Platelet activation is essential for hemostatic process on blood vessel damage. However, excessive platelet activation can cause some cardiovascular diseases including atherosclerosis, thrombosis, and myocardial infarction. Scoparone is commonly encountered in the roots of genus Artemisia or Scopolia, and has been studied for its potential pharmacological properties including immunosuppression and vasorelaxation, but antiplatelet effects of scoparone have not been reported yet. We investigated the effect of scoparone on human platelet activation prompted by an analogue of thromboxane A2, U46619. As the results, scoparone dose-dependently increased cyclic adenosine monophosphate (cAMP) levels as well as cyclic guanosine monophosphate (cGMP) levels, both being aggregation-inhibiting molecules. In addition, scoparone strongly phosphorylated inositol 1, 4, 5-triphosphate receptor (IP3R) and vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP), substrates of cAMP dependent kinase and cGMP dependent kinase. Phosphorylation of IP3R by scoparone resulted in inhibition of Ca2+ mobilization in calcium channels in a dense tubular system, and phosphorylation of VASP by scoparone led to an inability of fibrinogen being able to bind to αIIb/β3. Finally, scoparone inhibited thrombin-induced fibrin clotting, thereby reducing thrombus formation. Therefore, we suggest that scoparone has a strong antiplatelet effect and is highly probable to prevent platelet-derived vascular disease.
In this study, we investigated the effect of egg yolk lipids (EYL) on collagen ($10\;{\mu}g/ml$)-stimulated platelet aggregation in vivo. Dietary EYL significantly inhibited collagen-induced platelet aggregation, in addition, increased the formation of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and cyclic guanosine monophosphate (cGMP), intracellular $Ca^{2+}$-antagonist as aggregation-inhibiting molecules, in collagen-stimulated platelets. These results suggest that EYL inhibits the collagen-induced platelet aggregation by up-regulating the cAMP and cGMP production. On the other hands, prothrombin time (PT) on extrinsic pathway of blood coagulation was potently prolonged by dietary EYL in vivo. These findings suggest that EYL prolongs the internal time between the conversion of fibrinogen to fibrin. Accordingly, our data demonstrate that EYL may be a crucial tool for a negative regulator during platelet activation and blood coagulation on thrombotic diseases.
For deciphering the cyclic guanosine monophosphate (cGMP) signaling pathway, we employed chemical proteomics to identify the novel target molecules of cGMP. We used cGMP that was immobilized onto agarose beads with linkers directed at three different positions of cGMP. We performed a pull-down assay using the beads as baits on tissue lysates and identified 9 proteins by MALDI-TOF (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight) mass spectrometry. Some of the identified proteins were previously known cGMP targets, including cGMP-dependent protein kinase and cGMP-stimulated phosphodiesterase. Surprisingly, some of the co-precipitated proteins were never formerly reported to associate with the cGMP signaling pathway. The competition binding assays showed that the interactions are not by nonspecific binding to either the linker or bead itself, but by specific binding to cGMP. Furthermore, we observed that the interactions are highly specific to cGMP against other nucleotides, such as cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and 5'-GMP, which are structurally similar to cGMP. As one of the identified targets, MAPK1 was confirmed by immunoblotting with an anti-MAPK1 antibody. For further proof, we observed that the membrane-permeable cGMP (8-bromo cyclic GMP) stimulated mitogen-activated protein kinase 1 signaling in the treated cells. Our present study suggests that chemical proteomics can be a very useful and powerful technique for identifying the target proteins of small bioactive molecules.
The effect of acetylcholine, oxytocin and prostaglandin $F_{2{\alpha}}$ ($PGF_{2{\alpha}}$) on cyclic nucleotide levels in estrogen-primed rabbit whole uterus were studied in the presence and absence of 1-methyl-3-isobutyl xanthine (MIX), a phosphodiestrase inhibitor, and indomethacin, a prostagandin inhibitor. In the absence of MIX, acetylcholine increased guanosine 3', 5'-cyclic monophosphate (cGMP), but had no effect on adenosine 3', 5'-cyclic monophosphate (cAMP) levels. In contrast, oxytocin had no influence on cGMP, but decreased cAMP levels. $PGF_{2{\alpha}}$ increased cGMP and decreased cAMP levels. MIX increased both cAMP and cGMP levels. Oxytocin and $PGF_{2{\alpha}}$ further increased cGMP levels, indicating activation of guanylate cyclase activity. The ratio of cAMP/cGMP was decreased by uterine stinulants both in presence and absence of MIX. Indomethacin elevated cAMP and cGMP revels. The effects of uterine stimulants in the presence of indomethacin on cyclic nucleotide levels were varied from tissue to tisse. In general, oxytocin decreased cGMP and $PGF_{2{\alpha}}$ increased cAMP/cGMP levels, but the effects were statisically nonsignicficant. The cAMP/cGMP ratio was increased by uterine stimulant in the presence of indomethacin. In conclusion, uterine stimulants eased cAMP/cGMP ratio which indicates that the uterine stimulants have opposing effects on adenylate cyclase and guanylate cyclase activities. The endometrium plays a role in the regulation of cyclic nucleotide levels and uterine contraction by means of PG synthesis. Indomethacin has an unknown activities besides both of PG synthetase and phosphodiesterase inhibitions.
In order to elucidate the properties of the background current whole cell patch clamp studies were performed in rabbit ventricular cells. Ramp pulses of ${\pm}80\;mV$ from holding potential of 40 mV(or 20 mV) at the speed of 0.8 V/sec were given every 30 sec(or 10 sec) and current-voltage diagrams(I-V curve) were obtained. For the activation of the background current isoprenaline, adenosine 3',5'-cyclic monophosphate(dBcAMP), guanosine 3',5'-cyclic monophosphate(cGMP), and $N^6$-2'-o-dibutyryladenosine 3',5'-cyclic monophosphate(dBcAMP) were applied after all known current systems were blocked with 2mM Ba, 1 mM Cd ,5 mM Ni, 10 ${\mu}M$ diltiazem, 10 ${\mu}m$ ouabain, and 20 mM tetraethylammonium(TEA). The conductance of background current in control was $0.65{\pm}0.69$ nS at 0 mV, its I-V curves was almost linear and reversed near 50 mV. When there was no taurine in pipette solution, isoprenaline hardly activated the background current but when taurine existed in pipette solution, isoprenaline activated the larger background current. Cyclic AMP or cyclic GMP alone had little effect on the activation of the background current, while cGMP potentiated cGMP effect. When the background current was activated with cGMP and cAMP, isoprenaline could not further increased the background current. The background current activated by isoprenaline depended on extracellular $Cl^-$ concentration and its reversal potential was shifted according to chloride equilibrium potential. The change of extracellular $Na+$ concentration had little effect on reversal potential of the background current activated by isoprenaline.
Recent studies have demonstrated that nitric oxide (NO) activates transient receptor potential vanilloid subtype 1 (TRPV1) via S-nitrosylation of the channel protein. NO also modulates various cellular functions via activation of the soluble guanylyl cyclase (sGC)/protein kinase G (PKG) pathway and the direct modification of proteins. Thus, in the present study, we investigated whether NO could indirectly modulate the activity of TRPV1 via a cGMP/PKG-dependent pathway in cultured rat dorsal root ganglion (DRG) neurons. NO donors, sodium nitroprusside (SNP) and S-nitro-N-acetylpenicillamine (SNAP), decreased capsaicin-evoked currents ($I_{cap}$). NO scavengers, hemoglobin and 2-(4-carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide (CPTIO), prevented the inhibitory effect of SNP on $I_{cap}$. Membrane-permeable cGMP analogs, 8-bromoguanosine 3', 5'-cyclic monophosphate (8bromo-cGMP) and 8-(4chlorophenylthio)-guanosine 3',5'-cyclic monophosphate (8-pCPT-cGMP), and the guanylyl cyclase stimulator YC-1 mimicked the effect of SNP on $I_{cap}$. The PKG inhibitor KT5823 prevented the inhibition of $I_{cap}$ by SNP. These results suggest that NO can downregulate the function of TRPV1 through activation of the cGMP/PKG pathway in peripheral sensory neurons.
Cuong, Cang Van;Kim, Na-Ri;Cho, Hee-Cheol;Kim, Eui-Yong;Han, Jin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제8권2호
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pp.95-100
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2004
Ischemic preconditioning (IPC) has been accepted as a heart protection phenomenon against ischemia and reperfusion (I/R) injury. The activation of ATP-sensitive potassium $(K_{ATP})$ channels and the release of myocardial nitric oxide (NO) induced by IPC were demonstrated as the triggers or mediators of IPC. A common action mechanism of NO is a direct or indirect increase in tissue cGMP content. Furthermore, cGMP has also been shown to contribute cardiac protective effect to reduce heart I/R-induced infarction. The present investigation tested the hypothesis that $K_{ATP}$ channels attenuate DNA strand breaks and oxidative damage in an in vitro model of I/R utilizing rat ventricular myocytes. We estimated DNA strand breaks and oxidative damage by mean of single cell gel electrophoresis with endonuclease III cutting sites (comet assay). In the I/R model, the level of DNA damage increased massively. Preconditioning with a single 5-min anoxia, diazoxide $(100\;{\mu}M)$, SNAP $(300\;{\mu}M)$ and 8-(4-Chlorophenylthio)-guanosine-3',5'-cyclic monophosphate (8-pCPT-cGMP) $(100\;{\mu}M)$ followed by 15 min reoxygenation reduced DNA damage level against subsequent 30 min anoxia and 60 min reoxygenation. These protective effects were blocked by the concomitant presence of glibenclamide $(50\;{\mu}M)$, 5-hydroxydecanoate (5-HD) $(100\;{\mu}M)$ and 8-(4-Chlorophenylthio)-guanosine-3',5'-cyclic monophosphate, Rp-isomer (Rp-8-pCPT-cGMP) $(100\;{\mu}M)$. These results suggest that NO-cGMP-protein kinase G (PKG) pathway contributes to cardioprotective effect of $K_{ATP}$ channels in rat ventricular myocytes.
In this study, we investigated the effect of DMSO, a highly dipolar organic liquid, in collagen ($5{\mu}g/ml$)-stimulated platelet aggregation. DMSO inhibited platelet aggregation at 0.5% by inhibiting production of thromboxane $A_2$ ($TXA_2$) which was associated with blocking cyclooxygenase (COX)-1 activity and $TXA_2$ synthase. In addition, DMSO significantly increased the formation of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) from adenosine triphosphate (ATP) and cyclic guanosine monophosphate (cGMP) from guanosine triphosphate (GTP). On the other hand, DMSO (0.1~0.5% concentration) did not affect the LDH release which indicates the cytotoxicity. Based on these results, DMSO has anti-platelet effect by regulation of several platelet signaling pathways, therefore we suggest that DMSO could be a novel strategy on many thrombotic disorders.
혈소판 응집은 혈관 손상의 경우 지혈 플러그 형성에 필수적이다. 그러나, 과도한 혈소판 응집은 혈전증, 죽상 동맥 경화증 및 심근 경색과 같은 순환기 장애를 일으킬 수도 있다. Scopoletin은 Scopolia 또는 Artemisia 속 식물의 뿌리에서 발견되는 성분으로, 항응고 및 항말라리아 작용을 가지는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 collagen에 의해 유발된 혈소판 응집에 scopoletin이 미치는 영향을 조사하였다. Scopoletin은 활성화된 혈소판에서 생성되는 응집 유도 분자인 thromboxane $A_2$ ($TXA_2$) 및 세포 내 $Ca^{2+}$ 동원 ($[Ca^{2+}]_i$)의 하향 조절을 통해 항 혈소판 효과를 나타내었다. 한편, scopoletin은 세포 내 $Ca^{2+}$-길항제인 것으로 알려져 있는 cyclic adenosine monophosphate(cAMP)와 cyclic guanosine monophosphate (cGMP) 수치를 증가시켰다. 특히, scopoletin은 cGMP보다 cAMP 수준을 강력하게 증가함으로써 콜라겐에 의해 유발된 사람 혈소판 응집에서의 ${\alpha}IIb/{\beta}_3$에 대한 피브리노겐 결합을 억제하였다. 또한, scopoletin은 용량 의존적으로 collagen에 의해 증가된 adenosine trisphosphate (ATP)의 방출을 억제하였다. 이 결과는 혈소판 내 과립 분비를 통한 응집 증폭작용이 scopoletin에 의해 억제되었음을 의미한다. 따라서, 본 연구는 scopoletin이 강력한 항혈소판 효과를 가지며 혈소판-유래의 혈관 질환을 예방할 가능성이 크다는 것을 입증하였다.
Background: We have previously reported that not only cGMP but also 8-Br-cGMP or 8-pCPT-cGMP, specific and potent stimulators of cGMP-dependent protein kinase (cGMP-PK), increased basal L-type calcium current $(I_{Ca})$ in rabbit ventricular myocytes. Our findings in rabbit ventricular myocytes were entirely different from the earlier findings in different species, suggesting that the activation of cGMP-PK is involved in the facilitation of $I_{Ca}}$ by cGMP. However, there is no direct evidence that cGMP-PK can stimulate $I_{Ca}}$ in rabbit ventricular myocytes. In this report, we focused on the direct effect of cGMP-PK on $I_{Ca}}$ in rabbit ventricular myocytes. Methods and Results: We isolated single ventricular myocytes of rabbit hearts by using enzymatic dissociation. Regulation of $I_{Ca}}$ by cGMP-PK was investigated in rabbit ventricular myocytes using whole-cell voltage clamp method. $I_{Ca}}$ was elicited by a depolarizing pulse to +10 mV from a holding potential of -40 mV. Extracellular 8-(4-Chlorophenylthio)-guanosine-3',5'-cyclic monophosphate (8-pCPT-cGMP), potent stimulator of cGMP-dependent protein kinase (cGMP-PK), increased basal $I_{Ca}}$. cGMP-PK also increased basal $I_{Ca}}$. The stimulation of basal $I_{Ca}}$ by cGMP-PK required both 8-Br-cGMP in low concentration and intracellular ATP to be present. The stimulation of basal $I_{Ca}}$ by cGMP-PK was blocked by heat inactivation of the cGMP-PK and by bath application of 8-(4-chlorophenylthio)-guanosine-3',5'-cyclic monophosphate, Rp-isomer (Rp-pCPT-cGMP), a phosphodiesterase-resistant cGMP-PK inhibitor. When $I_{Ca}}$ was increased by internal application of cGMP-PK, IBMX resulted in an additional stimulation of $I_{Ca}}$. In the presence of cGMP-PK, already increased $I_{Ca}}$ was potentiated by bath application of isoprenaline or forskolin or intracellular application of cAMP. Conclusions: We present evidence that cGMP-PK stimulated basal $I_{Ca}}$ by a direct phosphorylation of L-type calcium channel or associated regulatory protein in rabbit ventricular myocytes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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