Nam, Gun He;Wee, Ji-Hyang;Kim, Sang Yung;Baek, Ji-Young;Kim, Young Min
Journal of Life Science
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v.29
no.10
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pp.1152-1158
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2019
Rudbeckia laciniata var. hortensis Bailey is used in home remedy for colic and gastritis in South Korea. Although Rudbeckia laciniata var. hortensis Bailey is used extensively for home remedies, no single study on its efficacy exists. In this study, we investigated the anti-obesity effects of Rudbeckia laciniata var. hortensis Bailey. The anti-obesity effect of a 70% ethanol extract from Rudbeckia laciniata var. hortensis Bailey on the differentiation of 3T3-L1 pre-adipocytes to adipocytes was investigated with an Oil Red O assay, western blot analysis, and mRNA analysis. Compared to the control (only treated with DM), the 70% ethanol extract of Rudbeckia laciniata var. hortensis Bailey significantly inhibited adipocyte differentiation and intracellular triglyceride (TG) levels at a concentration of $100{\mu}g/ml$. To determine how the TG content was reduced, we measured the level of protein and mRNA expression of obesityrelated agents, such as peroxisome proliferators-activated receptor ${\gamma}$ ($PPAR{\gamma}$), CCAAT/enhancer- binding protein ${\alpha}$ ($C/EBP{\alpha}$), AMP-activated protein kinase (AMPK) phosphorylation, LPL, and FAS. As a result, the 70% ethanol extract of Rudbeckia laciniata var. hortensis Bailey significantly increased the expression of AMPK and decreased the expression of genes related to adipogenesis and fat storage, such as $PPAR{\gamma}$, $C/EBP{\alpha}$, LPL, and FAS.
Ali, Akhtar;Kim, Min Jun;Kim, Min Young;Lee, Han Ju;Roh, Gu Seob;Kim, Hyun Joon;Cho, Gyeong Jae;Choi, Wan Sung
Anatomy and Cell Biology
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v.51
no.4
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pp.274-283
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2018
Hyper-O-GlcNAcylation is a general feature of cancer which contributes to various cancer phenotypes, including cell proliferation and cell growth. Quercetin, a naturally occurring dietary flavonoid, has been reported to reduce the proliferation and growth of cancer. Several reports of the anticancer effect of quercetin have been published, but there is no study regarding its effect on O-GlcNAcylation. The aim of this study was to investigate the anticancer effect of quercetin on HeLa cells and compare this with its effect on HaCaT cells. Cell viability and cell death were determined by MTT and terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated deoxyuridine triphosphate nick-end labelling assays. O-GlcNAcylation of AMP-activated protein kinase (AMPK) was examined by succinylated wheat germ agglutinin pulldown and immunoprecipitation. Immunofluorescence staining was used to detect the immunoreactivitiy of O-linked N-acetylglucosamine transferase (OGT) and sterol regulatory element binding protein 1 (SREBP-1). Quercetin decreased cell proliferation and induced cell death, but its effect on HaCaT cells was lower than that on HeLa cells. O-GlcNAcylation level was higher in HeLa cells than in HaCaT cells. Quercetin decreased the expression of global O-GlcNAcylation and increased AMPK activation by reducing the O-GlcNAcylation of AMPK. AMPK activation due to reduced O-GlcNAcylation of AMPK was confirmed by treatment with 6-diazo-5-oxo-L-norleucine. Our results also demonstrated that quercetin regulated SREBP-1 and its transcriptional targets. Furthermore, immunofluorescence staining showed that quercetin treatment decreased the immunoreactivities of OGT and SREBP-1 in HeLa cells. Our findings demonstrate that quercetin exhibited its anticancer effect by decreasing the O-GlcNAcylation of AMPK. Further studies are needed to explore how quercetin regulates O-GlcNAcylation in cancer.
Hyperglycemia in type 2 diabetes can be alleviated by promoting cellular glucose uptake. Betulinic acid (3β,-3-hydroxy-lup-20(29)-en-28-oic acid) is a pentacyclic lupane-type triterpenoid compound. Although there have been studies on the antidiabetic activity of betulinic acid, studies on cellular glucose uptake are lacking. We investigated the effects of betulinic acid on glucose uptake and its mechanism of action in 3T3-L1 adipocytes. Betulinic acid significantly stimulated glucose uptake in 3T3-L1 adipocytes by increasing the phosphorylation of the insulin receptor substrate 1-tyrosine (IRS-1tyr) in the insulin signaling pathway, which in turn stimulated the activation of phosphoinositide 3-kinase (PI3K) and the phosphorylation of protein kinase B (Akt). The activation of PI3K and Akt by betulinic acid translocated glucose transporter 4 to the plasma membrane (PM-GLUT4), thereby increasing the expression of PM-GLUT4 and thus stimulating cellular glucose uptake. Betulinic acid also significantly increased the phosphorylation/activation of AMP-activated protein kinase (AMPK) and acetyl-CoA carboxylase. The activation of PI3K and AMPK by betulinic acid was confirmed using the PI3K inhibitor wortmannin and the AMPK inhibitor compound C. The increase in glucose uptake induced by betulinic acid was significantly decreased by wortmannin and compound C in the 3T3-L1 adipocytes. These results suggest that betulinic acid stimulates glucose uptake by activating PI3K and AMPK in 3T3-L1 adipocytes.
In this study, we evaluated the effects of Biochanin A on glucose uptake in C2C12 myotube. We found that Biochanin A significantly stimulated 2-[N-(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)amino]-2-deoxy-d-glucose (2-NBDG) uptake in a dose-dependent manner. In addition, AMPK and PPAR-gamma activities were markedly increased by Biochanin A in a dose-dependent manner. However, Akt, an insulin dependent signaling molecule, did not change by Biochanin A. These results suggest that Biochanin A stimulates glucose uptake via AMPK and PPAR-gamma pathways.
Jo, Hyun Kyun;Han, Min Ho;Hong, Su Hyun;Choi, Yung Hyun;Park, Cheol
Journal of Life Science
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v.25
no.3
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pp.285-292
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2015
Citrus peel (CP) is used as a traditional herb with diverse beneficial pharmacological activities, such as anti-inflammatory, anti-oxidant, and anti-allergic effects. However, the anti-obesity effects of citrus peel are poorly defined. The aim of this study was to evaluate ethanol extracts of citrus peel (EECP) for its adipocyte differentiation and adipogenesis in 3T3-L1 preadipocytes. The aim of this study was to evaluate an EECP for its adipocyte differentiation and adipogenesis in 3T3-L1 preadipocytes. Treatment with EECP significantly suppressed the terminal differentiation of 3T3-L1 preadipocytes in a dose-dependent manner, as confirmed by a decrease in lipid droplet number and lipid content and an accumulation of cellular triglyceride. EECP exhibited potential adipogenesis inhibition and downregulated the expression of pro-adipogenic transcription factors, such as sterol regulatory elementbinding protein-1c (SREBP-1c), peroxisome proliferator-activated receptor-γ (PPARγ), CCAAT/enhancerbinding proteins α (C/EBPα) and C/EBPβ, and adipocyte expressed genes, such as adipocyte fatty acid binding protein (aP2) and Leptin. In addition, EECP treatment effectively activated the AMP-activated protein kinase (AMPK) signaling pathway; however, compound C, a specific inhibitor of AMPK, significantly reduced the EECP-induced inhibition of adipogenesis. Taken together, these results indicate EECP showed strong anti-obesity effects through the AMPK signaling pathway, and further studies will be needed to identify the active compounds that confer the anti-obesity activity of EECP.
Kim, Ji Hyun;Kim, Min Jeong;Park, Hye Sook;Kim, Young Sil;Cho, Eun Ju
Journal of Korean Medicine for Obesity Research
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v.19
no.2
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pp.89-96
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2019
Objectives: We investigated whether membrane free stem cell extract from adipose tissue (MFSCE) has anti-diabetic effect. Methods: To determine glucose uptake effect of MFSCE, we carried out glucose uptake assay in 3T3-L1 adipocytes. The regulatory mechanisms of MFSCE on glucose uptake were examined by Western blot analysis. Results: When MFSCE was treated to adipocytes at the concentration of 0.5, 1, 2.5, and 5 ㎍/mL, 2-deoxyglucose-6-phosphate uptake was elevated approximately 1.8-fold compared to cells not treated with MFSCE. It indicated that MFSCE enhances glucose uptake in 3T3-L1 adipocytes. In addition, MFSCE reduced phosphorylation of insulin receptor substrate-1 at serine 307 and induced Akt and glucose transporter 4 protein expressions that were related to insulin signaling. Furthermore, MFSCE regulated adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) pathway by increases of increase phosphorylation of AMPK and acetyl-CoA carboxylase that were related to AMPK pathway. Conclusions: These results indicated that MFSCE promotes glucose uptake via modulation of insulin signaling and AMPK pathway. Therefore, MFSCE could be a promising agent for treatment of diabetes mellitus.
AMP-activated protein kinase (AMPK), a heterotrimeric complex comprising a catalytic ${\alpha}$ subunit and regulatory ${\beta}$ and ${\gamma}$ subunits, has been primarily studied as a major metabolic regulator in various organisms, but recent genetic studies discover its novel physiological functions. The first animal model with no functional AMPK ${\gamma}$ subunit gene was generated by using Drosophila genetics. AMPK ${\gamma}$ flies demonstrated lethality with severe defects in cuticle formation. Further histological analysis found that deletion of AMPK ${\gamma}$ causes severe defects in cell polarity in embryo epithelia. The phosphorylation of nonmuscle myosin regulatory light chain (MRLC), a critical regulator of epithelial cell polarity, was also diminished in AMPK ${\gamma}$ embryo epithelia. These defects in AMPK ${\gamma}$ mutant epithelia were successfully restored by over-expression of AMPK ${\gamma}$. Collectively, these results suggested that AMPK ${\gamma}$ is a critical cell polarity regulator in metazoan development.
Increased oxidative stress by abnormal mitochondrial function can damage cell signal transduction and gene expression, and induce insulin resistance or diabetes. Autophagy, however, improve insulin resistance by clearance of malfunctioning mitochondria. Exercise also recovers the muscle dysfunction and degeneration by activating mitochondrial biogenesis. As it seems that exercise and autophagy might act as an orchestrated network to induce mitochondrial biogenesis, we investigated whether autophagy is involved in AMPK signal pathway stimulated by exercise or AICAR to increase mitochondrial biogenesis. And it showed that PGC-1 and mtTFA, but not autophagy marker LC3 mRNA expression were significantly increased by 6 hr of acute exercise. On the other hand, PGC-1 and mtTFA mRNA expression were upregulated by AICAR treatment to C2C12 myotube. However these genes were not inhibited by LC3 siRNA transfection. These results provide the evidence that autopahgy affects on mitochondrial biogenesis through different signal pathway from AMPK signal transduction.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.46
no.5
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pp.552-561
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2017
This study aimed to investigate glucose uptake mechanisms and metabolic mechanisms for absorbed glucose in HepG2 cells treated with Acanthopanax senticosus water extract (ASW). A colorimetric assay kit was used to measure polyphenol content, glucokinase (GK) activity, glucose uptake, glucose consumption in cell culture medium, and glycogen content. RT-PCR and western blotting were performed to examine changes in the expression levels of glucose transporter 2 (GLUT2), hepatocyte nuclear factor $1{\alpha}$ ($HNF-1{\alpha}$), phosphatidylinositol 3-kinase (PI3k), protein kinase B (Akt), phospho-AMP-activated protein kinase (AMPK), phosphoenolpyruvate carboxykinase, GK, and glycogen synthase kinase $3{\beta}$ ($GSK3{\beta}$). Increased glucose uptake upon ASW treatment was confirmed to result from increased expression of $HNF-1{\alpha}$, which is one of the transcription factors acting on the GLUT2 promoter. From the measurements of GK activity, we observed that ASW had an effect on glucose phosphorylation, and we also confirmed that increased AMPK phosphorylation promoted glycolysis and suppressed gluconeogenesis. We confirmed that the increase in glycogen upon ASW treatment was induced by activation of Akt by PI3k, followed by phosphorylation of $GSK3{\beta}$. This study demonstrates that ASW activates glucose metabolic mechanisms in liver cells and is therefore a potential candidate to alleviate diabetes.
Jie Ni;Aili Ye;Liya Gong;Xiafei Zhao;Sisi Fu;Jieya Guo
Nutrition Research and Practice
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v.18
no.4
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pp.479-497
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2024
BACKGROUND/OBJECTIVES: Activating brown adipose tissue (BAT) and browning of white adipose tissue (WAT) can protect against obesity and obesity-related metabolic conditions. Cryptotanshinone (CT) regulates lipid metabolism and significantly ameliorates insulin resistance. Adenosine-5'-monophosphate (AMP)-activated protein kinase (AMPK), a receptor for cellular energy metabolism, is believed to regulate brown fat activity in humans. MATERIALS/METHODS: The in vivo study included high-fat-fed obese mice administered orally 200/400 mg/kg/d CT. They were evaluated through weight measurement, the intraperitoneal glucose tolerance test (IPGTT), intraperitoneal insulin tolerance test (IPITT), cold stimulation test, serum lipid (total cholesterol, triglycerides, and low-density lipoprotein) measurement, hematoxylin and eosin staining, and immunohistochemistry. Furthermore, the in vitro study investigated primary adipose mesenchymal stem cells (MSCs) with incubation of CT and AMPK agonists (acadesine)/inhibitor (Compound C). Cells were evaluated using Oil Red O staining, Alizarin red staining, flow cytometry, and immunofluorescence staining to identify and observe the osteogenic versus adipogenic differentiation. Quantitative real-time polymerase chain reaction and the Western blot were used to observe related gene expression. RESULTS: In the diet-induced obesity mouse model mice CT suppressed body weight, food intake, glucose levels in the IPGTT and IPTT, serum lipids, the volume of adipose tissue, and increased thermogenesis, uncoupling protein 1, and the AMPK pathway expression. In the in vitro study, CT prevented the formation of lipid droplets from MSCs while activating brown genes and the AMPK pathway. AMPK activator enhanced CT's effects, while the AMPK inhibitor reversed the effects of CT. CONCLUSION: CT promotes adipose tissue browning to increase body thermogenesis and reduce obesity by activating the AMPK pathway. This study provides an experimental foundation for the use of CT in obesity treatment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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