Coxsackievirus B3 (CVB3) is the main cause of acute myocarditis and dilated cardiomyopathy. Plant extracts are considered as useful materials to develop new antiviral drugs. We had previously selected candidate plant extracts, which showed anti-inflammatory effects. We examined the antiviral effects by using a HeLa cell survival assay. Among these extracts, we chose the Amomi Cardamomi (Amomi) extract, which showed strong antiviral effect and preserved cell survival in CVB3 infection. We investigated the mechanisms underlying the ability of Amomi extract to inhibit CVB3 infection and replication. HeLa cells were infected by CVB3 with or without Amomi extract. Erk and Akt activities, and their correlation with virus replication were observed. Live virus titers in cell supernatants and viral positive- and negative-strand RNA amplification were measured. Amomi extract significantly increased HeLa cell survival in different concentrations ($100-10{\mu}g/ml$). CVB3 capsid protein VP1 expression (76%) and viral protease 2A-induced eIF4G1 cleavage (70%) were significantly decreased in Amomi extract ($100{\mu}g/ml$) treated cells. The levels of positive- (20%) and negative-strand (80%) RNA were dramatically decreased compared with the control, as revealed by reverse transcription-PCR. In addition, Amomi extract improved mice survival (51% vs 26%) and dramatically reduced heart inflammation in a CVB3-induced myocarditis mouse model. These results suggested that Amomi extract significantly inhibited Enterovirus replication and myocarditis damage. Amomi may be developed as a therapeutic drug for Enterovirus.
Shin, Ha-Hyeon;Moon, Sung-Jin;Lim, Byung-Kwan;Kim, Jin Hee
Korean Journal of Pharmacognosy
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v.49
no.4
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pp.291-297
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2018
Coxsackievirus B3 (CVB3) is a very well-known causative agent for viral myocarditis and meningitis in human. However, the effective vaccine and therapeutic drug are not developed yet. CVB3 infection activates host cell AKT signaling. Inhibition of AKT signaling pathway may attenuate CVB3 replication and prevent CVB3-mediate viral myocarditis. In this study, we determined antiviral effect of the selected natural plant extract to develop a therapeutic drug for CVB3 treatment. We screened several chemically extracted natural compounds by using HeLa cell-based cell survival assay. Among them, Linum usitatissimum L. extract was selected for antiviral drug candidate. L. usitatissimum extract significantly decreased CVB3 replication and cell death in CVB3 infected HeLa cells with no cytotoxicity. CVB3 protease 2A induced eIF4G1 cleavage and viral capsid protein VP1 production were dramatically decreased by L. usitatissimum extract treatment. In addition, virus positive and negative strand genome amplification were significantly decreased by 1 mg/ml L. usitatissimum extract treatment. Especially, L. usitatissimum extract was associated with inhibition of AKT signal and maintain mTOR activity. In contrast, Atg12 and LC3 expression were not changed by L. usitatissimum extract treatment. In this study, the potential AKT signal inhibitor, L. usitatissimum extract, was significantly inhibited viral genome replication and protein production by inhibition of AKT signal. These results suggested that L. usitatissimum extract is a novel therapeutic agent for treatment of CVB3-mediated diseases.
Scutellaria baicalensis Georgi has been widely used in China for treatment of various diseases. This study investigated the effect of Scutellaria baicalensis Georgi extracts (SBE) against Coxsackievirus B3 (CVB3)-induced myocarditis in vitro and in vivo. In vitro, Hela cells and primary myocardial cells were infected with CVB3 and treated with SBE ($50-800{\mu}g/ml$) and ribavirin ($200{\mu}M$) for 48 h and then determined by CCK8 assay. Real-time PCR and western blotting assays were performed. In vivo, a myocarditis model was induced in male BALB/c mice by injecting CVB3 suspension intraperitoneally for three times, followed by treatment with SBE (400 and 200 mg/kg) and ribavirin (100 mg/kg) for 28 days. SBE ameliorated the cytotoxicity of CVB3 in Hela cells, especially at $400{\mu}g/ml$ (39.93% vs 65.67%, p < 0.05) without influencing cell growth and also significantly reduced CVB3 replication in primary myocardial cells. The levels of AKT, ERK, and p38 were increased after CVB3 infection. SBE could downregulate the expressions of AKT and p38. In vivo, the mortality rate from CVB3 reached to 66.67%, while 10.00% and 23.33% of this came after 400 and 200 mg/kg SBE treatment, respectively (p < 0.05). The CVB3 replication was obviously reduced after SBE administration from day 5. Similarly, the levels of AKT, ERK, and p38 mRNAs and proteins were increased, and SBE suppressed the expression of AKT and p38. Our study indicates that SBE is a promising potent antiviral agent against CVB3-induced myocarditis by inhibition of virus replication via depressing AKT and p38 expressions.
Cho, Byoung Wook;Kwon, Seong Eun;Kwon, Mun Ju;Hur, Myong Je;Kim, Kyung Seon;Hong, Young Jin;Kim, Soon Ki;Kwon, Young Se;Kim, Dong Hyun
Pediatric Infection and Vaccine
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v.23
no.1
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pp.46-53
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2016
Purpose: Enterovirus (EV) infection in children can manifest various diseases from asymptomatic infection to nonspecific febrile illness, hand-foot-mouth disease, and aseptic meningitis. This study was aimed to investigate epidemiology and clinical significance of various genotypes of EV infections in pediatric inpatient. Methods: We collected the stool samples from the admitted pediatric patients in Inha University Hospital from March 2014 to March 2015. EV detection and genotype identification were performed by real-time RT-PCR and semi-nested RT-PCR. Phylogenetic trees were constructed by neighbor joining method. Results: A total of 400 samples were collected during study period and 112 patients (28%) were diagnosed with EV infections. The mean age of EV positive patients was 2.66 years (0.1-14) and sex ratio was 1.73:1. Genetic sequences of EVs were identified; coxsackievirus B5 (17, 15.2%), coxsackievirus A16 (13, 11.6%), enterovirus 71 (10, 8.9%), and coxsackievirus A2 (9, 8.0%). Nonspecific febrile illness (96, 86%) was the most common clinical manifestation and the duration of fever was 0-11 days (mean 3.1 days). Rash (44, 39%) and meningitis (43, 38%) were followed. Patients who were attending daycare center or had siblings accounted for 82.1%. Phylogenetic relationship tree revealed 6 distinct genogroups among 56 types of EVs. Conclusions: This study is the report of epidemiology, serotype distribution and clinical manifestations of children with EV infection in Incheon. This data will be helpful for further study about the epidemiology of EV infection in Korea.
Jeon, Se Yun;Choi, Suk Joo;Kim, Yong Bae;Nam, Hae Seon;Park, Kwi Sung;Baek, Kyung Ah;Park, Joon Soo
Clinical and Experimental Pediatrics
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v.49
no.11
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pp.1186-1193
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2006
Purpose : Enterovirus infection is a type of viral infection that occurs relatively frequently in children during summer. It has clinical symptoms of non-specific fever, aseptic encephalomeningitis, gastrointestinal diseases, skin rash and, hand-foot-mouth disease. However, it can also occcaisionally, result in fatal symptoms like myocarditis, epicardial inflammation, transverse myelitis, quadriplegia and etc. There have been epidemic enterovirus studies, but not in the Chungnam area. Therefore, we undertook this study in order to comprehend the cause viruses in this area. Methods: We enlisted 157 children hospitalized with enteroviral infections at Soonchunhyang University hospital in Cheonan between May and August 2005. Cerebrospinal fluids or feces were collected during the acute phase after hospitalization, and observed the cytopathic effects caused by enterovirus and using reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). Results : The number of children hospitalized due to possible enteroviral infection during the period of study was 157. The number of children who tested positive with the reverse transcription polymerase chain reaction totalled 32 cases (20.4 percent). Among the children with entroviral diseases, 20 were male and 12 were female, thus the sex ratio of male to female was 1.67:1. Their clinical symptoms included fever most frequently (93.7 percent), was followed by headaches (90.0 percent), meningeal irritation signs (65.0 percent), and abdominal pain (30.0 percent). As for the type of isolated enterovirus, there were 17 cases of echovirus 18 and 6 cases of coxsackievirus B5. Furthermore, there were 2 cases of echovirus 9, 1 case of coxsackievirus A6 and coxsackievirus B3, respectively. But 5 cases were not determined by genotype. Conclusion : Echovirus 18 is circulating in Korea. We reported on identified enteroviruses, including echovirus 18, using RT-PCR in the Chungnam area during the summer of 2005.
We investigated the efficacy of single compound of plant extract in coxsackievirus B3 (CVB3) infection. CVB3 is a main cause of Hand-foot-mouth diseases (HFMD) and viral myocarditis in children and adult. Several single compounds of plant extract were purified by HPLC and tested as antiviral drug candidate. Among them, kaempferol was selected to effective anti-enterovirus compound by HeLa cells survival assay. CVB3 infected HeLa cells were treated with kaempferol ($100{\mu}g/ml-100ng/ml$) and their antiviral effect was confirmed. After 16 hours of treatment, HeLa cells were lysed and proteins were extracted for western blot analysis. CVB3 viral capsid protein VP1 production and transcription factor eIF4G-1 cleavage was significantly decreased in $100{\mu}g/ml$ kaempferol treatment. Virus replication was observed by virus RNA amplification. Kaempferol strongly reduced virus positive and negative strand RNA amplification. Moreover, MAPK signal induced by CVB3 infection, pERK and pmTOR, kaempferol treatment significantly inhibited the activity. Plant extract single compound, kaempferol, is a strong candidate to be developed non-toxic anti-enterovirus treatment agent.
Enterovirus is a common cause of several severe diseases such as myocarditis, hand-foot-mouth disease, and meningitis in children and adult. There are many try to develop new antiviral drug for direct treatment in virus infection. However, synthetic chemical antiviral drug is not working. To overcome this limitation, we examined plant extracts. The antiviral effect of plant extracts was screened by HeLa cell survival assay in coxsackievirus B3 (CVB3) infection. We observed a strong antiviral effect of Poria cocos extract in a dose-dependent manner (1 mg/ml~0.01 mg/ml). P. cocos extract (1 mg/ml) treatment was dramatically decreased virus protease 2A induced eIF4G-I cleavage and virus capsid protein VP1 production. CVB3 positive and negative strand RNA amplification were significantly reduced in P. cocos extract treatment. P. cocos extract completely blocked early time activation of ERK and AKT activity in CVB3 infection. Taken together these data indicate that the treatment of P. cocos extract strongly inhibit CVB3 replication. Poria cocos extract may possible to developed as a therapeutic agent for enterovirus.
Stress granules (SGs) are cytoplasmic aggregates of RNA-protein complexes that form in response to various cellular stresses and are known to restrict viral access to host translational machinery. However, the underlying molecular mechanisms of SGs during viral infections require further exploration. In this study, we evaluated the effect of SG formation on cellular responses to coxsackievirus B3 (CVB3) infection. Sodium arsenite (AS)-mediated SG formation suppressed cell death induced by tumor necrosis factor-alpha (TNF-a)/cycloheximide (CHX) treatment in HeLa cells, during which G3BP1, an essential SG component, contributed to the modulation of apoptosis pathways. SG formation in response to AS treatment blocked CVB3-mediated cell death, possibly via the reduction of mitochondrial reactive oxygen species. Furthermore, we examined whether AS treatment would affect small extracellular vesicle (sEV) formation and secretion during CVB3 infection and modulate human monocytic cell (THP-1) response. CVB3-enriched sEVs isolated from HeLa cells were able to infect and replicate THP-1 cells without causing cytotoxicity. Interestingly, sEVs from AS-treated HeLa cells inhibited CVB3 replication in THP-1 cells. These findings suggest that SG formation during CVB3 infection modulates cellular response by inhibiting the release of CVB3-enriched sEVs.
We have determined and analyzed the full-length cDNA sequence of a coxsackievirus B3 (CVB3) Korean isolate (CVB3-Korea/97) which has been known as a general human pathogen. The whole genome contains 7,400 nucleotides and has a single large open reading frame with 6,555 nucleotides that encodes a potential polyprotein precursor of 2,185 amino acids. The genome also contains a 5' non-coding region (NCR) of 741 bases and a 3' NCR of 104 bases followed by poly(A) tail. Sequence homologies of nucleotides and deduced amino acids between the CVB3-Korea/97 strain and the prototype (Nancy strain) were 81.7% and 91.5%, respectively. The genes encoding the functional proteins including viral protease and RNA dependent RNA polymerase showed higher homology than those encoding the structural proteins. We have further analyzed the sequences of 5' NCR, VP1 and VP2 of CVB3-Korea/97, which are known as cardiovirulent determining factors at the nucleotide and amino acid levels. Although the CVB 3-Korea/97 strain was isolated from an aseptic meningitis patient without cardiomyopathy, its 234th nucleotide and 165th amino acid were uracil and Asn as same as those of other cardiovirulent strains one. However, the 155th amino acid of VP1, which closely associated with cardiovirulence, was replaced with $Arg^{155}$ by single nucleotide substitution from $A^{2916}$ to $T^{2916}$. Moreover, additional amino acid substitutions were observed in the flanking region of $Asp^{155}$. Taken together, amino acid(s) substitution in VP1 may playa critical role in determining cardiovirulence of the CVB3-Korea/97 strain rather than individual nucleotide replacements in the 5' NCR and/or an amino acid substitution in VP2.
Membrane-associated guanylate kinase inverted-3 (MAGI-3) is a member of the family of membrane-associated guanylate kinases (MAGUKs). MAGI-3 modulates the kinase activity of protein kinase B (PKB)/AKT through interactions with phosphatase and tensin homolog (PTEN)/MMAC. Coxsackievirus B3 (CVB3) is a common causative agent of acute myocarditis and chronic dilated cardiomyopathy. Activation of AKT and extracellular signal-regulated kinases 1/2 (ERK1/2) is essential for CVB3 replication, but the relation between MAGI-3 signaling and CVB3 replication is not well understood. This study investigated the role of MAGI-3 in CVB3 infection and replication. MAGI-3 was overexpressed in HeLa cells by polyethylenimine (PEI) transfection. To optimize the transfection conditions, different ratios of plasmid DNA to PEI concentrations were used. MAGI-3 and empty plasmid DNA were transfected into the HeLa cells. MAGI-3 overexpression alone was not sufficient to efficiently activate AKT. However, expression of the CVB3 capsid protein VP1 dramatically increased in the HeLa cells overexpressing MAGI-3 24 h after CVB3 infection. In addition, the activities of AKT and ERK were significantly induced in the CVB3-infected MAGI-3 cells overexpressing HeLa. These results demonstrate that MAGI-3 expression upregulates CVB3 replication through AKT and ERK signaling activation. MAGI-3 may be an important target to control CVB3 replication.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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