Kim, Hyun-Ju;Kim, Na-Ri;Joo, Hyun;Youm, Jae-Boum;Park, Won-Sun;Warda, Mohamed;Kang, Sung-Hyun;Thu, Vu-Thi;Khoa, Tran-Minh;Han, Jin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.9
no.5
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pp.299-304
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2005
Cardiac hypertrophy contributes an increased risk to major cerebrovascular events. However, the molecular mechanisms underlying cerebrovascular dysfunction during cardiac hypertrophy have not yet been characterized. In the present study, we examined the molecular mechanism of isoproterenol (ISO)-evoked activation of Ras/Raf/MAPK pathways as well as PKA activity in cerebral artery of rabbits, and we also studied whether the activations of these signaling pathways were altered in cerebral artery, during ISO-induced cardiac hypertrophy compared to heart itself. The results show that the mRNA level of c-fos (not c-jun and c-myc) in heart and these genes in cerebral artery were considerably increased during cardiac hypertrophy. These results that the PKA activity and activations of Ras/Raf/ERK cascade as well as c-fos expression in rabbit heart during cardiac hypertrophy were consistent with previous reports. Interestingly, however, we also showed a novel finding that the decreased PKA activity might have differential effects on Ras and Raf expression in cerebral artery during cardiac hypertrophy. In conclusion, there are differences in molecular mechanisms between heart and cerebral artery during cardiac hypertrophy when stimulated with β2 adrenoreceptor (AR), suggesting a possible mechanism underlying cerebrovascular dysfunction during cardiac hypertrophy.
Seo, Dae Yun;Bae, Jun Hyun;Zhang, Didi;Song, Wook;Kwak, Hyo-Bum;Heo, Jun-Won;Jung, Su-Jeen;Yun, Hyeong Rok;Kim, Tae Nyun;Lee, Sang Ho;Kim, Amy Hyein;Jeong, Dae Hoon;Kim, Hyoung Kyu;Han, Jin
BMB Reports
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v.54
no.11
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pp.575-580
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2021
Cisplatin is widely known as an anti-cancer drug. However, the effects of cisplatin on mitochondrial function and autophagy-related proteins levels in the skeletal muscle are unclear. The purpose of this study was to investigate the effect of different doses of cisplatin on mitochondrial function and autophagy-related protein levels in the skeletal muscle of rats. Eight-week-old male Wistar rats (n = 24) were assigned to one of three groups; the first group was administered a saline placebo (CON, n = 10), and the second and third groups were given 0.1 mg/kg body weight (BW) (n = 6), and 0.5 mg/kg BW (n = 8) of cisplatin, respectively. The group that had been administered 0.5 mg cisplatin exhibited a reduced BW, skeletal muscle tissue weight, and mitochondrial function and upregulated levels of autophagy-related proteins, including LC3II, Beclin 1, and BNIP3. Moreover, this group had a high LC3 II/I ratio in the skeletal muscle; i.e., the administration of a high dose of cisplatin decreased the muscle mass and mitochondrial function and increased the levels of autophagy-related proteins. These results, thus, suggest that reducing mitochondrial dysfunction and autophagy pathways may be important for preventing skeletal muscle atrophy following cisplatin administration.
This study sought to evaluate the effects of Asiatic acid in LPS-induced BV2 microglia cells and 1-methyl-4-phenyl-pyridine ($MPP^+$)-induced SH-SY5Y cells, to investigate the potential anti-inflammatory mechanisms of Asiatic acid in Parkinson's disease (PD). SH-SY5Y cells were induced using $MPP^+$ to establish as an in vitro model of PD, so that the effects of Asiatic acid on dopaminergic neurons could be examined. The NLRP3 inflammasome was activated in BV2 microglia cells to explore potential mechanisms for the neuroprotective effects of Asiatic acid. We showed that Asiatic acid reduced intracellular production of mitochondrial reactive oxygen species and altered the mitochondrial membrane potential to regulate mitochondrial dysfunction, and suppressed the NLRP3 inflammasome in microglia cells. We additionally found that treatment with Asiatic acid directly improved SH-SY5Y cell viability and mitochondrial dysfunction induced by $MPP^+$. These data demonstrate that Asiatic acid both inhibits the activation of the NLRP3 inflammasome by downregulating mitochondrial reactive oxygen species directly to protect dopaminergic neurons from, and improves mitochondrial dysfunction in SH-SY5Y cells, which were established as a model of Parkinson's disease. Our finding reveals that Asiatic acid protects dopaminergic neurons from neuroinflammation by suppressing NLRP3 inflammasome activation in microglia cells as well as protecting dopaminergic neurons directly. This suggests a promising clinical use of Asiatic acid for PD therapy.
Youm, Jae-Boum;Choi, Seong-Woo;Jang, Chang-Han;Kim, Hyoung-Kyu;Leem, Chae-Hun;Kim, Na-Ri;Han, Jin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.15
no.4
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pp.217-239
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2011
We carried out a series of experiment demonstrating the role of mitochondria in the cytosolic and mitochondrial $Ca^{2+}$ transients and compared the results with those from computer simulation. In rat ventricular myocytes, increasing the rate of stimulation (1~3 Hz) made both the diastolic and systolic [$Ca^{2+}]$ bigger in mitochondria as well as in cytosol. As L-type $Ca^{2+}$ channel has key influence on the amplitude of $Ca^{2+}$ -induced $Ca^{2+}$ release, the relation between stimulus frequency and the amplitude of $Ca^{2+}$ transients was examined under the low density (1/10 of control) of L-type $Ca^{2+}$ channel in model simulation, where the relation was reversed. In experiment, block of $Ca^{2+}$ uniporter on mitochondrial inner membrane significantly reduced the amplitude of mitochondrial $Ca^{2+}$ transients, while it failed to affect the cytosolic $Ca^{2+}$ transients. In computer simulation, the amplitude of cytosolic $Ca^{2+}$ transients was not affected by removal of $Ca^{2+}$ uniporter. The application of carbonyl cyanide 4-(trifluoromethoxy) phenylhydrazone (FCCP) known as a protonophore on mitochondrial membrane to rat ventricular myocytes gradually increased the diastolic [$Ca^{2+}$] in cytosol and eventually abolished the $Ca^{2+}$ transients, which was similarly reproduced in computer simulation. The model study suggests that the relative contribution of L-type $Ca^{2+}$ channel to total transsarcolemmal $Ca^{2+}$ flux could determine whether the cytosolic $Ca^{2+}$ transients become bigger or smaller with higher stimulus frequency. The present study also suggests that cytosolic $Ca^{2+}$ affects mitochondrial $Ca^{2+}$ in a beat-to-beat manner, however, removal of $Ca^{2+}$ influx mechanism into mitochondria does not affect the amplitude of cytosolic $Ca^{2+}$ transients.
Parkinson's disease (PD) is the second most common neurodegenerative disease worldwide, and accumulating evidence indicates that mitochondrial dysfunction is associated with progressive deterioration in PD patients. Previous studies have shown that sinapic acid has a neuroprotective effect, but its mechanisms of action remain unclear. The neuroprotective effect of sinapic acid was assayed in a PD mouse model generated by the neurotoxin 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) as well as in SH-SY5Y cells. Target protein expression was detected by western blotting. Sinapic acid treatment attenuated the behavioral defects and loss of dopaminergic neurons in the PD models. Sinapic acid also improved mitochondrial function in the PD models. MPTP treatment increased the abundance of mitochondrial fission proteins such as dynamin-related protein 1 (Drp1) and phospho-Drp1 Ser616. In addition, MPTP decreased the expression of the REV-ERB α protein. These changes were attenuated by sinapic acid treatment. We used the pharmacological REV-ERB α inhibitor SR8278 to confirmation of protective effect of sinapic acid. Treatment of SR8278 with sinapic acid reversed the protein expression of phospho-Drp1 Ser616 and REV-ERB α on MPTP-treated mice. Our findings demonstrated that sinapic acid protects against MPTP-induced PD and these effects might be related to the inhibiting abnormal mitochondrial fission through REV-ERB α.
Seo, Dae Yun;Lee, Sung Ryul;Heo, Jun-Won;No, Mi-Hyun;Rhee, Byoung Doo;Ko, Kyung Soo;Kwak, Hyo-Bum;Han, Jin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.22
no.3
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pp.235-248
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2018
Ursolic acid (UA) is a natural triterpene compound found in various fruits and vegetables. There is a growing interest in UA because of its beneficial effects, which include anti-inflammatory, anti-oxidant, anti-apoptotic, and anti-carcinogenic effects. It exerts these effects in various tissues and organs: by suppressing nuclear factor-kappa B signaling in cancer cells, improving insulin signaling in adipose tissues, reducing the expression of markers of cardiac damage in the heart, decreasing inflammation and increasing the level of anti-oxidants in the brain, reducing apoptotic signaling and the level of oxidants in the liver, and reducing atrophy and increasing the expression levels of adenosine monophosphate-activated protein kinase and irisin in skeletal muscles. Moreover, UA can be used as an alternative medicine for the treatment and prevention of cancer, obesity/diabetes, cardiovascular disease, brain disease, liver disease, and muscle wasting (sarcopenia). In this review, we have summarized recent data on the beneficial effects and possible uses of UA in health and disease managements.
It has been proposed that the selective elimination of cancer stem cells (CSCs) using targeted therapy could greatly reduce tumor growth, recurrence, and metastasis. To develop effective therapeutic targets for CSC elimination, we aimed to define the properties of CSC mitochondria, and identify CSC-mitochondria-specific targets in colon cancer. We found that colon CSCs utilize mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) to produce ATP. We also found that forkhead box protein 1 (FOXM1)-induced peroxiredoxin 3 (PRDX3) maintains the mitochondrial function, and the FOXM1/PRDX3 mitochondrial pathway maintains survival of colon CSCs. Furthermore, FOXM1 induces CD133 (PROM1/prominin 1) expression, which maintains the stemness of colon CSCs. Together, our findings indicate that FOXM1, PRDX3, and CD133 are potential therapeutic targets for the elimination of CSCs in colon cancer.
Alzheimer's disease (AD) is neurodegenerative disease, characterized by the progressive decline of memory, cognitive functions, and changes in personality. The major pathological features in postmortem brains are neurofibrillary tangles and amyloid beta ($A{\beta}$) deposits. The majority of AD cases are sporadic and age-related. Although AD pathogenesis has not been established, aging and declining mitochondrial function has been associated. Mitochondrial dysfunction has been observed in AD patients' brains and AD mice models, and the mice with a genetic defect in mitochondrial complex I showed enhanced $A{\beta}$ level in vivo. To elucidate the role of mitochondrial complex I in AD, we used SH-SY5Y cells transfected with DNA constructs expressing human amyloid precursor protein (APP) or human Swedish APP mutant (APP-swe). The expression of APP-swe increased the level of $A{\beta}$ protein in comparison with control. When complex I was inhibited by rotenone, the increase of ROS level was remarkably higher in the cells overexpressing APP-swe compared to control. The number of dead cell was significantly increased in APP-swe-expressing cells by complex I inhibition. We suggest that complex I dysfunction accelerate amyloid toxicity and mitochondrial complex I dysfunction in aging may contribute to the pathogenesis of sporadic AD.
Mitophagy, the selective degradation of damaged or surplus mitochondria using core autophagy machinery, plays an essential role in maintaining cellular mitochondrial function. Impaired mitophagy is closely linked to various human diseases, including neurodegenerative diseases, cardiovascular diseases, cancers and kidney disease. Defective mitophagy induces the accumulation of damaged mitochondria and thereby results in a decline in cellular survival and tissue function. Accordingly, enhancement of mitophagy has been proposed as a novel strategy for the treatment of human diseases closely linked to mitochondrial dysfunction. Recent studies showing that the stimulation of mitophagy has a therapeutic effect on several disease models highlight the possibility of disease treatment using mitophagy. The development of mitophagy inducers with toxicity and the identification of molecular mechanisms will enable the clinical application of mitophagy-based treatments.
Seo, Dae-Yun;Lee, Sung-Ryul;Kim, Hyoung-Kyu;Baek, Yeong-Ho;Kwak, Yi-Sub;Ko, Tae-Hee;Kim, Na-Ri;Rhee, Byoung-Doo;Ko, Kyoung-Soo;Park, Byung-Joo;Han, Jin
Nutrition Research and Practice
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v.6
no.3
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pp.226-231
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2012
The purpose of the study was to assess the effects of a 12 weeks aged garlic extract (AGE) regimen with regular exercise on cardiovascular disease (CVD) risk in postmenopausal women. A total of 30 postmenopausal women ($54.4{\pm}5.4$ years) were randomly divided into the following four groups: Placebo (Placebo; n = 6), AGE intake (AGEI; n = 8), exercise and placebo (Ex + Placebo; n = 8), exercise and AGE (Ex + AGE; n = 8) groups. The AGE group consume 80 mg per day, and exercise groups performed moderate exercise (aerobic and resistance) three times per week. After 12 weeks of treatment, body composition, lipid profile, and CVD risk factors were analyzed. Body weight was significantly decreased in AGEI, Ex + Placebo, and Ex + AGE groups compared to baseline. Body fat % was significantly decreased in the AGEI and Ex + Placebo groups. Body mass index (BMI) was significantly decreased in the AGEI, Ex + Placebo, and Ex + AGE groups. Fat-free mass was significantly decreased in the AGEI group. Total cholesterol (TC) was significantly lower in the Ex + Placebo compared to the Placebo group. AGE supplementation or exercise effectively reduced low-density lipoprotein (LDL-C). Triglyceride (TG) was significantly increased in the AGEI group. Malondialdehyde (MDA) levels were significantly decreased in the AGEI, Ex + Placebo, and Ex + AGE compared to the placebo group. AGE supplementation reduced homocysteine levels regardless of whether the women also exercised. The present results suggest that AGE supplementation reduces cardiovascular risk factors independently of exercise in postmenopausal women.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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