Kim, Bo-Sung;Shin, Minwook;Kim, Kyu-Won;Ha, Ki-Tae;Bae, Sung-Jin
BMB Reports
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v.55
no.8
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pp.407-412
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2022
A well-controlled inflammatory response is crucial for the recovery from injury and maintenance of tissue homeostasis. The anti-inflammatory response of 2-methoxycinnamaldehyde (2-MCA), a natural compound derived from cinnamon, has been studied; however, the underlying mechanism on macrophage has not been fully elucidated. In this study, LPS-stimulated production of TNF-α and NO was reduced by 2-MCA in macrophages. 2-MCA significantly activated the NRF2 pathway, and expression levels of autophagy-associated proteins in macrophages, including LC3 and P62, were enhanced via NRF2 activation regardless of LPS treatment, suggesting the occurrence of 2-MCA-mediated autophagy. Moreover, evaluation of autophagy flux using luciferase-conjugated LC3 revealed that incremental LC3 and P62 levels are coupled to enhanced autophagy flux. Finally, reduced expression levels of TNF-α and NOS2 by 2-MCA were reversed by autophagy inhibitors, such as bafilomycin A1 and NH4Cl, in LPS-stimulated macrophages. In conclusion, 2-MCA enhances autophagy flux in macrophages via NRF2 activation and consequently reduces LPS-induced inflammation.
Ryu, Ji Hyo;Kim, Hyungwoo;Cho, Su-In;Joo, Myungsoo
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.31
no.1
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pp.75-81
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2017
Dangguisoo-san (DGSS), a traditional Korean herbal formula, has been prescribed to patients who suffer from various symptoms related with blood stagnation. Since inflammation can cause blood stagnation, we hypothesized that DGSS suppresses inflammation, relieving the symptoms associated with blood stagnation. In this study, given that DGSS is prepared in a mix of alcohol and water, we prepared the methanol (mDGSS) and water extract (wDGSS) of DGSS and compared their activities in suppressing inflammatory reaction. Western blot analyses show that mDGSS was more effective than wDGSS in activating Nrf2, a key factor that suppresses inflammation. Semi-quantitative RT-PCR shows that mDGSS activating Nrf2 resulted in the induction of Nrf2-dependent genes expression. However, mDGSS was not effective in suppressing the nuclear translocation of $NF-{\kappa}B$, a key factor that promotes inflammation, and the expression of $NF-{\kappa}B$-dependent genes such as TNF-a and IL-1b. When comparing with wDGSS, mDGSS was less effective in suppressing luciferase activity driven by $NF-{\kappa}B$. Therefore, our results show that mDGSS has the anti-inflammatory function by mainly activating Nrf2, while wDGSS does by both activating Nrf2 and suppressing $NF-{\kappa}B$. Our results suggest that preparing DGSS in a mix of water and methanol is a better way to achieve a strong anti-inflammatory efficacy of DGSS.
Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) has been recognized as a transcription factor that controls mechanisms of cellular defense response by regulation of three classes of genes, including endogenous antioxidants, phase II detoxifying enzymes and transporters. Previous studies have revealed roles of Nrf2 in resistance to chemotherapeutic agents and high level expression of Nrf2 has been found in many types of cancer. At physiological concentrations, luteolin as a flavonoid compound can inhibit Nrf2 and sensitize cancer cells to chemotherapeutic agents. We reported luteolin loaded in phytosomes as an advanced nanoparticle carrier sensitized MDA-MB 231 cells to doxorubicin. In this study, we prepared nano phytosomes of luteolin to enhance the bioavailability of luteolin and improve passive targeting in breast cancer cells. Our results showed that cotreatment of cells with nano particles containing luteolin and doxorubicin resulted in the highest percentage cell death in MDA-MB 231cells (p<0.05). Furthermore, luteolin-loaded nanoparticles reduced Nrf2 gene expression at the mRNA level in cells to a greater extent than luteolin alone (p<0.05). Similarly, expression of downstream genes for Nrf2 including Ho1 and MDR1 were reduced significantly (p<0.05). Inhibition of Nrf-2 expression caused a marked increase in cancer cell death (p<0.05). Taken together, these results suggest that phytosome technology can improve the efficacy of chemotherapy by overcoming resistance and enhancing permeability of cancer cells to chemical agents and may thus be considered as a potential delivery system to improve therapeutic protocols for cancer patients.
In the present study, we found that the natural compound arctigenin inhibited hydrogen peroxide-induced reactive oxygen species (ROS) production in rat primary astrocytes. Since hemeoxygenase-1 (HO-1) plays a critical role as an antioxidant defense factor in the brain, we examined the effect of arctigenin on HO-1 expression in rat primary astrocytes. We found that arctigenin increased HO-1 mRNA and protein levels. Arctigenin also increases the nuclear translocation and DNA binding of Nrf2/c-Jun to the antioxidant response element (ARE) on HO-1 promoter. In addition, arctigenin increased ARE-mediated transcriptional activities in rat primary astrocytes. Further mechanistic studies revealed that arctigenin increased the phosphorylation of AKT, a downstream substrate of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K). Treatment of cells with a PI3K-specific inhibitor, LY294002, suppressed the HO-1 expression, Nrf2 DNA binding and ARE-mediated transcriptional activities in arctigenin-treated astrocyte cells. The results collectively suggest that PI3K/AKT signaling pathway is at least partly involved in HO-1 expression by arctigenin via modulation of Nrf2/ARE axis in rat primary astrocytes.
Makgeolli lees (ML) has several physiological effects such as antioxidant, antidiabetic, and anticancer properties, but its biological functions have not been determined definitively. Here, we tested whether ML has a cytoprotective effect on paraquat (PQ)-induced oxidative stress in the human lung carcinoma cell line A549. At 0.1 mg/ml ML, viability of PQ-exposed A549 cells was restored by 12.4%, 18.5%, and 48.6% after 24, 48, and 72 h, respectively. ML also reduced production of the intracellular reactive oxygen species (ROS) that were generated by PQ treatment. Further experiments revealed that ML treatment enhanced the expression and nuclear translocation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) as well as ARE-GFP reporter activity. ML treatment also effectively increased the expression of NRF2's target genes NAD(P)H dehydrogenase quinone 1 (NQO1) and heme oxygenase 1 (HO-1). Moreover, we found that expression of cytoprotective genes, including glutathione peroxidases (GPXs), superoxide dismutase (SOD1), catalase (CAT), peroxiredoxin 3 (PRDX3), and peroxiredoxin 4 (PRDX4), was greatly enhanced by treatment with ML during PQ exposure. Taken together, the data suggest that treatment of PQ-exposed A549 cells with ML ameliorates cytotoxicity through induction of NRF2 expression and its target genes HO-1, NQO1, and other antioxidant genes. Thus, ML may serve as a functional food applicable to ROS-mediated human diseases.
Kim, Yonghoon;Kim, Jeongtae;Ahn, Meejung;Shin, Taekyun
Anatomy and Cell Biology
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v.50
no.3
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pp.207-213
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2017
Glycogen synthase kinase $(GSK)-3{\beta}$ and related enzymes are associated with various forms of neuroinflammation, including spinal cord injury (SCI). Our aim was to evaluate whether lithium, a non-selective inhibitor of $GSK-3{\beta}$, ameliorated SCI progression, and also to analyze whether lithium affected the expression levels of two representative $GSK-3{\beta}$-associated molecules, nuclear factor erythroid 2-related factor-2 (Nrf-2) and heme oxygenase-1 (HO-1) (a target gene of Nrf-2). Intraperitoneal lithium chloride (80 mg/kg/day for 3 days) significantly improved locomotor function at 8 days post-injury (DPI); this was maintained until 14 DPI (P<0.05). Western blotting showed significantly increased phosphorylation of $GSK-3{\beta}$ (Ser9), Nrf-2, and the Nrf-2 target HO-1 in the spinal cords of lithium-treated animals. Fewer neuropathological changes (e.g., hemorrhage, inflammatory cell infiltration, and tissue loss) were observed in the spinal cords of the lithium-treated group compared with the vehicle-treated group. Microglial activation (evaluated by measuring the immunoreactivity of ionized calcium-binding protein-1) was also significantly reduced in the lithium-treated group. These findings suggest that $GSK-3{\beta}$ becomes activated after SCI, and that a non-specific enzyme inhibitor, lithium, ameliorates rat SCI by increasing phosphorylation of $GSK-3{\beta}$ and the associated molecules Nrf-2 and HO-1.
Autophagy contributes to enhancing the immune system (innate and adaptive immune system) against foreign pathogens. Autophagy of macrophages is used as a major indicator for developing vaccine adjuvants to increase the adaptive immune response. In this study, PLR activated autophagy and increased p62/SQSTM1. The knockdown of p62/SQSTM1 attenuated PLR-mediated autophagy. Inhibition of TLR4 blocked PLR-mediated increase in p62/SQSTM1 level and autophagy induction. In addition, inhibition of PI3K blocked HSL-mediated increase of p62/SQSTM1. PLR increased Nrf2 level and the inhibition of TLR4 and PI3K reduced PLR-mediated increase of Nrf2. Taken together, it is believed that PLR may induce autophagy through upregulating p62/SQSTM1 via TLR4/PI3K/Nrf2 signaling pathway.
Roy, Anupom;Park, Hee-Juhn;Abdul, Qudeer Ahmed;Jung, Hyun Ah;Choi, Jae Sue
Natural Product Sciences
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v.24
no.1
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pp.28-35
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2018
Pulegone is a naturally occurring organic compound obtained from essential oils from a variety of plants. The aim of this study was to investigate the anti-inflammatory effects through the inhibitory mechanism of inducible nitric oxide synthase (iNOS), cyclooxygenase (COX-2), nuclear factor kappa B ($NF-{\kappa}B$), mitogen-activated protein kinases (MAPK) pathways and the activation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2)/ heme oxygenase (HO)-1 pathways in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW264.7 cells. Results revealed that pulegone significantly inhibited NO production as well as iNOS and COX-2 expressions. Meanwhile, western blot analysis showed that pulegone down-regulated LPS-induced $NF-{\kappa}B$ and MAPKs activation in RAW 264.7 cells. Furthermore, the selected compound suppressed LPS-induced intracellular ROS production in RAW 264.7 cells, while the expression of stress response gene, HO-1, and its transcriptional activator, Nrf-2 was upregulated upon pulegone treatment. Taking together, these findings provided that pulegone inhibited the LPS-induced expression of inflammatory mediators via the down-regulation iNOS, COX-2, $NF-{\kappa}B$, and MAPKs signaling pathways as well as up-regulation of Nrf-2/HO-1 indicating that pulegone has a potential therapeutic and preventive application in various inflammatory diseases.
Roy, Anupom;Park, Hee-Juhn;Jung, Hyun Ah;Choi, Jae Sue
Natural Product Sciences
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v.24
no.1
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pp.13-20
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2018
Estragole is a naturally occurring phenylpropanoid obtained from essential oils found in a broad diversity of plants. Although the phenylpropanoids show many biological activities, clear regulation of the inflammatory signaling pathways has not yet been determined. Here, we scrutinized the anti-inflammatory effect of estragole. The anti-inflammatory effect of estragole was determined through the inhibitory mechanisms of inducible nitric oxide synthase (iNOS), cyclooxygenase (COX-2), nuclear factor kappa B ($NF-{\kappa}B$), and mitogen-activated protein kinases (MAPK) pathways and the activation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf-2)/heme oxygenase (HO)-1 pathways in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 cells. Estragole significantly inhibited NO production, iNOS and COX-2 expression as well as LPS-induced $NF-{\kappa}B$ and MAPK activation. Furthermore, estragole suppressed LPS-induced intracellular ROS production but up-regulated the stress response gene HO-1 via the activation of transcription factor Nrf-2. These findings demonstrate that estragole inhibits the LPS-induced expression of inflammatory mediators via the down-regulation of iNOS, COX-2, $NF-{\kappa}B$, and MAPK pathways, as well as the up-regulation of the Nrf-2/HO-1 pathway, indicating that this phenylpropanoid has potential therapeutic and preventive applications in various inflammatory diseases.
We have previously shown that paraquat (PQ)-induced oxidative stress causes dramatic damage in various human cell lines. Naringenin (NG) is an active flavanone, which has been reported to have beneficial bioactivities, including antioxidative, anti-inflammatory, and antitumorigenic activities, with a relatively low toxicity to normal cells. In this study, we intended to assess the cytoprotective effect of NG against PQ-induced toxicity in the human bronchial epithelial BEAS-2B cell line. Co-treatment with NG in PQ-treated BEAS-2B cells can reduce PQ-induced cellular toxicity. NG can also decrease the generation of intracellular ROS caused by PQ treatment. We also observed that treatment with NG in PQ-exposed BEAS-2B cells can significantly induce the expression of antioxidant-related genes, including GPX2, GPX3, GPX5, and GPX7. NG co-treatment can also activate the NRF2 transcription factor and promote its nuclear translocation. In addition, NG co-treatment can induce the expression of NRF2-downstream target genes such as that of heme oxygenase-1 (HO-1) and NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1). A small interfering RNA study revealed that the knockdown of NRF2 can abrogate NG-mediated protection of the cells from PQ-induced cellular toxicity. We propose that NG effectively alleviates PQ-induced cytotoxicity in human bronchial epithelial BEAS-2B cells through the NRF2-regulated antioxidant defense pathway, and NG might be a good therapeutic candidate molecule in oxidative stress-related diseases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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