude of second Ado-activated GIRK currents ($I_{K(Ado)}$) was $88.3{\pm}3.7%$ of the first $I_{K(Ado)}$ in the control. Pretreatment of atrial myocytes with phenylephrine, endothelin-1, or bradykinin prior to a second application of Ado reduced the amplitude of the second $I_{K(Ado)}$ to $25.5{\pm}11.6%$, $30.5{\pm}5.6%$, and $96.0{\pm}2.7%$, respectively. The potency of $I_{K(Ado)}$ inhibition by GqPCRs was different with that observed in acetylcholine-activated GIRK currents ($I_{K(ACh)}$) (endothelin-1>phenylephrine>bradykinin). $I_{K(Ado)}$ was almost completely inhibited by $500\;{\mu}M$ of the $PIP_2$ scavenger neomycin, suggesting low $PIP_2$ affinity of $I_{K(Ado)}$. Taken together, these results suggest that the crosstalk between GqPCRs and the Ado-induced signaling pathway is receptor-specific. The differential change in $PIP_2$ affinity of GIRK channels activated by Ado and ACh may underlie, at least in part, their differential responses to GqPCR agonists.
Kim, Young-Hoon;Kim, Chan-Hyung;Kim, Gi-Tae;Choi, Hong;Park, Jong-Wan;Kim, Myung-Suk
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제3권1호
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pp.53-57
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1999
The activities of myocardial antioxidant enzymes are known to increase in the hearts preconditioned with the brief episodes of ischemia. This study was undertaken to elucidate the possible involvement of adenosine in the stimulation of myocardial catalase induced by the brief regional ischemia in rabbit hearts. Coronary artery descending the middle anterior wall of left ventricle was occluded for 15 min, followed by 1 hr of reperfusion. Upon reperfusion after the brief ischemia, the activity of catalase increased significantly in both ischemic and non-ischemic parts of myocardium. Pretreatment of the heart with theophylline, a non-specific adenosine receptor blocker, completely abolished the increase of catalase activity in both the ischemic and non-ischemic regions of myocardium. On the other hand, the administration of exogenous adenosine instead of the ischemia failed to increase the catalase activity in in vivo hearts. Moreover, adenosine infusion did not affect the catalase activity in the isolated, perfused hearts either. These results suggest that the endogenous adenosine released from the ischemic myocardium is involved in the activation of catalase induced by brief ischemia, but that adenosine may not be a final direct activator of cellular catalase in the myocardium.
Streptozotocin으로 당뇨병을 유발시킨 흰쥐를 모델로 하여 당뇨병으로 인한 인슐린의 antilipolytic action을 매개하는 insulin-sensitive cyclic nucleotide phosphodiesterase의 역할의 변화 가능성을 연구하였다. 흰쥐의 epididymal adipose tissue로부터 분리한 지방세포를 여러 약물과 toxin으로 전처치한 다음, insulin을 처치 또는 처치하지 않고 $37^{\circ}C$에서 15분 동안 incubation하였다. 그리고 나서 differential centrifugation으로 3 fractions로 분리한 다음 cAMP phosphodiesterase activity를 assay하였다. Insulin에 의한 PDE activities의 증가는 당뇨병군과 대조군 모두 crude microsomal (P2) fraction에서만 볼 수 있었다. P2 fraction을 2 nM insulin, $100\;{\mu}M$ isoproterenol, 또는 두 약물을 함께 처치하여 나타난 maximal effect는 두 군 모두에서 유의한 차이가 없었다. 그러나 basal PDE activities는 당뇨병균이 대조군에 비해 증가한 것으로 나타났다. 당뇨병군의 P2 fraction의 insulin-sensitive PDE activities는 $A_{1}$ adenosine receptor agonist 인 PIA에 의해서 영향을 받지 않은 반면, 대조군의 경우 PIA에 의해 basal PDE activities와 같게 감소하였다. 그리고 지방세포의 pertussis toxin에 대한 sensitivity는 당뇨병군이 대조군보다 더욱 민감하였다. 그러나 cholera toxin에 대한 sensitivity는 당뇨병군과 대조군 사이에 큰 차이를 볼 수 없었다. 이러한 결과로 보아 streptozotocin으로 당뇨병을 유발시킨 흰쥐의 지방세포에서, adenosine receptor와 같은 inhibitory receptor를 경유한 signalling의 감소는 $G_{i}$ proteins의 소실 또는 기능의 감소와 관련이 있으며, 또한 basal state에서 insulin-dependent PDE의 활성을 증가시키는 것으로 사료된다.
Platelet activation is essential for hemostatic process on blood vessel damage. However, excessive platelet activation can cause some cardiovascular diseases including atherosclerosis, thrombosis, and myocardial infarction. Scoparone is commonly encountered in the roots of genus Artemisia or Scopolia, and has been studied for its potential pharmacological properties including immunosuppression and vasorelaxation, but antiplatelet effects of scoparone have not been reported yet. We investigated the effect of scoparone on human platelet activation prompted by an analogue of thromboxane A2, U46619. As the results, scoparone dose-dependently increased cyclic adenosine monophosphate (cAMP) levels as well as cyclic guanosine monophosphate (cGMP) levels, both being aggregation-inhibiting molecules. In addition, scoparone strongly phosphorylated inositol 1, 4, 5-triphosphate receptor (IP3R) and vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP), substrates of cAMP dependent kinase and cGMP dependent kinase. Phosphorylation of IP3R by scoparone resulted in inhibition of Ca2+ mobilization in calcium channels in a dense tubular system, and phosphorylation of VASP by scoparone led to an inability of fibrinogen being able to bind to αIIb/β3. Finally, scoparone inhibited thrombin-induced fibrin clotting, thereby reducing thrombus formation. Therefore, we suggest that scoparone has a strong antiplatelet effect and is highly probable to prevent platelet-derived vascular disease.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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