Ku, Seung-Jun;Chang, Young-Il;Chae, Chang-Hoon;Kim, Seong-Gon;Park, Young-Wook;Jung, Youn-Kwan;Choi, Je-Yong
BMB Reports
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v.42
no.7
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pp.427-432
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2009
Orthodontic tooth movement results from the combinational process of both bone resorption and formation in the compressive and tension sides, respectively. However, the genes responsible for new bone formation in tension sides have not been determined. In this study, we used DNA microarray and real-time RT-PCR to identify genes in human periodontal ligament (PDL) cells that undergo significant changes in expression in response to static tensional forces (2 or 12 hours). The genes found were alkaline phospatase (ALP), matrix metalloproteinases (MMPs), vascular endothelial growth factor (VEGF), and several collagen genes. Furthermore, an ELISA evaluating the expression of VEGF, type IV collagen and MMP-2 found levels significantly increased after 24 and 72 hours (P < 0.05). ALP activity was also increased after 24 hours (P < 0.05). Collectively, we found the genes up-regulated in our study by the static tensional force are related to osteogenic processes such as matrix synthesis and angiogenesis.
Osteoarthritis (OA), one of the most common skeletal disorders characterized by cartilage degradation and osteophyte formation in joints, is induced by accumulated mechanical stress; however, little is known about the underlying molecular mechanism. Several experimental OA models in mice by producing instability in the knee joints have been developed to apply approaches from mouse genetics. Although proteinases like matrix metalloproteinases and aggrecanases have now been proven to be the principal initiators of OA progression, clinical trials of proteinase inhibitors have not been successful for the treatment, turning the interest of researchers to the upstream signals of proteinase induction. These signals include undegraded and fragmented matrix proteins like type II collagen or fibronection that affects chondrocytes through distinct receptors. Another signal is proinflammatory factors that are produced by chondrocytes and synovial cells; however, recent studies that used mouse OA models in knockout mice did not support that these factors have a role in the central contribution to OA development. Our mouse genetic approaches found that the induction of a transcriptional activator Runx2 in chondrocytes under mechanical stress contributes to the pathogenesis of OA through chondrocyte hypertrophy. In addition, chondrocyte apoptosis has recently been identified as being involved in OA progression. We hereby propose that these endochondral ossification signals may be important for the OA progression, suggesting that the related molecules can clinically be therapeutic targets of this disease.
Background: Statins can regulate the production of pro-inflammatory cytokines and inhibit MMP production or activation in a variety of types of cells. This study evaluated whether statins would inhibit MMP release from human lung fibroblasts, which play a major role in remodeling processes. Methods: This study, using an in-vitro model (three-dimensional collagen gel contraction system), evaluated the effect of cytokines (tumor necrosis factor-${\alpha}$, TNF-a and interleukin-$1{\beta}$, IL-1b) on the MMP release and MMP activation from human lung fibroblasts. Collagen degradation induced by cytokines and neutrophil elastase (NE) was evaluated by quantifying hydroxyproline. Results: In three-dimensional collagen gel cultures (3D cultures) where cytokines (TNF-a and IL-1b) can induce the production of MMPs by fibroblasts, it was found that simvastatin inhibited MMP release. In 3D cultures, cytokines together with NE induced collagen degradation and can lead to activation of the MMP, which was inhibited by simvastatin. Conclusion: Simvastatin may play a role in regulating human lung fibroblast functions in repair and remodeling processes by inhibiting MMP release and the conversion from the latent to the active form of MMP.
UV exposure induces matrix metalloproteinases (MMPs) and extracellular matrix-degrading enzymes expression. We studied the protective effect of Rubus occidentalis seed against UVB-generated skin photoaging using human fibroblast cells (CCD-986sk). We used an ELISA kit to measure the supernatents of procollagen type I and MMP-1 in CCD-986sk cells after they were exposed to UVB irradiation. The CCD-986sk cells that were used with RC-E/E after the UVB irradiation caused higher levels of type I procollagen and lesser levels of MMP-1 compared with the control group. Furthermore, the RC-E/E treated group showed lesser MMP-1 levels and higher procollagen type I levels than the untreated counterpart. Therefore, it can be concluded that Rubus occidentalis seed can prevent from skin photoaging.
Lee, Ju Hee;Kwon, Yong Soo;Jung, Da Young;Kim, Na Young;Lim, Hyun;Kim, Hyun Pyo
Natural Product Sciences
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v.27
no.3
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pp.151-160
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2021
Under some pathological conditions such as osteoarthritis, matrix metalloproteinases (MMPs) including MMP-13 have an important role in degrading cartilage materials. When the regulatory effects of some herbal extracts on MMP-13 expression were examined to evaluate the cartilage-protective potential, the ethanol extract of the radix of Viscum album was found to strongly downregulate MMP-13 induction in IL-1β-treated chondrocytes, SW1353 cells. Based on this finding, activity-guided separation was carried out, which yielded five constituents identified as 3,5-dihydroxy-1,7-bis(4-hydroxyphenyl)heptane (1), hesperetin-7-glucoside (2), syringin (3), homoflavoyadorinin B (4), and 4,4'-dihydroxy-3,6'-dimethoxychalcone-2'-glucoside (5). Of these, 1 and 5 significantly inhibited MMP-13 expression in SW1353 cells, with 5 being the most potent. Compound 5, a chalcone derivative, showed the downregulation of MMP-13 at 20 - 100 μM. The mechanism study revealed that 5 exerted MMP-13 down-regulatory action, at least in part, by interrupting the signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) activation pathway. Furthermore, this compound protected against cartilage degradation in an IL-1-treated rabbit cartilage explant culture. All these findings demonstrated for the first time that Viscum album and its constituents, especially chalcone derivative (5), possessed cartilage-protective activity. These natural products may have the potential for alleviating cartilage degradation.
Tae‑Hee Kim;Soo-Jin Heo;Seok-Chun Ko;Won Sun Park;Il-Whan Choi;Myunggi Yi;Won-Kyo Jung
International Journal of Molecular Medicine
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v.44
no.5
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pp.1979-1987
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2019
Sargassum thunbergii is a brown alga from which various bioactive compounds can be extracted. Among these, the activities of indole derivatives, particularly as potential inhibitors of matrix metalloproteinases (MMPs), and their underlying mechanisms have been rarely investigated. Therefore, we evaluated the inhibitory effects of indole-6-carboxaldehyde (I6CA) on MMP-9 by gelatin zymography and western blot anlaysis. We used phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), which is known to induce MMP-9 expression and secretion, to stimulate HT1080 cells. Our results revealed that I6CA significantly inhibited MMP-9 expression and secretion, without significantly affecting the viability of PMA-stimulated HT1080 cells. Our mechanistic studies indicated that I6CA suppressed the phosphorylation and activation of two mitogen-activated protein kinases (MAPKs), c-Jun N-terminal kinase (JNK) and extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK). Furthermore, I6CA inhibited the phosphorylation of inhibitor of κBα (IκBα) in response to PMA stimulation, which suppressed nuclear factor-κB (NF-κB) p65 subunit nuclear translocation. Collectively, I6CA was determined to suppress MMP-9 expression and secretion, and effects were proposed to be mediated via the inhibition of the MAPK and NF-κB p65 pathways. Therefore, we suggested I6CA to be a potential therapeutic agent for MMP-9-related processes, including tumor invasion and metastasis; however, further investigation is required.
Conjugated linoleic acid (CLA) consists of several geometric isomers of linoleic acid. CLA is found in foods derived from ruminants and exhibits strong anticarcinogenic effects in a variety of animal models. Matrix metalloproteinases (MMPs) play a key role in cancer progression. Specifically, MMP-2 and -9, which hydrolyze the basal membrane type IV collagen, are involved in the initial breakdown of collagen and basement membrane components during tumor growth and invasion. However, the effects of CLA on cancer cell motility and MMP expression and activity are not currently well known. Therefore, the present study examined whether CLA reduces the activity of MMP and cell motility in SW480 and SW620 cells, the human colon cancer cell lines. Gelatin zymography and Western blot analysis revealed that phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) induced the activity and protein expression of Mr 92,000 MMP-9 in both cell lines. To examine whether CLA inhibits the MMP activity, cells were incubated with 100 ngfmL PMA in the presence of various concentrations of CLA. PMA-induced MMP-9 activity was decreased by 20 $\mu$ M CLA in SW480 cells, and by 10 $\mu$ M and 20 $\mu$ M CLA in SW620 cells. Results from the Hoyden chamber assay showed that cell motility was increased by PMA and that PMA-induced cell motility was significantly decreased by 20 $\mu$ M CLA in SW480 cells. These results indicate that CLA may reduce the motility and MMP activity in human colon cancer cells.
Objective : Little is known about the comprehensive molecular and biological mechanism on the development of the degeneration of the intervertebral disc. Many kinds of matrix metalloproteinase[MMP] initiate the degradation of the extracellular matrix including several kinds of collagens and proteoglycans. We compared molecular and immunohistochemical features of degenerated intervertebral disc and normal counterparts in order to investigate the role of MMP-1, 2, 3, 9. Methods : We have evaluated MMP-1, 2, 3, 9 expression in 30 surgically resected lumbar disc from degenerative disc disease patients and 5 normal control cases. RT-PCR[reverse transcriptase-polymerase chain reaction] and immunohistochemistry were performed. Results : By RT-PCR, normal tissue samples showed merely scant expression of MMP-1, 2, 3, 9 mRNA, but degenerated disc samples revealed more pronounced expression. mRNA amplifications were detected in 60%, 63.3%, 70%, 53.3% cases By immunohistochemistry, normal tissue samples showed minimal protein expression of MMP-1, 2, 3, 9, but degenerated disc samples revealed more pronounced expression. Protein expressions were detected in 73.3%, 63.3%, 76.7%, 63.3% cases. Both the mRNA amplification and protein overexpression rates were significantly higher in degenerated disc than in the normal tissue. Concordance between both the mRNA amplification and protein expressions of MMP-1, 3, 9 were not observed, but there is well correlation in MMP-2 expression. Conclusion : We concluded that the over-expressions of the MMP-1, 2, 3, 9 may contribute to the development of degeneration of the intervertebral disc.
Matrix metalloproteinases (MMPs) are known to play an important role in photoaging by mediating the degradation of extracellular matrix proteins. In this study, to develop a n ew anti-aging agent, we investigated the antioxidant activity and the inhibitory effect of Melothria heterophylla extract on expression of MMP-1 in UVA-irradiated human dermal fibroblasts and MMP-1 activity. The M.heterophylla extract was found to scavenge radicals and reactive oxygen species (ROS) with the $SC_{50}$ values of $13{\mu}g/ml$ against 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radicals and $20{\mu}g/ml$ against superoxide radicals in the xanthine/xanthine oxidase system, respectively. UVA-induced MMP-1 expression was reduced about 80% by $100{\mu}g/ml$ of the M.heterophylla extract but MMP-1 Mrna expression was not inhibited. Therefore, we conclude that the M.heterophylla extract significantly inhibits MMP-1 expression at the protein level. Also, the M.heterophylla extract inhibited MMP-1 activity in a dose dependent manner. From these results, we suggest that the M.heterophylla extract can be used as a new anti-aging agent by antioxidant activity, regulation of UVA-induced MMP-1 production, and inhibition of MMP-1 activity.
Matrix metalloproteinases (MMPs), also designated matrixins, hydrolyze components of the extracellular matrix. These proteinases playa central role in many biological processes, such as embryogenesis, normal tissue remodeling, wound healing, and angiogenesis, and in diseases such as atheroma, arthritis, cancer, and tissue ulceration. In previous data, disruption of the actin cytoskeleton by cytochalasin D (CD) inhibited NO-induced apoptosis, dedifferentiation, cyclooxygenase (COX)-2 expression, and prostaglandin $E_2$ production in chondrocytes cultured on plastic or during cartilage explants culture. In this study, we investigated the effects of the actin cytoskeleton architecture on MMP-2 expression and dedifferentiation by CD in rabbit articular chondrocytes. Rabbit articular chondrocytes were prepared from cartilage slices of 2-weeks-old New Zealand white rabbits by enzymatic digestion. CD was used as a disruptor of actin cytoskeleton. In this experiments measuring CD dose response, primary chondrocytes were treated with various concentrations of CD for 24h. The actin disruption was determined by immunostaining. MMP-2 expression levels were determined by immunoblot analysis and Reverse transcriptase-Polymerase chain reaction (RT-PCR) and MMP-2 activity was determined by gelatin zymography. We found that cell morphological change and up-regulation of MMP-2 expression by CD as determined via immunostaining, gelatin zymography and immunoblotting. Moreover, CD induced MMP-2 transcription was detected by RT-PCR. Also, CD-induced type II collagen expression was inhibited by MMP-2 inhibitor I treatment. Our results indicate that CD up-regulated MMP-2 activation causes dedifferentiation of articular chondrocyte.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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