Low efficiency of somatic cell nuclear transfer (SCNT) is attributed to incomplete reprogramming of transfered nuclei into oocytes. Trichostatin A (TSA), histone deacetylase inhibitor and 5-aza-2'deoxycytidine (5-aza-dC), DNA methylation inhibitor has been used to enhance nuclear reprogramming following SCNT. However, it was not known molecular mechanism by which TSA and 5-aza-dC improve preimplantation embryo and fetal development following SCNT. The present study investigates embryo viability and gene expression of cloned porcine preimplantation embryos in the presence and absence of TSA and 5-aza-dC as compared to embryos produced by parthenogenetic activation. Our results indicated that TSA treatment significantly improved development. However 5-aza-dC did not improve development. Presence of TSA and 5-aza-dC significantly improved total cell number, and also decreased the apoptotic and autophagic index. Three apoptotic-related genes, Bak, Bcl-xL, and Caspase 3 (Casp3), and three autophagic-related genes, ATG6, ATG8, and lysosomal-associated membrane protein 2 (LAMP2), were measured by real time RT-PCR. TSA and 5-aza-dC treatment resulted in high expression of anti-apoptotic gene Bcl-xL and low pro-apoptotic gene Bak expression compared to untreated NT embryos or parthenotes. Furthermore, LC3 protein expression was lower in NT-TSA and NT-5-aza-dC embryos than those of NT and parthenotes. In addition, TSA and 5-aza-dC treated embryos displayed a global acetylated histone H3 at lysine 9 and methylated DNA H3 at lysine 9 profile similar to the parthenogenetic blastocysts. Finally, we determined that several DNA methyltransferase genes Dnmt1, Dnmt3a and Dnmt3b. NT blastocysts showed higher levels Dnmt1 than those of the TSA and 5-aza-dC blastocysts. Dnmt3a is lower in 5-aza-dC than NT, NTTSA and parthenotes. However, Dnmt3b is higher in 5-aza-dC than NT and NTTSA. These results suggest that TSA and 5-aza-dC positively regulates nuclear reprogramming which result in modulation of apoptosis and autophagy related gene expression and then reduce apoptosis and autophagy. In addition, TSA and 5-aza-dC affects the acetylated and methylated status of the H3K9.
Transition metal ions including $Se^{2+},\;Cd^{2+},\;Hg^{2+}\;or\;Mn^{2+}$ have been thought to disturb the bone metabolism directly. However, the mechanism for the bone lesion is unknown. In this study, we demonstrated that MC3T3E1 osteoblasts, exposed to various transition metal ions; selenium, cadmium, mercury or manganese, generated massive amounts of reactive oxygen species (ROS). The released ROS were completely quenched by free radical scavengers-N-acetyl cysteine (NAC), reduced glutathione (GSH), or superoxide dismutase (SOD). First, we have observed that selenium $(10\;{\mu}M),$ cadmium $(100\;{\mu}M),$ mercury $(100\;{\mu}M)$ or manganese (1 mM) treatment induced apoptotic phenomena like DNA fragmentation, chromatin condensation and caspase-3-like cysteine protease activation in MC3T3E1 osteoblasts. Concomitant treatment of antioxidant; N-acetyl-L-cysteine (NAC), reduced-form glutathione (GSH), or superoxide dismutase (SOD), prevented apoptosis induced by each of the transition metal ions. Catalase or dimethylsulfoxide (DMSO) has less potent inhibitory effect on the apoptosis, compared with NAC, GSH or SOD. In line with the results, nitroblue tetrazolium (NBT) stain shows that each of the transition metals is a potent source of free radicals in MC3T3E1 osteoblast. Our data show that oxidative damage is associated with the induction of apoptosis in MC3T3E1 osteoblasts following $Se^{2+},\;Cd^{2+},\;Hg^{2+}\;or\;Mn^{2+}$ treatment.
Baek, Kwang-Soo;Ahn, Shinbyoung;Lee, Jaehwi;Kim, Ji Hye;Kim, Han Gyung;Kim, Eunji;Kim, Jun Ho;Sung, Nak Yoon;Yang, Sungjae;Kim, Mi Seon;Hong, Sungyoul;Kim, Jong-Hoon;Cho, Jae Youl
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제19권4호
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pp.365-372
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2015
Aripiprazole (ARI) is a commonly prescribed medication used to treat schizophrenia and bipolar disorder. To date, there have been no studies regarding the molecular pathological and immunotoxicological profiling of aripiprazole. Thus, in the present study, we prepared two different formulas of aripiprazole [Free base crystal of aripiprazole (ARPGCB) and cocrystal of aripiprazole (GCB3004)], and explored their effects on the patterns of survival and apoptosis-regulatory proteins under acute toxicity and cytotoxicity test conditions. Furthermore, we also evaluated the modulatory activity of the different formulations on the immunological responses in macrophages primed by various stimulators such as lipopolysaccharide (LPS), pam3CSK, and poly(I:C) via toll-like receptor 4 (TLR4), TLR2, and TLR3 pathways, respectively. In liver, both ARPGCB and GCB3004 produced similar toxicity profiles. In particular, these two formulas exhibited similar phospho-protein profiling of p65/nuclear factor $(NF)-{\kappa}B$, c-Jun/activator protein (AP)-1, ERK, JNK, p38, caspase 3, and bcl-2 in brain. In contrast, the patterns of these phospho-proteins were variable in other tissues. Moreover, these two formulas did not exhibit any cytotoxicity in C6 glioma cells. Finally, the two formulations at available in vivo concentrations did not block nitric oxide (NO) production from activated macrophage-like RAW264.7 cells stimulated with LPS, pam3CSK, or poly(I:C), nor did they alter the morphological changes of the activated macrophages. Taken together, our present work, as a comparative study of two different formulas of aripiprazole, suggests that these two formulas can be used to achieve similar functional activation of brain proteins related to cell survival and apoptosis and immunotoxicological activities of macrophages.
Akebiae Caulis is a galenical originated from Akebia quinata Decaisne species. It is commonly used in the treatment of oposiuria, inflammation, nociceptive and fever. Here, we investigated the effect of Akebiae Caulis extract (ACE) to protect hepatocyte against the malfunction of mitochondria and apoptosis. Arachidonic acid (AA)+iron promoted excessive reactive oxygen species (ROS) production and exerted a deleterious effect on mitochondria. Treatment with ACE protected hepatocytes from AA+iron-induced cytotoxicity, as shown by alterations in the protein levels related with apoptosis such as poly(ADP-ribose) polymerase, pro-caspase 3, Bcl-XL and Bcl-2. Moreover, AA+iron-induced $H_2O_2$ production, GSH depletion and mitochondrial dysfunction were alleviated by ACE pretreatment. As a potential molecular mechanism for the ACE-mediated cytoprotection, phosphorylation of AMP-activated protein kinase (AMPK), a key regulator in determining cell survival or death, was increased by ACE. Moreover, ACE treatment enhanced inactive phosphorylation of glycogen synthase kinase-$3{\beta}$ ($GSK3{\beta}$), downstream substrate kinase of AMPK. More importantly, ACE prevented a decrease in the $GSK3{\beta}$ phosphorylation derived by AA+iron, which might contribute to mitohondiral protection and cell survival. To further identify essential compounds in Akebiae Caulis for the protection of AA+iron-mediated cytotoxicity, we found that betulin in combination with hederagenin protected from AA+iron-induced mitochondrial dysfunction. Betulin+hederagenin treatment also increased inactive phosphorylation of $GSK3{\beta}$ in common with ACE. These results suggest that ACE protected hepatocytes against oxidative stress and mitochondrial dysfunction, which is mediated with inactive $GSK3{\beta}$ phosphorylation downstream of AMPK.
Yang, Gabsik;Lee, Seon Joo;Kang, Han Chang;Cho, Yong-Yeon;Lee, Hye Suk;Zouboulis, Christos C.;Han, Sin-Hee;Ma, Kyung-Ho;Jang, Jae-Ki;Lee, Joo Young
Biomolecules & Therapeutics
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제28권5호
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pp.437-442
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2020
Activation of the NLRP3 inflammasome is critical for host defense as well as the progression of inflammatory diseases through the production of the proinflammatory cytokine IL-1β, which is cleaved by active caspase-1. It has been reported that overactivation of the NLRP3 inflammasome contributes to the development and pathology of acne vulgaris. Therefore, inhibiting activation of the NLRP3 inflammasome may provide a new therapeutic strategy for acne vulgaris. In this study, we investigated whether auranofin, an anti-rheumatoid arthritis agent, inhibited NLRP3 inflammasome activation, thereby effectively treating acne vulgaris. Auranofin suppressed NLRP3 inflammasome activation induced by Propionibacterium acnes, reducing the production of IL-1β in primary mouse macrophages and human sebocytes. In a P. acnes-induced acne mouse model, injection of P. acnes into the ears of mice induced acne symptoms such as redness, swelling, and neutrophil infiltration. Topical application of auranofin (0.5 or 1%) to mouse ears significantly reduced the inflammatory symptoms of acne vulgaris induced by P. acnes injection. Topical application of auranofin led to the downregulation of the NLRP3 inflammasome activated by P. acnes in mouse ear skin. These results show that auranofin inhibits the NLRP3 inflammasome, the activation of which is associated with acne symptoms. The results further suggest that topical application of auranofin could be a new therapeutic strategy for treating acne vulgaris by targeting the NLRP3 inflammasome.
Hwangbo, Hyun;Kim, So Young;Lee, Hyesook;Park, Shin-Hyung;Hong, Su Hyun;Park, Cheol;Kim, Gi-Young;Leem, Sun-Hee;Hyun, Jin Won;Cheong, Jaehun;Choi, Yung Hyun
Biomolecules & Therapeutics
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제28권5호
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pp.443-455
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2020
The thioredoxin (Trx) system plays critical roles in regulating intracellular redox levels and defending organisms against oxidative stress. Recent studies indicated that Trx reductase (TrxR) was overexpressed in various types of human cancer cells indicating that the Trx-TrxR system may be a potential target for anti-cancer drug development. This study investigated the synergistic effect of auranofin, a TrxR-specific inhibitor, on sulforaphane-mediated apoptotic cell death using Hep3B cells. The results showed that sulforaphane significantly enhanced auranofin-induced apoptosis by inhibiting TrxR activity and cell proliferation compared to either single treatment. The synergistic effect of sulforaphane and auranofin on apoptosis was evidenced by an increased annexin-V-positive cells and Sub-G1 cells. The induction of apoptosis by the combined treatment caused the loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨm) and upregulation of Bax. In addition, the proteolytic activities of caspases (-3, -8, and -9) and the degradation of poly (ADP-ribose) polymerase, a substrate protein of activated caspase-3, were also higher in the combined treatment. Moreover, combined treatment induced excessive generation of reactive oxygen species (ROS). However, treatment with N-acetyl-L-cysteine, a ROS scavenger, reduced combined treatment-induced ROS production and apoptosis. Thereby, these results deduce that ROS played a pivotal role in apoptosis induced by auranofin and sulforaphane. Furthermore, apoptosis induced by auranofin and sulforaphane was significantly increased through inhibition of the phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/Akt pathway. Taken together, the present study demonstrated that down-regulation of TrxR activity contributed to the synergistic effect of auranofin and sulforaphane on apoptosis through ROS production and inhibition of PI3K/Akt signaling pathway.
Kim, Jinhee;Lee, Hyejin;Kang, Ki Sung;Chun, Kwang-Hoon;Hwang, Gwi Seo
Journal of Ginseng Research
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제39권1호
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pp.46-53
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2015
Background: Glucocorticoids (GCs) are commonly used in many chemotherapeutic protocols and play an important role in the normal regulation of bone remodeling. However, the prolonged use of GCs results in osteoporosis, which is partially due to apoptosis of osteoblasts and osteocytes. In this study, effects of Korean Red Ginseng (KRG) on GC-treated murine osteoblastic MC3T3-E1 cells and a GC-induced osteoporosis mouse model were investigated. Methods: MC3T3-E1 cells were exposed to dexamethasone (Dex) with or without KRG and cell viability was measured by the 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. Realtime polymerase chain reaction was performed to evaluate the apoptotic gene expression; osteogenic gene expression and alkaline phosphatase (ALP) activity were also measured. Western blotting was performed to evaluate the mitogen-activated protein kinase (MAPK) proteins. A GC-induced osteoporosis animal model was used for in vivo study. Results and conclusion: The MTT assay revealed that Korean Red Ginseng (KRG) prevents loss of cell viability caused by Dex-induced apoptosis in MC3T3E1 cells. Real-time polymerase chain reaction data showed that groups treated with both Dex and KRG exhibited lower mRNA levels of caspase-3 and -9, whereas the mRNA levels of Bcl2, IAPs, and XIAP increased. Moreover, groups treated with both Dex and KRG demonstrated increased mRNA levels of ALP, RUNX2, and bone morphogenic proteins as well as increased ALP activity in MC3T3-E1 cells, compared to cells treated with Dex only. In addition, KRG increased protein kinase B (AKT) phosphorylation and decreased c-Jun N-terminal kinase (JNK) phosphorylation. Moreover, microcomputed tomography analysis of the femurs showed that GC implantation caused trabecular bone loss. However, a significant reduction of bone loss was observed in the KRG-treated group. These results suggest that the molecular mechanism of KRG in the GC-induced apoptosis may lead to the development of therapeutic strategies to prevent and/or delay osteoporosis.
Chemotherapy-induced side effects affect the quality of life and efficacy of treatment of cancer patients. Current approaches for treating the side effects of chemotherapy are poorly effective and may cause numerous harmful side effects. Therefore, developing new and effective drugs derived from natural nontoxic compounds for the treatment of chemotherapy-induced side effects is necessary. Experiments in vivo and in vitro indicate that Panax ginseng (PG) and its ginsenosides are undoubtedly non-toxic and effective options for the treatment of chemotherapy-induced side effects, such as nephrotoxicity, hepatotoxicity, cardiotoxicity, immunotoxicity, and hematopoietic inhibition. The mechanism focus on anti-oxidation, anti-inflammation, and anti-apoptosis, as well as the modulation of signaling pathways, such as nuclear factor erythroid-2 related factor 2 (Nrf2)/heme oxygenase-1 (HO-1), P62/keap1/Nrf2, c-jun Nterminal kinase (JNK)/P53/caspase 3, mitogen-activated protein kinase (MEK)/extracellular signal-regulated kinases (ERK), AMP-activated protein kinase (AMPK)/mammalian target of rapamycin (mTOR), mitogen-activated protein kinase kinase 4 (MKK4)/JNK, and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/AKT. Since a systemic review of the effect and mechanism of PG and its ginsenosides on chemotherapy-induced side effects has not yet been published, we provide a comprehensive summarization with this aim and shed light on the future research of PG.
Lee, Mi Rim;Bae, Su Ji;Kim, Ji Eun;Song, Bo Ram;Choi, Jun Young;Park, Jin Ju;Park, Ji Won;Kang, Mi Ju;Choi, Hyeon Jun;Choi, Young Whan;Kim, Kyung Mi;Hwang, Dae Youn
Laboraroty Animal Research
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제34권4호
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pp.288-294
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2018
A few clues about correlation between endoplasmic reticulum (ER) stress and mulberry (Morus alba) leaves were investigated in only the experimental autoimmune myocarditis and streptozotocin-induced diabetes. To investigate whether a novel extract of mulberry leaves fermented with Cordyceps militaris (EMfC) could suppress ER in fatty liver, alterations in the key parameters for ER stress response were measured in high fat diet (HFD)-induced obese C57L/6 mice treated with EMfC for 12 weeks. The area of adipocytes in the liver section were significantly decreased in the HFD+EMfC treated group as compared to the HFD+Vehicle treated group, while their level was higher in HFD+Vehicle treated group than No treated group. The level of the eukaryotic initiation factor 2 alpha ($eIF2{\alpha}$) and inositol-requiring enzyme 1 beta ($IRE1{\alpha}$) phosphorylation and CCAAT-enhancer-binding protein homologous protein (CHOP) expression were remarkably enhanced in the HFD+Vehicle treated group. However, their levels were restored in the HFD+EMfC treated group, although some differences were detected in the decrease rate. Similar recovery was observed on the ER stress-induced apoptosis. The level of Caspase-3, Bcl-2 and Bax were decreased in the HFD+EMfC and HFD+orlistat (OT) treated group compared to the HFD+Vehicle treated group. The results of the present study therefore provide first evidence that EMfC with the anti-obesity effects can be suppressed ER stress and ER stress-induced apoptosis in the hepatic steatosis of HFD-induced obesity model.
p-Coumaric acid (p-CA)는 항산화 및 항염 활성을 가진 식물계에서 가장 풍부한 식물화학물질이다. 그러나 위암세주포에서 p-CA의 항암 활성과 전사체 발현에 대한 연구는 아직까지 수행된 바 없다. 본 연구에서는 SNU-16 위암세포에서 p-CA에 의한 세포 증식 억제 및 전사체 프로파일에 미치는 영향을 조사하였다. p-CA는 세포사멸 단백질 발현을 조절하여 SNU-16 세포에서의 세포사멸을 유도하였다. RNA-seq 분석을 사용하여 p-CA처리에 의해 SNU-16 세포에서 차별적으로 발현된 유전자(DEGs)를 동정하였다. DEGs들의 gene ontology (GO) 술어로 유전자 산물을 검색한 결과, 주로 염증반응, 세포사멸 과정, 세포주기 및 면역 반응에 관여하는 생물학적 과정에 관여하는 것으로 나타났다. 또한, KEGG 경로분석 결과, p-CA는 주로 PI3K-Akt 와 암 신호전달 경로에 변화를 유발하였다. 본 연구결과는 p-CA가 세포증식과 암 신호 전달 경로에 관여하는 유전자 발현을 조절함으로써 위암 예방 효과를 나타낼 수 있음을 시사한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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