Gaballah, Hanaa Hibishy;Zakaria, Soha Said;Ismail, Saber Abdelrahman
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.15
no.16
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pp.6911-6917
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2014
Background: Hepatocellular carcinoma is a complex and heterogeneous tumor with poor prognosis due to frequent intrahepatic spread and extrahepatic metastasis. The molecular mechanisms underlying HCC pathogenesis still remain obscure. Objectives: We aimed to investigate the abundance and the DNA binding activity of nuclear factor kappa B/p65 subunit in peripheral blood mononuclear cells from patients with HCC and to assess its prognostic significance and association with hypoxia inducible factor one alpha (HIF-$1{\alpha}$) in blood. Subjects and methods: This study was carried out on 40 patients classified equally into liver cirrhosis (group I) and HCC (group II), in addition to 20 healthy volunteers (group III). All groups were subjected to measurement of NF-${\kappa}B$/P65 subunit expression levels by real time-PCR, and DNA binding activity was evaluated by transcription factor binding immunoassay. Serum HIF-$1{\alpha}$ levels were estimated by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Significant increase of both the expression level and DNA binding activity of NF-${\kappa}B$/P65 subunit together with serum HIF-1 alpha levels was noted in HCC patients compared to liver cirrhosis and control subjects, with significant positive correlation with parameters for bad prognosis of HCC. In conclusion, NF-${\kappa}B$ signaling is activated in HCC and associated with disease prognosis and with high circulating levels of HIF-1 alpha.
In rapidly growing tumors, hypoxia commonly develops due to the imbalance between $O_2$ consumption and supply. Hypoxia Inducible Factor (HIF)-$1{\alpha}$ is a transcription factor responsible for tumor growth and angiogenesis in the hypoxic microenvironment; thus, its inhibition is regarded as a promising strategy for cancer therapy. Given that CamKII or PARP inhibitors are emerging anticancer agents, we investigated if they have the potential to be developed as new HIF-$1{\alpha}$-targeting drugs. When treating various cancer cells with the inhibitors, we found that a CamKII inhibitor, KN-62, effectively suppressed HIF-$1{\alpha}$ specifically in hepatoma cells. To examine the effect of KN-62 on HIF-$1{\alpha}$-driven gene expression, we analyzed the EPO-enhancer reporter activity and mRNA levels of HIF-$1{\alpha}$ downstream genes, such as EPO, LOX and CA9. Both the reporter activity and the mRNA expression were repressed by KN-62. We also found that KN-62 suppressed HIF-$1{\alpha}$ by impairing synthesis of HIF-$1{\alpha}$ protein. Based on these results, we propose that KN-62 is a candidate as a HIF-$1{\alpha}$-targeting anticancer agent.
More, Kunal N.;Lee, Jun Young;Park, Jeong-Hoon;Chang, Dong-Jo
Journal of Radiopharmaceuticals and Molecular Probes
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v.5
no.1
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pp.36-47
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2019
Hypoxia-inducible factor-1 ($HIF-1{\alpha}$) is a transcription factor activated in response to low oxygen level, and is highly expressed in many solid tumors. Moreover, $HIF-1{\alpha}$ is a representative biomarker of hypoxia and also helps to maintain cell homeostasis under hypoxic condition. Most solid tumors show hypoxia, which induces poor prognosis and resistance to conventional cancer therapies. Thus, early diagnosis of hypoxia with positron emission tomography (PET) radiotracer would be highly beneficial for management of malignant solid tumors with effective cancer therapy. YC-1 is a most promising candidate among several $HIF-1{\alpha}$ inhibitors. As an effort to develop a hypoxia imaging tool as a PET radiotracer, we designed and synthesized [$^{18}F$]DFYC based on potent derivative of YC-1 and performed preliminary in vitro cell uptake study. [$^{18}F$]DFYC showed a significant accumulation in SKBR-3 cells among other cancer cells, proving as a good lead to develop a hypoxic solid tumor such as breast cancer.
Hypoxia induces the expression of several genes through the activation of a master transcription factor, hypoxia-inducible factor (HIF)-1α. This study shows that hypoxia strongly induced the expression of two carboxypeptidases (CP), CPA4 and CPE, in an HIF-1α-dependent manner. The hypoxic induction of CPA4 and CPE gene was accompanied by the recruitment of HIF-1α and upregulation in the active histone modification, H3K4me3, at their promoter regions. The hypoxic responsiveness of CPA4 and CPE genes was observed in human adipocytes, human adipose-derived stem cells, and human primary fibroblasts but not mouse primary adipocyte progenitor cells. CPA4 and CPE have been identified as secreted exopeptidases that degrade and process other secreted proteins and matrix proteins. This finding suggests that hypoxia changes the microenvironment of the obese hypoxic adipose tissue by inducing the expression of not only adipokines but also peptidases such as CPA4 and CPE.
Proceedings of the Korean Society of Toxicology Conference
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2001.05a
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pp.41-83
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2001
Under low oxygen tension, cells increase the transcription of specific genes that are involved in angiogenesis, erythropoiesis and glycolysis. Hypoxia-induced gene expression primarily depends on the stabilization of the subunit of Hypoxia-Inducible Factor-1 (HIF-1), which acts as a heterodimeric transactivator.(omitted)
Hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1α) is a transcription factor activated under hypoxic conditions, and it plays a crucial role in cellular stress regulation. While HIF-1α activity is essential in normal tissues, its presence in the tumor microenvironment represents a significant risk factor as it can induce angiogenesis and confer resistance to anti-cancer drugs, thereby contributing to poor prognoses. Typically, HIF-1α undergoes rapid degradation in normoxic conditions via oxygen-dependent degradation mechanisms. However, certain cancer cells can express HIF-1α even under normoxia. In this study, we observed an inclination toward increased normoxic HIF-1α expression in cancer cell lines exhibiting increased HDAC6 expression, which prompted the hypothesis that HDAC6 may modulate HIF-1α stability in normoxic conditions. To prove this hypothesis, several cancer cells with relatively higher HIF-1α levels under normoxic conditions were treated with ACY-241, a selective HDAC6 inhibitor, and small interfering RNAs for HDAC6 knockdown. Our data revealed a significant reduction in HIF-1α expression upon HDAC6 inhibition. Moreover, the downregulation of HIF-1α under normoxic conditions decreased zinc finger E-box-binding homeobox 1 expression and increased E-cadherin levels in lung cancer H1975 cells, consequently suppressing cell invasion and migration. ACY-241 treatment also demonstrated an inhibitory effect on cell invasion and migration by reducing HIF-1α level. This study confirms that HDAC6 knockdown and ACY-241 treatment effectively decrease HIF-1α expression under normoxia, thereby suppressing the epithelial-mesenchymal transition. These findings highlight the potential of selective HDAC6 inhibition as an innovative therapeutic strategy for lung cancer.
The formation of new blood vessels, angiogenesis, is an essential process during development and disease. Angiogenesis is well known as a crucial step in tumor growth and progression. Angiogenesis is induced by hypoxic conditions and regulated by the hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1). The expression of HIF-1 correlates with hypoxia-induced angiogenesis as a result of the induction of the major HIF-1 target gene, vascular endothelial cell growth factor (VEGF). In this review, a brief overview of the mechanism of angiogenesis is discussed, focusing on the regulatory processes of the HIF-1 transcription factor. HIF-1 consists of a constitutively expressed HIF-1 beta(HIF-1β) subunit and an oxygen-regulated HIF-1 alpha(HIF-1α) subunit. The stability and activity of HIF-1α are regulated by the interaction with various proteins, such as pVHL, p53, and p300/CBP as well as by post-translational modifications, hydroxylation, acetylation, and phosphorylation. It was recently reported that HIF-1α binds a co-activator of the AP-1 transciption factor, Jab-1, which inhibits the p53-dependent degradation of HIF-1 and enhances the transcriptional activity of HIF-1 and the subsequent VEGF expression under hypoxic conditions. ARD1 acetylates HIF-1α and stimulates pVHL-mediated ubiquitination of HIF-1α. With a growing knowledge of the molecular mechanisms in this field, novel strategies to prevent tumor angiogenesis can be developed, and form these, new anticancer therapies may arise.
Purpose : Panax ginseng(PG) is considered to have salutary effects and stimulant actions on physical capacity. However, the effects of PG on the inflammatory cytokine secretion and hypoxia condition are still not understood. This study wasto elucidate the effect of PG on inflammatory cytokine secretion such as interleukin (IL)-1, IL-6, granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), and tumor necrosis factor $(TNF)-{\alpha}$. Also, the effects on the expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) and hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) were measured. Methods : The water extract of PG was administrated to HMC-1 cells before phorbol myristate acetate (PMA)+A23187 treatment. $IL-1{\beta}$, IL-6, $TNF-{\alpha}$, GM-CSF, and VEGF secretion were measured by a modified enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). HIF-1 activation was measured by transcription factor enzyme-linked immunoassay (TF-EIA) Results : PG significantly decreased secretion of $IL-1{\beta}$, IL-6, $TNF-{\alpha}$, and GM-CSF in PMA+A23187-induced HMC-1 cells. VEGF secretion was not changed but HIF-1 activation was decreased by the treatment of PG. Conclusions : PG inhibited the secretion of inflammatory cytokines, which impliesPG might contribute to treatment of mast cell-mediated inflammatory disease. Also, PG inhibited PMA+A23187-induced $HIF -1{\alpha}activation}$ and DNA-binding activity for HIF-1. Therefore, these data demonstrate that PG modulates inflammatory cytokines through inhibition of $HIF-1{\alpha}activation}$ activation.
Background: The testis has been reported to be a naturally O2-deprived organ, dimethyloxaloylglycine (DMOG) can inhibit hypoxia inducible factor-1alpha (HIF-1α) subject to degradation under normal oxygen condition in cells. Objectives: The objective of this study is to detect the effects of DMOG on the proliferation and differentiation of spermatogonial stem cells (SSCs) in Bama minipigs. Methods: Gradient concentrations of DMOG were added into the culture medium, HIF-1α protein in SSCs was detected by western blot analysis, the relative transcription levels of the SSC-specific genes were analyzed using quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). Six days post-induction, the genes related to spermatogenesis were detected by qRT-PCR, and the DNA content was determined by flow cytometry. Results: Results revealed that the levels of HIF-1α protein increased in SSCs with the DMOG treatment in a dose-dependent manner. The relative transcription levels of SSC-specific genes were significantly upregulated (p < 0.05) by activating HIF-1α expression. The induction results showed that DMOG significantly increased (p < 0.05) the spermatogenesis capability of SSCs, and the populations of haploid cells significantly increased (p < 0.05) in DMOG-treated SSCs when compared to those in DMOG-untreated SSCs. Conclusion: We demonstrate that DMOG can promote the spermatogenesis activity of SSCs.
BACKGROUND: The aim of this study was to evaluate the combined effect of low-level laser treatment (LLLT) and recombinant human bone morphological protein-2 (rhBMP-2) applied to hypoxic-cultured MC3T3-E1 osteoblastic cells and to determine possible signaling pathways underlying differentiation and mineralization of osteoblasts under hypoxia. METHODS: MC3T3-E1 cells were cultured under 1% oxygen tension for 72 h. Cell cultures were divided into four groups: normoxia control, low-level laser (LLL) alone, rhBMP-2 combined with LLLT, and rhBMP-2 under hypoxia. Laser irradiation was applied at 0, 24, and 48 h. Cells were treated with rhBMP-2 at 50 ng/mL. Alkaline phosphatase activity was measured at 3, 7, and 14 days to evaluate osteoblastic differentiation. Cell mineralization was determined with Alizarin red S staining at 7 and 14 days. Western blot assays were performed to evaluate whether p38/protein kinase D (PKD) signaling was involved. RESULTS: The results indicate that LLLT and rhBMP-2 synergistically increased alkaline phosphatase (ALP) activity and mineralization. Western blot analyses showed that expression of type I collagen, runt-related transcription factor 2 (RUNX2), and Osterix (Osx), increased and expression of hypoxia-inducible factor 1-alpha ($HIF-1{\alpha}$), decreased more in the LLLT and rhBMP-2 combined group than in the rhBMP-2 or LLL alone groups. Moreover, LLLT and rhBMP-2 stimulated p38 phosphorylation and rhBMP-2 and LLLT increased Prkd1 phosphorylation. CONCLUSION: Combined treatment with rhBMP-2 and LLL induced differentiation and mineralization of hypoxic-cultured MC3T3-E1 osteoblasts by activating p38/PKD signaling in vitro.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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