We analyzed the antioxidant and anti-wrinkle activities of berberine, isolated from dried rhizome of Coptis japonica Makino, to determine its cosmetic potential. We performed the 3-[4,5-dimethylthiazol]-2-yl]-2,5-diphenyl-tetrazoliumbromide (MTT) assay to evaluate the toxicity of the berberine. We also measured the ROS and hyaluronic acid production, and expression of MMP-2, MMP-9, TIMP-1, TIMP-2, and tumor necrosis factor-alpha ($TNF-{\alpha}$) to evaluate the antioxidant and anti-wrinkle activities of berberine, respectively. The cytotoxicity of ultraviolet light, in presence of berberine, was measured by the MTT assay using CCD-986sk fibroblasts, and no cytotoxicity was observed at concentrations less than $25{\mu}g/mL$. We also found that berberine decreased ROS production in a concentration-dependent manner and promoted the synthesis of hyaluronic acid. Further, berberine reduced the protein levels and mRNA expression of MMP-2 and MMP-9, which are associated with wrinkle formation, and increased the expression of TIMP-1 and TIMP-2. In addition, the inhibitory effect of berberine on $TNF-{\alpha}$, known as pro-inflammatory cytokine, was inhibited by $TNF-{\alpha}$ gene in a concentration-dependent manner. These results suggest that berberine holds cosmetic value owing to its antioxidant activity, by inhibiting ROS production and anti-wrinkle activity by reducing MMP-2 and MMP-9 and increasing TIMP-1 and TIMP-2 expression.
Lee, Gi Ho;Jin, Sun Woo;Kim, Se Jong;Pham, Thi Hoa;Choi, Jae Ho;Jeong, Hye Gwang
Toxicological Research
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v.35
no.1
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pp.93-101
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2019
Tetrabromobisphenol A (TBBPA), the most common industrial brominated flame retardant, acts as a cytotoxic, neurotoxic, and immunotoxicant, causing inflammation and tumors. However, the mechanism of TBBPA-induced matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) expression in human breast cancer cells is not clear. In human breast cancer MCF-7 cells, treatment with TBBPA significantly induced the expression and promoter activity of MMP-9. Transient transfection with MMP-9 mutation promoter constructs verified that $NF-{\kappa}B$ and AP-1 response elements are responsible for the effects of TBBPA. Furthermore, TBBPA-induced MMP-9 expression was mediated by $NF-{\kappa}B$ and AP-1 transcription activation as a result of the phosphorylation of the Akt and MAPK signaling pathways. Moreover, TBBPA-induced activation of Akt/MAPK pathways and MMP-9 expression were attenuated by a specific NADPH oxidase inhibitor, and the ROS scavenger. These results suggest that TBBPA can induce cancer cell metastasis by releasing MMP-9 via ROS-dependent MAPK, and Akt pathways in MCF-7 cells.
Natural products have always been an attractive source in terms of novel anti-metastatic compounds which can hinder MMP expression and activity. Corydalis heterocarpa is a salt marsh plant found in the seashores throughout Korea. Its yellow flowers and spikes have been an ingredient in folk medicine to treat spasm and contractions. The present study assessed the potential of different solvent-based fractions from the crude extract of Corydalis heterocarpa (CHE), a halophyte with reported bioactivities, to suppress the PMA-induced MMP expression in human fibrosarcoma HT-1080 cells. The solvent fractions which were named after the solvent used for fractionation (n-hexane, 85% aqueous (aq.) methanol (MeOH), n-butanol (BuOH), and H2O were shown to inhibit the both elevated mRNA and protein expression levels of MMP-2 and MMP-9 and simultaneously relieved the suppression on the expression of the endogenous MMP inhibitors TIMP-1 and TIMP-2. Results indicated that the CHE fractions might intervene with the PMA-induced activation of the MAPK signaling which is the upstream activator of MMP overexpression. Among tested samples, 85% aq. MeOH and n-hexane fractions of CHE was determined to be the most active and future studies to isolate the bioactive substances responsible for the regulation of the MMP expression are, therefore, urged. In conclusion, C. heterocarpa was shown to be a potential source of anti-metastatic compounds and n-Hexane and MeOH fractions might yield lead molecules to develop novel MMP inhibitors.
Lee Bum-Chun;Choe Tae-Boo;Sim Gwan-Sub;Lee Geun-Soo;Park Sung-Min;Lee Chun-Il;Pyo Hyeong-Bae
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.30
no.3
s.47
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pp.393-397
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2004
L-Carnitine $({\beta}-hydroxy-{\gamma}-trimethyl-ammoniumbutyric{\;}acid)$ is a small water-soluble molecule important in mammalian fat metabolism. It is essential for the normal oxidation of fatty acids by the mitochondria, and is involved in the trans-esterification and excretion of acyl-CoA esters. In this paper, to investigate the relationship between aging and L-carnitine, we investigated the effects of in vitro matrix-metalloproteinase (MMP) inhibition and activity and expression of UYA-induced MMPs in human skin fibroblasts. Also, we studied to develop as anti-aging cosmetics with L-carnitine. Fluorometric assays of the proteolytic activities of MMP-1 (collagenase) were performed using fluorescent collagen substrates. ELISA (enzyme linked immune sorbent assay), gelatin-substrate zymography, RT-PCR ELISA techniques were used for the effects of L-carnitine on MMP expression, activity, and MMP mRNA expression in UVA irradiated fibroblast $(5\;J/cm^2)$, respectively. In addition, we performed clinical study with L-carnitine cream. L-carnitine inhibited the activities of MMP-1 in a dose-dependent manner and the $IC_{50}$ values calculated from semi-log plots were 2.45 mM, and L-carnitine showed strong inhibition on MMP-2 (gelatinase) activity in UVA irradiated fibroblast by zymography. Also, UVA induced MMP-1, 2 expression was reduced $43\%,\;53\%$ by treated with L-carnitine at 1.25 mM, and MMP-1 mRNA expression was reduced dose-dependent manner. Therefore L-carnitine was able to significantly inhibit the MMP activity, and regulate MMP expression in protein and mRNA level. The results of clinical study showed that $1.0\%$ L-carnitine treated group reduced wrinkle significantly compared with placebo treated group (P<0.05). All these results suggest that L-carnitine may be useful as new anti-aging cosmetics for protection against UVA induced Mm expression and activity.
Objective: To evaluate the effects of curcumin on matrixmetalloproteinase-9 (MMP-9) and invasion ability induced by transforming growth factor-${\beta}1$ (TGF-${\beta}1$) in MDA-MB-231 cells and potential mechanisms. Methods: Human breast cancer MDA-MB-231 cells were used with the CCK-8 assay to measure the cytotoxicity of curcumin. After treatment with 10 ng/ml TGF-${\beta}1$, with or without curcumin (${\leq}10{\mu}M$), cell invasion was checked by transwell chamber. The effects of curcumin on TGF-${\beta}1$-stimulated MMP-9 and phosphorylation of Smad2, extracellular-regulated kinase (ERK), and p38 mitogen activated protein kinases (p38MAPK) were examined by Western blotting. Supernatant liquid were collected to analyze the activity of MMP-9 via zymography. Following treatment with PD98059, a specific inhibitor of ERK, and SB203580, a specific inhibitor of p38MAPK, Western blotting and zymography were employed to examine MMP-9 expression and activity, respectively. Results: Low dose curcumin (${\leq}10{\mu}M$) did not show any obvious toxicity to the cells, while $0{\sim}10{\mu}mol/L$ caused a concentration-dependent reduction in cell invasion provoked by TGF-${\beta}1$. Curcumin also markedly inhibited TGF-${\beta}1$-regulated MMP-9 and activation of Smad2, ERK1/2 and p38 in a dose- and time-dependent manner. Additionally, PD98059, but not SB203580, showed a similar pattern of inhibition of MMP-9 expression. Conclusion: Curcumin inhibited TGF-${\beta}1$-stimulated MMP-9 and the invasive phenotype in MDA-MB-231 cells, possibly associated with TGF-${\beta}$/Smad and TGF-${\beta}$/ERK signaling.
Sim Gwan Sub;Bae Jun Tae;Lee Dong Hwan;Kim Jin Hwa;Lee Bum Chun;Choe Tae Boo;Pyo Hyeong Bae
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.31
no.2
s.51
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pp.161-167
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2005
We investigated the effect on inhibition of matrix metalloproteinase (MMP) in human dermal fibroblast (HDF) by production of exopolysaccharide (GF-glucan) from mycelial culture of Grifola frondosa HB0071. The photoprotective potential of GF-glucan was tested in HDF exposed to ultraviolet-A (UVA) light. It was revealed that GF-glucan had an inhibitory effect on MMP-1 expression in UVA-irradiated HDF without any significant cytotoxicity. The treatment of UVA-irradiated HDF with GF-glucan resulted in a dose-dependent degrease in the expression level of MMP-1 protein and mRNA (by maximum $54.4\%$ at an $0.5\%$ GF-glucan). These results suggest that GF-glucan obtained from mycelial culture of G. frondosa HB0071 may contribute to inhibitory action in photoaging by reducing the MMP-1 related matrix degradation system.
Kim, Seo Hwa;Baek, Moon Seong;Yoon, Dong Sik;Park, Jong Seol;Yoon, Byoung Wook;Oh, Byoung Su;Park, Jinkyeong;Kim, Hui Jung
Tuberculosis and Respiratory Diseases
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v.77
no.2
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pp.73-80
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2014
Background: Low levels of serum vitamin D is associated with several lung diseases. The production and activation of matrix metalloproteinases (MMPs) may play an important role in the pathogenesis of emphysema. The aim of the current study therefore is to investigate if vitamin D modulates the expression and activation of MMP-2 and MMP-9 in human lung fibroblasts (HFL-1) cells. Methods: HFL-1 cells were cast into three-dimensional collagen gels and stimulated with or without interleukin-$1{\beta}$ (IL-$1{\beta}$) in the presence or absence of 100 nM 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D) or 1,25-dihydroxyvitamin D ($1,25(OH)_2D$) for 48 hours. Trypsin was then added into the culture medium in order to activate MMPs. To investigate the activity of MMP-2 and MMP-9, gelatin zymography was performed. The expression of the tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP-1, TIMP-2) was measured by enzyme-linked immunosorbent assay. Expression of MMP-9 mRNA and TIMP-1, TIMP-2 mRNA was quantified by real time reverse transcription polymerase chain reaction. Results: IL-$1{\beta}$ significantly stimulated MMP-9 production and mRNA expression. Trypsin converted latent MMP-2 and MMP-9 into their active forms of MMP-2 (66 kDa) and MMP-9 (82 kDa) within 24 hours. This conversion was significantly inhibited by 25(OH)D (100 nM) and $1,25(OH)_2D$ (100 nM). The expression of MMP-9 mRNA was also significantly inhibited by 25(OH)D and $1,25(OH)_2D$. Conclusion: Vitamin D, 25(OH)D, and $1,25(OH)_2D$ play a role in regulating human lung fibroblast functions in wound repair and tissue remodeling through not only inhibiting IL-$1{\beta}$ stimulated MMP-9 production and conversion to its active form but also inhibiting IL-$1{\beta}$ inhibition on TIMP-1 and TIMP-2 production.
MMPs (Matrix metalloproteinases) are enzymes playing an important role to turnover and remodel main protein compositions of extracellular matrix. MMP-2 and MMP-9 of MMPs having a catalytic domain which is apart from a hemopexin-like domain part, are different from the other MMPs pertaining fibronectinlike domain close to hemopexin-like domain. It was reported that the development of MMP-9 restrainer can prevent the transfer of liver cancer. In this study, MMP-9 restrainers were extracted and purified from Hovenia dulcis Thunberg. The each fractionary part was examined to investigate the inhibitory effect on MMPs. Three compounds, compound A and B eluted with ethyl acetate (EA) and compound C with methanol, were identified by $^1H$ and $^{13}C$ NMR, GC/MS, and FT-IR. Compound A is considered as a kind of catechine type compound having a benzene ring substituted by hydroxyl and methoxyl groups. Compound B and C are nobiletin type compound pertaining a carbonyl group. Compound A, B and C showed 76%, 66% and 71% of inhibition effect on MMP-9 at 1.0% concentration, respectively. Compound A showed the best inhibition effect on MMP-9.
Ra, Ho Jong;Lee, Hyun Jae;Jo, Ho Seung;Nam, Dae Cheol;Lee, Young Bok;Kang, Byeong Hun;Moon, Dong Kyu;Kim, Dong Hee;Lee, Choong Jae;Hwang, Sun-Chul
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.21
no.1
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pp.19-26
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2017
We investigated whether betulin affects the gene expression, secretion and proteolytic activity of matrix metalloproteinase-3 (MMP-3) in primary cultured rabbit articular chondrocytes, as well as in vivo production of MMP-3 in the rat knee joint to evaluate the potential chondroprotective effect of betulin. Rabbit articular chondrocytes were cultured and reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) was used to measure interleukin-$1{\beta}$ ($IL-1{\beta}$)-induced gene expression of MMP-3, MMP-1, MMP-13, a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs-4 (ADAMTS-4), ADAMTS-5 and type II collagen. Effect of betulin on IL-$1{\beta}$-induced secretion and proteolytic activity of MMP-3 was investigated using western blot analysis and casein zymography, respectively. Effect of betulin on MMP-3 protein production was also examined in vivo. The results were as follows: (1) betulin inhibited the gene expression of MMP-3, MMP-1, MMP-13, ADAMTS-4, and ADAMTS-5, but increased the gene expression of type II collagen; (2) betulin inhibited the secretion and proteolytic activity of MMP-3; (3) betulin suppressed the production of MMP-3 protein in vivo. These results suggest that betulin can regulate the gene expression, secretion, and proteolytic activity of MMP-3, by directly acting on articular chondrocytes.
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.32
no.3
s.58
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pp.129-134
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2006
In this study, we examined the effects of antioxidant, lipid peroxidation inhibition and suppression of UVA-induced MMP-1 expression in human dermal fibroblasts. Ligularia fischeri extract showed free radical scavenging effect by 82.3% at 5 mg/mL and superoxide radical scavenging effect by 79.3% at 5 mg/mL in the kanthine/xanthine oxidase system, respectively. At the concentration of $500{\mu}g/mL$, L. fischeri extract showed 97% inhibition on lipid peroxidation of linoleic acid. UVA induced MMP expression in human dermal fibroblasts was reduced 35% by treatment with $100{\mu}g/mL$ of L. fischeri extract. These results suggest that L. fischeri extract can be used for an anti-aging agent by antioxidation, lipid peroxidation inhibition and reducing UVA-induced MMP-1 production.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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