Background: Acute promyelocytic leukemia (APL) is a hematopoietic malignancy driven by promyelocytic leukemia-retinoic acid receptor A (PML-RARA) fusion gene. The therapeutic drugs currently used to treat APL have adverse effects. 20(S)-ginsenoside Rh2 (GRh2) is an anticancer medicine with high effectiveness and low toxicity. However, the underlying anticancer mechanisms of GRh2-induced PML-RARA degradation and apoptosis in human APL cell line (NB4 cells) remain unclear. Methods: Apoptosis-related indicators and PML-RARA expression were determined to investigate the effect of GRh2 on NB4 cells. Z-VAD-FMK, LY294002, and C 87, as inhibitors of caspase, and the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) pathways were used to clarify the relationship between GRh2-induced apoptosis and PML-RARA degradation. Results: GRh2 dose- and time-dependently decreased NB4 cell viability. GRh2-induced apoptosis, cell cycle arrest, and caspase3, caspase8, and caspase9 activation in NB4 cells after a 12-hour treatment. GRh2-induced apoptosis in NB4 cells was accompanied by massive production of reactive oxygen species, mitochondrial damage and upregulated Bax/Bcl-2 expression. GRh2 also induced PML/PML-RARA degradation, PML nuclear bodies formation, and activation of the downstream p53 pathway in NB4 cells. Z-VAD-FMK inhibited caspase activation and significantly reversed GRh2-induced apoptosis and PML-RARA degradation. GRh2 also upregulated TNF-α expression and inhibited Akt phosphorylation. LY294002, an inhibitor of the PI3K pathway, enhanced the antitumor effects of GRh2, and C 87, an inhibitor of the TNF-α pathway, reversed NB4 cell viability, and GRh2-mediated apoptosis in a caspase-8-dependent manner. Conclusion: GRh2 induced caspase-dependent PML-RARA degradation and apoptosis in NB4 cells via the Akt/Bax/caspase9 and TNF-α/caspase8 pathways.
Caspases, a family of cysteinyl aspartate-specific proteases plays a central role in the regulation and the execution of apoptotic cell death. Activation of caspases-3 stimulates a signaling pathway that ultimately leads to the death of the cell. Hence, caspase-3 has been proven to be an effective target for reducing the amount of cellular and tissue damage. In this work, comparative molecular field analysis (CoMFA) was performed on a series of 3, 4-dihydropyrimidoindolones derivatives which are inhibitors of caspase-3. The best predictions were obtained for CoMFA model ($q^2=0.676$, $r^2=0.990$). The predictive ability of test set ($r^2_{pred}$) was 0.688. Statistical parameters from the generated QSAR models indicated the data is well fitted and have high predictive ability. Our theoretical results could be useful to design novel and more potent caspase-3 derivatives.
Neuroprotective properties of lithium were investigated by using in vivo NMDA excitotoxicity model. The appearance of TUNEL positive cells was prominent within 24 h of NMDA (70 mg/kg, i.p.) injection in the regions of the cortex, hippocampal formation, and thalamus of mouse cerebrum. NMDA treatment resulted in the extensive enhancement of Bax immunoreactivity in the cortical and hippocampal regions. NMDA also increased the immunoreactivity of caspase 8 in the similar regions of the mouse cerebrum. However, the increased immunoreactivity of Bax and caspase 8 were dramatically attenuated by chronic lithium pretreatment (lithium chloride, 300 mg/kg/d, i.p. for $7{\sim}10$ days). At the same time, lithium ion blocked the appearance of TUNEL positive cells, and the morphological assessment indicated an effective neuroprotection by lithium against NMDA excitotoxicity. Although the exact action mechanism of lithium is not straightforward at this time, we propose that the inhibition of Bax and caspase cascade is involved in the neuroprotective action of lithium.
Caspases, a family of cysteinyl aspartate-specific proteases plays a central role in the regulation and the execution of apoptotic cell death. Activation of caspases-3 stimulates a signaling pathway that ultimately leads to the death of the cell. Hence, caspase-3 has been proven to be an effective target for reducing the amount of cellular and tissue damage. In this work, comparative molecular similarity indices analysis (CoMSIA) was performed on a series of 3,4-dihydropyrimidoindolones derivatives which are inhibitors of caspase-3. The best predictions were obtained for CoMSIA model ($q^2$ = 0.586, $r^2$ = 0.955). The predictive ability of test set ($r^2_{pred}$) was 0.723. Statistical parameters from the generated QSAR models indicated the data is well fitted and have high predictive ability. Our theoretical results could be useful to design novel and more potent caspase-3 derivatives.
본 연구에서는 동충하초(C. militaris)의 항암작용 기전 해석을 위하여 Hep3B 간암세포의 apoptosis 유발에 미치는 동충하초 열수추출물(WECM)의 영향을 조사하였으며, apoptosis 조절에 중요한 몇 가지 유전자들의 발현 및 활성 변화를 조사하였다. AECM 처리에 의한 Hep3B 세포의 증식억제는 형태적 변형을 동반한 apoptosis 유도와 연관성이 있음을 DAPI 염색을 통한 apoptotic body 출현의 증가 및 flow cytometry 분석에 의한 sub-G1 기에 속하는 세포 빈도의 증가로 확인하였다. AECM 처리에 의한 apopotosis 유도에서 Bcl-2 family에 속하는 몇 가지 유전자들의 발현은 큰 변화가 없었으나, caspase-3 및 -8의 활성이 매우 높게 증가 되었으며 이는 PARP 및 ${\beta}$-catenin 단백질의 분해와 연관성이 있었다. 또한 caspase-3 선택적 저해제인 z-DEVD-fmk로 caspase-3의 활성을 인위적으로 차단시켰을 경우, AECM에 의한 apoptois 유도 현상이 유의적으로 감소되어 AECM에 의한 Hep3B 세포의 apoptosis 유발에 caspase-3이 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과만으로 동충하초에 의한 간암세포의 증식억제 기전을 명확하게 제시할 수는 없으나, 이상의 결과들은 동충하초의 생화학적 항암기전 해석을 이해하는데 중요한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
Objective: This investigation aimed to determine effects of celecoxib on the cell cycle kinetics of the gastric cancer cell line MGC803 and the mechanisms involved by assessing expression of cytochrome C and caspase-9 at the protein level. Methods: Cell proliferation of MGC803 was determined by MTT assay after treatment with celecoxib. Apoptosis was assessed using fluorescence staining and cell cycle kinetics by flow cytometry. Western blotting was used to detect the expression of caspase-9 protein and of cytochrome C protein in cell cytosol and mitochondria. Results: Celecoxib was able to restrain proliferation and induce apoptosis in a dose- and time-dependent manner, inducing G0/G1 cell cycle arrest, release of cytochrome C into the cytosol, and cleavage of pro-caspase-9 into its active form. Conclusion: Celecoxib can induce apoptosis in MGC803 cells through a mechanism involving cell cycle arrest, mitochondrial cytochrome C release and caspase activation.
We studied the effects of hot water extract of Inonotus obliquos mushroom on the proliferation and apoptosis of the human colon adenocarcinoma, HT-29 and the human stomach adenocarcinoma, SNU-484 cell. Cells were maintained with Dulbecco's modified Eagle medium/Ham's F-12 nutrient mixture supplemented with 10% fetal bovine serum at 37$^{\circ}C$ in a humidified $CO_2$. For the cell proliferation experiments, cells were seeded in 35 mm dishes, and were treated with the various concentrations of the extract for the different time course. Apoptosis was measured by caspase-3 activity. When we incubated HT-29 cells for 24, 48, 72, and 96 hours after treatments, the cell proliferation was more suppressed with more treatment time. In case of the human stomach cancer cell, SNU484, the extract significantly decreased the cell number. Thus, the treatment of 1.5 mg/$m\ell$ extract decreased almost half of the cell number. Caspase-3 activity in HT-29 was increased by the treatment of mushroom extracts. In SNU484, caspase-3 activity tended to increase in proportion to the amounts of the extracts and the treatment of Inonotus obliquos affected the activity a lot. Therefore, Inonotus obliquos is suggested for the prevention of gastro-intestinal cancer and strongly recommended for the treatment of stomach cancer. (Korean J Nutrition 36(1) : 18~23, 2003)
Lung cancer is the leading cause of cancer-related death worldwide. Here we investigated the antitumor effect and mechanism of Zhejiang (Huzhou and Jiande) saffron against lung cancer cell lines, A549 and H446. Using high performance liquid chromatography (HPLC), the contents of crocin I and II were determined. In vitro, MTT assay and annexin-V FITC/PI staining showed cell proliferation activity and apoptosis to be changed in a dose- and time-dependent manner. The inhibition effect of Jiande saffron was the strongest. In vivo, when mice were orally administered saffron extracts at dose of 100mg/kg/d for 28 days, xenograft tumor size was reduced, and ELISA and Western blotting analysis of caspase-3, -8 and -9 exhibited stronger expression and activity than in the control. In summary, saffron from Zhejiang has significant antitumor effects in vitro and in vivo through caspase-8-caspase-9-caspase-3 mediated cell apoptosis. It thus appears to have more potential as a therapeutic agent.
Oxidative stress induces apoptosis in many cellular systems including glioblastoma cells, with caspase-8 activation was regarded as a major contribution to $H_2O_2$-induced cell death. This study focused on the role of the autophagic protein p62 in $H_2O_2$-induced apoptosis in U87MG cells. Oxidative stress was applied with $H_2O_2$, and cell apoptosis and viability were measured with use of caspase inhibitors or autophagic mediators or siRNA p62, GFP-p62 and GFP-p62-UBA (del) transfection. We found that $H_2O_2$-induced U87MG cell death was correlated with caspase-8. To understand the role of p62 in MG132-induced cell death, the levels of p62/SQSTM1 or autophagy in U87MG cells were modulated with biochemical or genetic methods. The results showed that the over-expression of wild type p62/SQSTM1 significantly reduced $H_2O_2$ induced cell death, but knockdown of p62 aggravated the process. In addition, inhibition of autophagy promoted p62 and active caspase-8 increasing $H_2O_2$-induced apoptosis while induction of autophagy manifested the opposite effect. We further demonstrated that the function of p62/SQSTM1 required its C-terminus UBA domain to attenuate $H_2O_2$ cytotoxity by inhibition of caspase-8 activity. Our results indicated that p62/SQSTM1 was a potential contributor to mediate caspase-8 activation by autophagy in oxidative stress process.
Qi, Ling;Ren, Kuang;Fang, Fang;Zhao, Dong-Hai;Yang, Ning-Jiang;Li, Yan
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제16권12호
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pp.4849-4852
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2015
Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) has been investigated as an effective agent to treat various cancers. Cancer stem cells are resistant to TRAIL treatment, but the mechanism of TRAIL resistance remains unknown. In this study, brain cancer stem cells were isolated by CD133 magnetic sorting, and the number of CD133 positive cells detected by flow cytometry. The self-renewing capacity of brain cancer stem cells was examined by a neurosphere formation assay, and the percentage of cell death after TRAIL treatment was examined by an MTS assay. Expression of DR5, FADD, caspase 8 and BCL2 proteins was detected by western blot. The amount of CD133 positive cells was enriched to 71% after CD133 magnetic sorting. Brain cancer stem cell neurosphere formation was significantly increased after TRAIL treatment. TRAIL treatment also reduced the amount of viable cells and this decrease was inhibited by a caspase 8 inhibitor or by the pan-caspase inhibitor z-VAD (P<0.05). Brain cancer stem cells expressed lower levels caspase 8 protein and higher levels of BCL2 protein when compared with CD133 negative cells (P<0.05). Our data suggest that TRAIL resistance is related to overexpression of BCL2 and low expression of caspase 8 which limit activation of caspase 8 in brain cancer stem cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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