Lee, Ji Young;Jee, Su Bean;Park, Won Young;Choi, Yu Jin;Kim, Bokyung;Kim, Yoon Hee;Jun, Do Youn;Kim, Young Ho
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제24권12호
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pp.1654-1663
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2014
To examine the effect of tumor suppressor protein p53 on the antitumor activity of 2-methoxyestradiol (2-MeO-$E_2$), 2-MeO-$E_2$-induced cell cycle changes and apoptotic events were compared between the human colon carcinoma cell lines HCT116 ($p53^{+/+}$) and HCT116 ($p53^{-/-}$). When both cell types were exposed to 2-MeO-$E_2$, a reduction in the cell viability and an enhancement in the proportions of $G_2/M$ cells and apoptotic sub-$G_1$ cells commonly occurred dose-dependently. These 2-MeO-$E_2$-induced cellular changes, except for $G_2/M$ arrest, appeared to be more apparent in the presence of p53. Immunofluorescence microscopic analysis using anti-${\alpha}$-tubulin and anti-lamin B2 antibodies revealed that after 2-MeO-$E_2$ treatment, impaired mitotic spindle network and prometaphase arrest occurred similarly in both cell types. Following 2-MeO-$E_2$ treatment, only HCT116 ($p53^{+/+}$) cells exhibited an enhancement in the levels of p53, p-p53 (Ser-15), $p21^{WAF1/CIP1}$, and Bax; however, the Bak level remained relatively constant in both cell types, and the Bcl-2 level decreased only in HCT116 ($p53^{+/+}$) cells. Additionally, mitochondrial apoptotic events, including the activation of Bak and Bax, loss of ${\Delta}{\psi}m$, activation of caspase-9 and -3, and cleavage of lamin A/C, were more dominantly induced in the presence of p53. The Bak-specific and Bax-specific siRNA approaches confirmed the necessity of both Bak and Bax activations for the 2-MeO-$E_2$-induced apoptosis in HCT116 cells. These results show that among 2-MeO-$E_2$-induced apoptotic events, including prometaphase arrest, up-regulation of Bax level, down-regulation of Bcl-2 level, activation of both Bak and Bax, and mitochondria-dependent caspase activation, the modulation of Bax and Bcl-2 levels is the target of the pro-apoptotic action of p53.
피부 손상은 주로 자외선, 열, 담배 등과 같은 환경적 요인으로부터 초래되는데, 이는 활성산소종의 과생성으로 인한 피부노화와 연관이 있는 것으로 알려져 있다. 돌배(Pyrus pyrifolia NAKAI)는 전 세계적으로 많이 소비되는 과일로써 항암, 항산화, 항염증효과가 알려져 있다. 본 연구에서는 돌배나무잎 추출물(Pyrus pyrifolia leaf extract, PPE)의 ultraviolet B (UVB)스트레스에 대한 피부 섬유아세포 보호효과를 검증하였다. Lactate dehydrogenase assay와 DCF-DA를 이용한 정성분석 실험은 PPE가 인간의 섬유아세포에서 UVB 스트레스에 의해 유발된 세포독성 및 과생성된 활성산소종을 농도 의존적으로 억제할 뿐만 아니라, 미토콘드리아 기능저하, 막전위 저하, 그리고 세포사멸과정의 핵심 인자인 caspase-3 활성도 유의하게 억제함을 보여주었다. 결론적으로, PPE는 UVB스트레스에 의해 과생성된 활성산소종을 억제시켰으며, 이로 인해 생기는 피부세포 사멸을 효과적으로 저해함을 확인하였다.
Loutfy, Samah A;Al-Ansary, Nadia A;Abdel-Ghani, Nour T;Hamed, Ahmed R;Mohamed, Mona B;Craik, James D;Eldin, Taher A. Salah;Abdellah, Ahmed M;Hussein, Yassmein;Hasanin, MTM;Elbehairi, Serag Eldin I
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제16권14호
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pp.6039-6046
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2015
Aims: To investigate effect of metallic nanoparticles, silver (AgNPs) and gold nanoparticles (AuNPs) as antitumor treatment in vitro against human breast cancer cells (MCF-7) and their associated mechanisms. This could provide new class of engineered nanoparticles with desired physicochemical properties and may present newer approaches for therapeutic modalities to breast cancer in women. Materials and Methods: A human breast cancer cell line (MCF-7) was used as a model of cells. Metallic nanoparticles were characterized using UV-visible spectra and transmission electron microscopy (TEM). Cytotoxic effects of metallic nanoparticles on MCF-7 cells were followed by colorimetric SRB cell viability assays, microscopy, and cellular uptake. Nature of cell death was further investigated by DNA analysis and flow cytometry. Results: Treatment of MCF-7 with different concentrations of 5-10nm diameter of AgNPs inhibited cell viability in a dose-dependent manner, with IC50 value of $6.28{\mu}M$, whereas treatment of MCF-7 with different concentrations of 13-15nm diameter of AuNPs inhibited cell viability in a dose-dependent manner, with IC50 value of $14.48{\mu}M$. Treatment of cells with a IC50 concentration of AgNPs generated progressive accumulation of cells in the S phase of the cell cycle and prevented entry into the M phase. The treatment of cells with IC50 concentrations of AuNPs similarly generated progressive accumulation of cells in sub-G1 and S phase, and inhibited the entrance of cells into the M phase of the cell cycle. DNA fragmentation, as demonstrated by electrophoresis, indicated induction of apoptosis. Conclusions: Our engineered silver nanoparticles effectively inhibit the proliferation of human breast carcinoma cell line MCF-7 in vitro at high concentration ($1000{\mu}M$) through apoptotic mechanisms, and may be a beneficial agent against human carcinoma but further detailed study is still needed.
Background: Rapamycin is an effective anti-angiogenic drug. However, the mode of its action remains unclear. Therefore, in this study, we aimed to elucidate the antitumor mechanism of rapamycin, hypothetically via apoptotic promotion, using MCF-7 breast cancer cells. Materials and Methods: MCF-7 cells were plated at a density of $1{\times}10^5$ cells/well in 6-well plates. After 24h, cells were treated with a series of concentrations of rapamycin while only adding DMEM medium with PEG for the control regiment and grown at $37^{\circ}C$, 5% $CO_2$ and 95% air for 72h. Trypan blue was used to determine the cell viability and proliferation. Untreated and rapamycin-treated MCF-7 cells were also examined for morphological changes with an inverted-phase contrast microscope. Alteration in cell morphology was ascertained, along with a stage in the cell cycle and proliferation. In addition, cytotoxicity testing was performed using normal mouse breast mammary pads. Results: Our results clearly showed that rapamycin exhibited inhibitory activity on MCF-7 cell lines. The $IC_{50}$ value of rapamycin on the MCF-7 cells was determined as $0.4{\mu}g/ml$ (p<0.05). Direct observation by inverted microscopy demonstrated that the MCF-7 cells treated with rapamycin showed characteristic features of apoptosis including cell shrinkage, vascularization and autophagy. Cells underwent early apoptosis up to 24% after 72h. Analysis of the cell cycle showed an increase in the G0G1 phase cell population and a corresponding decrease in the S and G2M phase populations, from 81.5% to 91.3% and 17.3% to 7.9%, respectively. Conclusions: This study demonstrated that rapamycin may potentially act as an anti-cancer agent via the inhibition of growth with some morphological changes of the MCF-7 cancer cells, arrest cell cycle progression at G0/G1 phase and induction of apoptosis in late stage of apoptosis. Further studies are needed to further characterize the mode of action of rapamycin as an anti-cancer agent.
Streptomyces peucetius가 생산하는 anthracycline 계열의 doxorubicin은 치료목적으로 사용되는 중요한 항암제 중 하나이다. Doxorubicin은 rhodomycin D에서부터 몇 단계의 생합성 과정을 더 거쳐 생산되는데, 생물학적 활성을 갖기 위해서는 deoxy-sugar의 전이가 반드시 일어나야 한다. 본 논문에서는 이종균주인 Streptomyces venezuelae에 11개의 유전자를 형질 전환하여 TDP-L-daunosamine를 생산하고 이것을 ${\varepsilon}$-rhodomycinone에 전이하여 rhodomycin D를 생산하는 연구를 수행하였다. S. peucetius 유래의 7개 유전자 dnmU, T, J, V, Z, Q, S.를 당 합성 및 전이를 위해 plasmid 형태로 전이하였으며, S. venezuelae의 desIII, IV와 doxorubicin 내성 유전자인 drrA, B는 chromosomal DNA에 삽입하였다. Aglycone 기질인 ${\varepsilon}$-rhodomycinone을 확보하기 위하여 6L의 고체 배지에 S. peucetius를 배양하여 유기용매로 추출하고 preparative HPLC로 분리 정제하였다. 결과적으로 이종균주인 S. venezuelae에서 ${\varepsilon}$-rhodomycinone에 당 전이가 일어난 생산물을 확인함으로써 deoxy-sugar의 생합성 및 전이에 필요한 최소한의 유전적 정보를 확인할 수 있었다. 또한, 유사서열 단백질 모델링을 통하여, 최초로 당 전이 반응에 필수적인 도움효소 DnrQ의 구조를 예측하였다.
Objective: This study was to investigate the anti-tumor effect, safety, safety, mechanism and metabolizing enzyme of Agrimonia pilosa LEDEB (APL) in female C57B/L mouse tumor (in vivo). Method: First, to evaluate the antitumor activity of APL, we divided the mice into four groups: normal, control, APL50 (50mg/kg), and APL100 (100mg/kg). LLC-obtained American Type Culture Collection was used. LLC had been inoculated to induce tumors. To measure the anti-tumor effect of APL, we calibrated tumor size and weight. To analyze the mechanism of anti-tumor in APL, we used western blotting and to observe metabolizing enzyme in APL we used to real-time PCR. Result: APL50 and APL100 significantly inhibited tumor growth from 12 days after medicine injected. APL did not induce caspase-dependent apoptosis in LLC-bearing mouse tumor. In APL100, it decreased 41% and 71% in CYP2D22 and CYP3A11, respectively. Conclusion: These results suggest that APL has some anti-tumor effects in female C57B/L mouse tumor. APL should be used carefully with other drugs related with CYP2D22 and CYP3A11.
We have previously shown that crude water extract of Euonymus alatus (EA) had strong prophylactic effect against chemically induced-and tumor cell implanted-cancer, and that the mechanisms responsible for its antitumor effects were due to nonspecific enhancement of the NK cell activities and the cell mediated immunity. However, it was unknown that any components of crude extract did work so, since it consisted of several components. In this paper, we fractionated the crude watar EA-extract into several fraction such as hexane-, ethylether-, ethyl acetate-, n-butanol- and water soluble-fraction, and screened the immune regulating activities of each fraction by the evaluation of lymphokine production and activated lymphocyte proliferation. As a result of the component fraction of EA-extract, it was found that n-butanol fraction was a potent immunostimulator, and the remained water soluble fraction also contained some stimulator, But, other fraction did not showed any remarkable effect. It is therefore suggested that EA-glycosides in n-butanol fraction may be new one of the potent biological response modifiers. The present study was also undertaken in an efforts to investigate the effects of elm-bark(EB, Ulmus clavidiana var japonica), which has been used for curing ulcer and inflammation as a folk medicine without any kind of experimental evidence to support this, on the cellular- and humoral-immune responses, lymphocyte function and NK cell activities in mice. Regardless of time and duration of EB-treatment, Arthus reaction and antibody response to SRBC were not modified by EB, but delayed hypersensitivity to SRBC was significantly enhanced only when EB was treated prior to SRBC-sensitization. EB slightly inhibited the proliferation responses of splenocytes to PHA-stimulation, but it significantly augmented the responses of these cells to S aureus Cowan 1 and Con A-activation, and these effects were manifested only when EB was added at culture initiation. EB did not influence Ig secretion of spleen cells but it significantly augmented the Con A-induced 1L 2 and MIF production of splenocytes. NK cell activities of splenocytes were markedly riled when effector cells were pretreated with EB and this augmentation was dine to the increase of binding affinity of effector cells to target cells and the target cell lytic activities of effector cells. These results led to the conclusion that EB triggers increase of cellular immune responses, such as delayed hypersensitivitiy, lymphokine production and NK cell activities. Also these results suggested that EB contains potent immune stimulants, which may provide the rational basis for their therapeutic use as one of the new biological response modifiers.
Cordycepin은 Cordyceps militaris에서 처음 유래된 nucleoside adenosine 유도체의 일종으로 면역증강 및 항암활성을 포함한 다양한 약리 기능이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 LNCap 인체 전립선 암세포 모델을 이용하여 cordycepin에 의한 항암활성 기전을 연구하였다. Cordycepin 처리에 따라 LNCap 세포는 처리 농도 의존적으로 증식이 억제되었으며, 이는 apoptosis 유발과 연관성이 있음을 poly ADP-ribose polymerase의 단편화 현상과 Annexin V 염색에 의한 정량적 분석으로 확인하였다. Cordycepin 처리에 따른 flow cytometric analysis 결과로서 cordycepin이 세포주기 G2/M기 정체 현상을 유발하였음을 알 수 있었으며, 이는 cyclin B1 및 cyclin A의 발현 감소와 연관성이 있었다. 또한 cordycepin이 처리된 LNCap 세포에서 cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitor p21Waf1/Cip1의 발현이 증가되었지만, CDK2, CDC2 및 Cdc25C의 발현에는 큰 영향을 미치지 않았으며, cordycepin에 의하여 증가된 p21 단백질은 CDK2 및 CDC2와의 복합체를 형성하고 있었다. 본 연구의 결과는 LNCap 전립선 암세포에서 cordycepin에 의한 G2/M 및 apoptosis 유발은 p53 비존적인 CDK inhibitor p21의 발현 증가가 중요한 역할을 하고 있음을 보여주는 것이다.
Liposome as a carrier of topotecan (TPT), a promising anticancer drug, has been reported in attempt to improve the stability and antitumor activity of TPT. However, the biodistr ibution pattern of TPT liposome in vivo and PEG-modified liposome containing TPT have not been studied systemically. In this paper, the in vitro stability and in vivo biodistribution behavior of several liposomes containing TPT with different lipid compositions and PEG-modification were studied. Compared with the 'fluid' liposome (S-Lip) composed of soybean phosphatidylcholine (SPC), the 'solid' liposome (H-Lip) composed of hydrogenated soybean phosphatidylcholine HSPC decreased the leaking efficiency of TPT from liposome and enhanced the stability of liposome in fetal bovine serum (FBS) or human blood plasma (HBP). The results of biodistribution studies in S$_{180}$ tumor-bearing mice showed that liposomal encapsulation increased the concentrations of total TPT and the ratio of lactone form in plasma. Compared with free TPT, S-Lip and H-Lip resulted in 5- and 19- fold increase in the area under the curve (AUC$_{0\rightarrow\propto}$), respectively. PEG- modified H-Lip (H-PEG) showed 3.7-fold increase in AUC$_{0\rightarrow\propto}$ compared with H-Lip, but there was no significant increase in t$_{1/2}$ and AUC$_{0\rightarrow\propto}$ for PEG-modified S-Lip (S-PEG) compared with S-Lip. Moreover, the liposomal encapsulation changed the biodistribution behavior, and H-Lip and H-PEG dramatically increased the accumulation of TPT in tumor, and the relative tumor uptake ratios were 3.4 and 4.3 compared with free drug, respectively. There was also a marked increase in the distribution of TPT in lung when the drug was encapsulated into H-Lip and H-PEG. Moreover, H-PEG decreased the accumulation of TPT in bore marrow compared with unmodified H-Lip. All these results indicated that the membrane fluidity of liposome has an important effect on in vitro stability and in vivo biodistribution pattern of liposomes containing TPT, and PEG-modified 'solid' liposome may be an efficient carrier of TPT.
With an approach to study the anti-tumor effects and mechanism of selenium compound, we investigated the anti-tumor activity and mechanism of $Na_5SeV_5O_{18}{\cdot}3H_2O$ (NaSeVO) in K562 cells. The results showed that $0.625{\sim}20\;mg/L$ NaSeVO could significantly inhibit the proliferation of K562 cells in vitro in a time- and concentration-dependent manner as determined by microculture tetrazolium (MTT) assay, the IC50 values were 14.41 (4.45-46.60) and 3.45 (2.29-5.22) mg/L after 48 hand 72 h treatment with NaSeVO respectively. In vivo experiments demonstrated that i.p. administration of 5, 10 mg/kg NaSeVO exhibited an significant inhibitory effect on the growth of transplantation tumor sarcoma 180 (S180) and hepatoma 22 (H22) in mice, with inhibition rate 26.8% and 58.4% on S180 and 31.3% and 47.4% on H22, respectively. Cell cycle studies indicated that the proportion of G0/G1 phase was increased at 2.5 mg/L while decreased at 10 mg/L after treatment for 24, 48 h. Whereas S phase was decreased at 2.5-5 mg/L and markedly increased at 10 mg/L after treatment for 48 h. After treatment for 24 h, 10 mg/L NaSeVO also markedly increased S and G2/M phases. Take together, the result clearly showed that NaSeVO markedly increased S and G2/M phases at 10 mg/L. The study of immunocytochemistry showed that the expression bcl-2 is significantly inhibited by 10 mg/L NaSeVO, and bax increased. Morphology observation also revealed typical apoptotic features. NaSeVO also significantly caused the accumulation of $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$, reactive oxygen species (ROS) and the reduction of pH value and mitochondrial membrane potential in K562 cells as compared with control by confocal laser scanning microscope. These results suggest that NaSeVO has anti-tumor effects and its mechanism is attributed partially to apoptosis induced by the elevation of intracellular $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ and ROS concentration, and a reduction of pH value and mitochondria membrane potential (MMP).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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