Park, Eun-Jung;Kim, Dae-Seon;Yu, Seong-Do;Park, Kwang-Sik
Journal of Environmental Health Sciences
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v.36
no.4
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pp.271-278
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2010
The appearance of Asian Dust (AD) originating from China and Mongolia during spring each year is a meteorological phenomenon periodically observed in extensive regions of East Asia. According to a previous epidemiological study, AD has adverse effects on both human beings and ecosystems. In this study, we collected total suspension particles (TSP) in the AD period and Non-AD (NAD) period. We extracted organic components from TSP using dichloromethane (DCM), and the polyaromatic hydrocarbons (PAHs) were analyzed. The DCM extracts contained PAHs such as benzo(b)fluoranthene, benzo[g,h,i]perylene, benzo(k)fluoranthene, benzo(a)pyrene, and pyrene. No significant difference was observed in cytotoxicity of the DCM extracts from AD versus NAD when tested on the human bronchial epithelial cells, BEAS-2B. e also examined the toxic mechanisms of AD extracts in cultured BEAS-2B cells and RAW264.7 cells, and in BEAS-2B cells observed increased levels of reactive oxygen species (ROS), decreased glutathione (GSH), and induced caspase-3 activity. Increased expression of oxidative stress-related and inflammation- related genes were also observed in BEAS-2B cells, while nitric oxide (NO) levels were increased in RAW264.7 cells. Taken together, the results suggest that in these cultured cells, AD may induce cytotoxicity through oxidative stress and pro-inflammatory signals.
We have previously shown that paraquat (PQ)-induced oxidative stress causes dramatic damage in various human cell lines. Naringenin (NG) is an active flavanone, which has been reported to have beneficial bioactivities, including antioxidative, anti-inflammatory, and antitumorigenic activities, with a relatively low toxicity to normal cells. In this study, we intended to assess the cytoprotective effect of NG against PQ-induced toxicity in the human bronchial epithelial BEAS-2B cell line. Co-treatment with NG in PQ-treated BEAS-2B cells can reduce PQ-induced cellular toxicity. NG can also decrease the generation of intracellular ROS caused by PQ treatment. We also observed that treatment with NG in PQ-exposed BEAS-2B cells can significantly induce the expression of antioxidant-related genes, including GPX2, GPX3, GPX5, and GPX7. NG co-treatment can also activate the NRF2 transcription factor and promote its nuclear translocation. In addition, NG co-treatment can induce the expression of NRF2-downstream target genes such as that of heme oxygenase-1 (HO-1) and NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1). A small interfering RNA study revealed that the knockdown of NRF2 can abrogate NG-mediated protection of the cells from PQ-induced cellular toxicity. We propose that NG effectively alleviates PQ-induced cytotoxicity in human bronchial epithelial BEAS-2B cells through the NRF2-regulated antioxidant defense pathway, and NG might be a good therapeutic candidate molecule in oxidative stress-related diseases.
The airway epithelium is equipped with the ability to resist respiratory disease development and airway damage, including the migration of airway epithelial cells and the activation of TLR3, which recognizes double-stranded (ds) RNA. Primary cilia on airway epithelial cells are involved in the cell cycle and cell differentiation and repair. In this study, we used Beas-2B human bronchial epithelial cells to investigate the effects of the TLR3 agonist polyinosinic:polycytidylic acid [Poly(I:C)] on airway cell migration and primary cilia (PC) formation. PC formation increased in cells incubated under serum deprivation. Migration was faster in Beas-2B cells pretreated with Poly(I:C) than in control cells, as judged by a wound healing assay, single-cell path tracking, and a Transwell migration assay. No changes in cell migration were observed when the cells were incubated in conditioned medium from Poly(I:C)-treated cells. PC formation was enhanced by Poly(I:C) treatment, but was reduced when the cells were exposed to the ciliogenesis inhibitor ciliobrevin A (CilioA). The inhibition of Beas-2B cell migration by CilioA was also assessed and a slight decrease in ciliogenesis was detected in SARS-CoV-2 spike protein (SP)-treated Beas-2B cells overexpressing ACE2 compared to control cells. Cell migration was decreased by SP but restored by Poly(I:C) treatment. Taken together, our results demonstrate that impaired migration by SP-treated cells can be attenuated by Poly(I:C) treatment, thus increasing airway cell migration through the regulation of ciliogenesis.
Background: We sought to evaluate the role of tumor associated macrophages (TAMs) on the promotion of coal tar pitch extract (CTPE)-induced tumorigenesis of human bronchial epithelial cells (BEAS-2B) and tumor metastasis in nude mice, and related mechanisms. Materials and Methods: BEAS-2B cells were first treated with 2.4 mg/mL CTPE for 72 hours. After removal of CTPE, the cells were continuously cultured and passaged using trypsin-EDTA. THP-1 cells were used as macrophage-like cells. BEAS-2B cells under different conditions (n=6/group) were injected into the back necks of nude mice, and alterations of tumor xenograft growth, indicative of tumorigenicity, and tumor metastasis were determined. Pathological changes (tumor nests and microvascular lesions) of HE-stained tumor tissues were also evaluated. The expression of AP-1(c-Jun) in xenografts and metastatic tumors was determined using immunohistochemistry. Results: Tumor size and weight in nude mice transplanted with the mixture of CTPE-induced passage 30 BEAS-2B and THP-1 cells (2:1) were increased compared to those from the CTPE-treated BEAS-2B cells at passage 30 alone at different observation time points. Tumor metastasis to lymph nodes and liver was only detected after transplantation of a mixture the two kinds of cells. The numbers of tumor nests and microvascular lesions, and the expression levels of AP-1 (c-Jun) in tumors from the mixture of two kinds of cells were increased apparently in contrast to those in tumor from the CTPE-treated BEAS-2B cells of passage 30 alone. In addition, there was positive correlation between AP-1 (c-Jun) expression level and the number of microvascular lesions, or between AP-1 (c-Jun) expression level and tumor metastasis in these two groups. Conclusions: TAMs not only facilitate tumorigenesis transformation of CTPE-induced BEAS-2B cells, but also promote tumor growth, angiogenesis and metastasis in nude mice in vivo, which may be mediated by AP-1.
Ceramides are well-known second messengers that induce apoptosis in various kinds of cancer cells, and their effects are closely related to radiation sensitivity. Phytoceramides, the yeast counterparts of the mammalian ceramides, are also reported to induce apoptosis. We investigated the effect of a novel ceramide derivative, N-acetylphytosphingosine (NAPS), on the radiosensitivity of NCI-H460 human lung carcinoma cells and its differential cytotoxicity in tumor and normal cells. The combination of NAPS with radiation significantly increased clonogenic cell death and caspase-dependent apoptosis. The combined treatment greatly increased Bax expression and Bid cleavage, but not Bcl-2 expression. However, there was no effect on radiosensitivity and apoptosis in BEAS2B cells, which derive from normal human bronchial epithelium. Cell proliferation and DNA synthesis were significantly inhibited by NAPS in both NCI-H460 and BEAS2B cells, but only the BEAS2B cells recovered by 48h after removal of the NAPS. Furthermore, the NCI-H460 cells underwent more DNA fragmentation than the BEAS2B cells in response to NAPS. Our results indicate that NAPS may be a potential radiosensitizing agent with differential effects on tumor vs. normal cells.
Kyung, Sun Young;Kim, Yu Jin;Son, Eun Suk;Jeong, Sung Hwan;Park, Jeong-Woong
Tuberculosis and Respiratory Diseases
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v.81
no.2
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pp.138-147
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2018
Background: Recent studies show that mitophagy, the autophagy-dependent turnover of mitochondria, mediates pulmonary epithelial cell death in response to cigarette smoke extract (CSE) exposure and contributes to the development of emphysema in vivo during chronic cigarette smoke (CS) exposure, although the underlying mechanisms remain unclear. Methods: In this study, we investigated the role of mitophagy in the regulation of CSE-exposed lung bronchial epithelial cell (Beas-2B) death. We also investigated the role of a phosphodiesterase 4 inhibitor, roflumilast, in CSE-induced mitophagy-dependent cell death. Results: Our results demonstrated that CSE induces mitophagy in Beas-2B cells through mitochondrial dysfunction and increased the expression levels of the mitophagy regulator protein, PTEN-induced putative kinase-1 (PINK1), and the mitochondrial fission protein, dynamin-1-like protein (DRP1). CSE-induced epithelial cell death was significantly increased in Beas-2B cells exposed to CSE but was decreased by small interfering RNA-dependent knockdown of DRP1. Treatment with roflumilast in Beas-2B cells inhibited CSE-induced mitochondrial dysfunction and mitophagy by inhibiting the expression of phospho-DRP1 and -PINK1. Roflumilast protected against cell death and increased cell viability, as determined by the lactate dehydrogenase release test and the MTT assay, respectively, in Beas-2B cells exposed to CSE. Conclusion: These findings suggest that roflumilast plays a protective role in CS-induced mitophagy-dependent cell death.
Yoon, Ho Joo;Kim, Mi Ok;Sohn, Jang Won;Kim, Jung Mogg;Shin, Dong Ho;Park, Sung Soo
Tuberculosis and Respiratory Diseases
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v.54
no.1
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pp.104-113
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2003
Background : Rhinovirus(RV) infections frequently trigger dyspnea and paroxysmal cough in adult patients with asthma and are the most prevalent cause of the common cold. However, the mechanisms of a RV-induced airway inflammation is unclear. Since the RV does not directly destroy the airway epithelium, it is presumed that the immune response to the RV contributes to the pathogenesis of the respiratory symptoms. In order to test this hypothesis, this study characterized the time-sequenced alterations in interleukin(IL)-8 elaboration from the human bronchial epithelial cells and evaluated the role of NF(nuclear factor)-${\kappa}B$ in the RV-induced IL-8 production by pretreating the inhibitors of NF-${\kappa}B$ activation. Methods : The ability of RV-infected human bronchial epithelial cells and BEAS-2B cells to produce the IL-8 was compared with the controls. This study infected BEAS-2B cells with the RV14 obtained from the American Type Culture Collection. The supernatants were harvested from the RV infected BEAS-2B cells and the controls at 2hr, 4hr, 6hr, 12hr, 24hr, 48hr from the inoculation time. This study measured the IL-8 concentration using the ELISA kits. In order to elucidate the role of NF-${\kappa}B$ in the RV-induced IL-8 production, the effect of the NF-${\kappa}B$ inhibitors was evaluated on RV-induced IL-8 production. Results: The BEAS-2B cells produced small amounts of IL-8 that accumulated slowly with time in the culture. The RV was a potent stimulator of the IL-8 proteins production by BEAS-2B human bronchial epithelial cells. Antioxidants, N-acetyl-L-cysteine(NAC),\ and pyrrolidine dithiocarbamate(PDTC), blocked the IL-8 elaboration by the RV-infected BEAS-2B cells, which was dose-dependent, but N-Tosyl-L-phenylalanine chloromethyl ketone(TPCK) did not. Conclusion: Some antioxidants inhibited the RV-induced IL-8 production by blocking the NF-${\kappa}B$, which may have a therapeutic potential in asthma.
Background: Ginsenoside Rg3, isolated from Panax ginseng, has anti-inflammatory and anti-tumor activities. It is known to reduce inflammation in acute lung injury in mice, and to reduce the expression of inflammatory cytokines and COX-2 in human asthmatic airway epithelium. In this study, we attempted to determine whether ginsenoside Rg3 inhibits airway inflammation, oxidative stress, and airway hyperresponsiveness (AHR) in the lungs of asthmatic mice. We also investigated its effects on oxidative stress and the inflammatory response in tracheal epithelial cells. Methods: Asthma symptoms were induced in female BALB/c mice sensitized with ovalbumin (OVA). Mice were divided into five groups: normal controls, OVA-induced asthmatic controls, and asthmatic mice treated with ginsenoside Rg3 or prednisolone by intraperitoneal injection. Inflammatory BEAS-2B cells (human tracheal epithelial cells) treated with ginsenoside Rg3 to investigate its effects on inflammatory cytokines and oxidative responses. Results: Ginsenoside Rg3 treatment significantly reduced eosinophil infiltration, oxidative responses, airway inflammation, and AHR in the lungs of asthmatic mice. Ginsenoside Rg3 reduced Th2 cytokine and chemokine levels in bronchoalveolar lavage fluids and lung. Inflammatory BEAS-2B cells treated with ginsenoside Rg3 reduced the eotaxin and pro-inflammatory cytokine expressions, and monocyte adherence to BEAS-2B cells was significantly reduced as a result of decreased ICAM-1 expression. Furthermore, ginsenoside Rg3 reduced the expression of reactive oxygen species in inflammatory BEAS-2B cells. Conclusion: Ginsenoside Rg3 is a potential immunomodulator that can ameliorate pathological features of asthma by decreasing oxidative stress and inflammation
Background: Previous studies report that apoptosis and autophagy are involved in the pathogenesis of emphysema, and macroautophagy is one of the processes regulating the apoptosis pathway. However, few studies have evaluated whether chaperone-mediated autophagy (CMA) contributes to the regulation of apoptosis. In this study, we investigated the impact of autophagy, including both macroautophagy and CMA, on the apoptosis in bronchial epithelial cells. Methods: Cigarette smoke extract (CSE) was injected intratracheally into C57BL/6 mice, and emphysema and apoptosis were evaluated in the lungs. After treatment with CSE, apoptosis, macroautophagy, and CMA were measured in BEAS2-B cells, and the impact of autophagy on the apoptosis was evaluated following knockdown of autophagy-related genes by short interfering RNAs (siRNAs). Results: Intratracheal CSE injection resulted in the development of emphysema and an increase in apoptosis in mice. CSE increased the apoptosis in BEAS2-B cells, and also elevated the expression of proteins related to both macroautophagy and CMA in BEAS2-B cells. The knockdown experiment with siRNAs showed that macroautophagy increases apoptosis in BEAS2-B cells, while CMA suppresses apoptosis. Conclusion: The intratracheal injection of CSE induces pulmonary emphysema and an increase in apoptosis in mice. CSE also induces apoptosis, macroautophagy, and CMA of bronchial epithelial cells. Macroautophagy and CMA regulate apoptosis in opposite directions.
A previous study of ours indicated that Citrus auranifoli oil possesses antifungal activity against Malassezia furfur and Malassezia pachydermatis. In this study, we evaluated the anti-M. furfur and M. pachydermatis activities of limonene, which is a major component of C. aurantifolia oil, using the disk diffusion method. We also examined cytotoxicity against human normal epithelial (Beas-2B) cells using the cytopathic effect reduction (CPE) method. The results revealed that the minimum fungicidal concentration (MFC) value of limonene is lower than the value for itraconazole. The MFC value of limonene was seen to be 7.81 ${\mu}g$/mL against M. furfur and 3.90 ${\mu}g$/mL against M. pachydermatis. MFC values of itraconazole against M. furfur and M. pachydermatis were 62.50 ${\mu}g$/mL and 31.25 ${\mu}g$/mL, respectively. In addition, it was noted that limonene was not toxic to Beas-2B cells with normal morphology at a concentration of 100 ${\mu}g$/mL. However, itraconazole exhibited weak toxicity at the same concentration. Therefore, our results indicate that limonene could potentially be effective at controlling M. furfur and M. pachydermatis infections with no cytotoxicity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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