Acetaminophen (APAP) overdose is one of the most common causes of acute liver failure. The study aimed to investigate the protective effect of carnosic acid (CA) on APAP-induced acute hepatotoxicity and its underlying mechanism in mice. To induce hepatotoxicity, APAP solution (400 mg/kg) was administered into mice by intraperitoneal injection. Histological analysis revealed that CA treatment significantly ameliorated APAP-induced hepatic necrosis. The levels of both alanine aminotransferase (ALT) and aspartate transaminase (AST) in serum were reduced by CA treatment. Moreover, CA treatment significantly inhibited APAP-induced hepatocytes necrosis and lactate dehydrogenase (LDH) releasing. Western blot analysis showed that CA abrogated APAP-induced cleaved caspase-3, Bax and phosphorylated JNK protein expression. Further results showed that CA treatment markedly inhibited APAP-induced pro-inflammatory cytokines TNF-${\alpha}$, IL-$1{\beta}$, IL-6 and MCP-1 mRNA expression and the levels of phosphorylated $I{\kappa}B{\alpha}$ and p65 protein in the liver. In addition, CA treatment reduced APAP- induced hepatic malondialdehyde (MDA) contents and reactive oxygen species (ROS) accumulation. Conversely, hepatic glutathione (GSH) level was increased by administration of CA in APAP-treated mice. Mechanistically, CA facilitated Nrf2 translocation into nuclear through blocking the interaction between Nrf2 and Keap1, which, in turn, upregulated anti-oxidant genes mRNA expression. Taken together, our results indicate that CA facilitates Nrf2 nuclear translocation, causing induction of Nrf2-dependent genes, which contributes to protection from acetaminophen hepatotoxicity.
This study attempted to confirm the antioxidative potential of luteolin against tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) induced oxidative damage and to investigate its molecular mechanism related to glutathione (GSH)-dependent enzymes in HepG2 cells. Treatment with luteolin resulted in attenuation of t-BHP induced generation of reactive oxygen species (ROS) and oxidative stress-mediated cell death. In addition, accelerated expression of GSH-dependent antioxidative enzymes, glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR), and heme oxygenase (HO)-1, as well as strengthened GSH content was induced by treatment with luteolin, which was in accordance with increased nuclear translocation of nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2), a transcription factor for phase 2 enzymes, in a dose-dependent manner. These results suggest that the cytoprotective potential of luteolin against oxidative damage can be attributed to fortified GSH-mediated antioxidative pathway and HO-1 expression through regulation of Nrf2 in HepG2 cells.
Background: Heme oxygenase-1 (HO-1) is known to modulates the cellular functions, including cell proliferation and apoptosis. It is known that a high level of HO-1 expression is found in many tumors, and HO-1 plays an important role in rapid tumor growth on account of its antioxidant and antiapoptotic effects. Cisplatin is a widely used anti-cancer agent for the treatment of lung cancer. However, the development of resistance to cisplatin is a major obstacle to its use in clinical treatment. We previously demonstrated that inhibiting HO-1 expression through the transcriptional activation of Nrf2 induces apoptosis in A549 cells. The aim of this study was to determine of the inhibiting HO-1 enhance the chemosensitivity of A549 cells to cisplatin. Materials and Methods: The human lung cancer cell line, A549, was treated cisplatin, and the cell viability was measured by a MTT assay. The change in HO-1, Nrf2, and MAPK expression after the cisplatin treatment was examined by Western blotting. HO-1 inhibition was suppressed by ZnPP, which is a specific pharmacologic inhibitor of HO activity, and small interfering RNA (siRNA). Flow cytometry analysis and Western blot were performed in to determine the level of apoptosis. The level of hydrogen peroxide ($H_2O_2$) generation was monitored fluoimetrically using 2',7'-dichlorofluorescein diacetate. Results: The A549 cells showed more resistance to the cisplatin treatment than the other cell lines examined, whereas cisplatin increased the expression of HO-1 and Nrf2, as well as the phosphorylation of MAPK in a time-dependent fashion. Inhibitors of the MAPK pathway blocked the induction of HO-1 and Nrf2 by the cisplatin treatment in A549 cells. In addition, the cisplatin-treated A549 cells transfected with dither the HO-1 small interfering RNA (siRNA) or ZnPP, specific HO-1 inhibitor, showed in a more significantly decrease in viability than the cisplatin-only-treated group. The combination treatment of ZnPP and cisplatin caused in a marked increase in the ROS generation and a decrease in the HO-1 expression. Conclusion: Cisplatin increases the expression of HO-1, probably through the MAPK-Nrf2 pathway, and the inhibition of HO-1 enhances the chemosensitivity of A549 cells to cisplatin.
Young-Jin Choi;Nishala Erandi Wedamulla;Seok-Hee Kim;Mirae Oh;Kang Sik Seo;Jeong Su Han;Eun Joo Lee;Young Ho Park;Young Jin Park;Eun-Kyung Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.34
no.5
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pp.1059-1072
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2024
Oxidative stress is a key factor in the pathogenesis of benign prostatic hyperplasia (BPH) that leads to inflammation. This study aimed to evaluate the ameliorative effects of Salvia miltiorrhiza Bunge extract (HLT-101) on BPH through the regulation of oxidative stress and inflammation. A testosterone propionate (TP)-induced BPH rat model was orally administered HLT-101 (20, 40, or 80 mg/kg), and its effects on oxidative stress- and inflammation-related gene expression were examined. Further, HLT-101 was assessed for its effect on reactive oxygen species (ROS) levels and Nrf-2/HO-1 signaling pathways in BPH-1 cells. HLT-101 decreased testosterone-induced excessive free radical production and inflammatory factor activation. Moreover, HLT-101 treatment significantly decreased the intracellular ROS level in the TNF-α and IFN-γ treated BPH-1 cells through the activation of Nrf-2. In addition, HLT-101 treatment inhibited the NF-κB pathway and androgen receptor (AR) signaling, which is highly linked to the pathogenesis of BPH. Therefore, HLT-101 has the potential to be an effective treatment reagent for BPH because of its ability to reduce inflammation and oxidative stress via Nrf-2/HO-1 signaling.
The present study examined the effects of consumption of Jeju ground water containing vanadium components on oxidative stress in obese (ob/ob) mice. Intake of Jeju ground water decreased the generation of oxidative stress induced-lipid peroxidation in the liver of ob/ob mice It also enhanced the enzymatic antioxidant defense system by increasing the protein expression and activity of superoxide dismutase, catalase, and glutathione peroxidase in liver tissues. Jeju ground water intake also upregulated the intracellular content of reduced glutathione. The induction of antioxidant enzyme expression by consumption of Jeju ground water was mediated by the erythroid transcription factor NF-E2 (Nrf2). Increased nuclear expression of phospho Nrf2 was observed in ob/ob mouse liver cells following ntake of Jeju ground water. These results suggest that consumption of Jeju ground water stimulated the antioxidant defense system in the livers of ob/ob mice via induction of Nrf2.
Ipomoea aquatic is a leafy vegetable of the Convolvulaceae family, and is a tropical plant widely inhabiting southern China and Southeast Asia, and is widely known as Morning Glory in the West. In this study, the anti-inflammatory effects of ethyl acetate extract from Ipomoea aquatic extracts (IAE) were tested against lipopolysaccharide (LPS)-induced activation microglia BV2 cells. The production of nitric oxide (NO) and cell viability were measured using the Griess reagent and MTT assay, respectively. Inflammatory cytokine [interleukin (IL)-6, tumor necrosis factor (TNF)-α, and interleukin-1β (IL-1β)] were detected qPCR in LPS induced BV-2 cells. Subsequently, nuclear factor (NF)-κB, mitogen-activated protein kinases (MAPKs), and nuclear factor erythroid-2-related factor 2 (Nrf2) were analyzed through western blot analyses and immunofluorescence. Ipomoea aquatic down-regulated of inflammatory markers and up-regulated anti-inflammatory and anti-oxidants in BV2 cells.
Silymarin, which is derived from dried Silybum marianum (milk thistle) seeds and fruits, possesses various beneficial properties, such as hepatoprotective, antioxidative, anti-inflammatory, and anticancer activity. This research aimed to explore the antioxidative activity of silymarin against oxidative stress and understand its molecular mechanism in RAW 264.7 cells. The study employed cell viability and reactive oxygen species (ROS) formation assays and western blot analysis. The results demonstrated that silymarin effectively reduced intracellular ROS levels induced by lipopolysaccharide (LPS) in a dose-dependent manner without causing any cytotoxic effects. Moreover, silymarin treatment significantly upregulated the expression of heme oxygenase (HO)-1, a phase II enzyme known for its potent antioxidative activity. Additionally, silymarin treatment significantly induced the expression of nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor (Nrf) 2, a transcription factor responsible for regulating antioxidative enzymes, which was consistent with the upregulated HO-1 expression. To investigate the involvement of key signaling pathways in maintaining cellular redox homeostasis against oxidative stress, the phosphorylation status of mitogen-activated protein kinase (MAPK) and phosphoinositide 3-kinase (PI3K) was estimated by western blot analysis. The results showed that silymarin potently induced HO-1 expression, which was mediated by the phosphorylation of p38 MAPK. To further validate the antioxidative potential of silymarin-induced HO-1 expression, tert-butyl hydroperoxide (t-BHP)-induced oxidative damage was employed and attenuated by silymarin treatment, as identified by a selective inhibitor for each signaling molecule. In conclusion, silymarin robustly enhanced antioxidative activity by inducing HO-1 via the Nrf2/p38 MAPK signaling pathway in RAW 264.7 cells.
The proteasome plays a major role in the degradation of abnormal proteins within the cell. Therefore, repressed proteasome function is accepted as one of factors contributing the pathogenesis of multiple degenerative diseases. In the present study, we have observed that xanthohumol C, which is one of prenylated flavonoids from hops, increases the expression of the proteasome subunits through the Nrf2 pathway. Treatment of murine renal epithelial TCMK-1 cells with xanthohumol C and its methoxymethoxy-derivative elevated the expression of the Antioxidant Response Element (ARE)-driven reporter gene, as well as Nrf2-target genes including NAD(P)H: quinoneoxidoreductaes 1 (Nqo1). Transcript levels for the catalytic subunits of the proteasome Psmb5 and Psmb6 were increased by these compounds. The activation of the psmb5 promoter by xanthohumol C was abolished when the ARE in this promoter was mutated, indicating that proteasome induction was mediated by the Nrf2-ARE pathway. These results suggest that xanthohumol compounds from hops have a potential benefit on various oxidative stress-associated human diseases through the induction of the proteasome.
Seung Woo Im;Gwang Hun Park;Min Yeong Choi;Hae-Yun Kwon;Jin Boo Jeong
Korean Journal of Plant Resources
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v.36
no.3
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pp.191-197
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2023
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, HSL increased p62/SQSTM1 expression. Inhibition of TLR4, p38, JNK, and NF-κB blocked HSL-mediated increase of p62/SQSTM1. HSL activated p38, JNK, and NF-κB signaling, but HSL-mediated activation of p38, JNK, and NF-κB signaling was reversed by TLR4 inhibition. In addition, HSL increased Nrf2 expression, but HSL-mediated Nrf2 expression did not occur in the inhibition of TLR4, p38, JNK, and NF-κB. Taken together, it is believed that HSL-mediated autophagy may be dependent on activating Nrf2 expression via TLR4-dependent activation of p38, JNK, and NF-κB in macrophages.
Nitric oxide (NO) donors are a potent inducer of heme oxygenase-1 (HO-1). However, it is unclear whether or not HO-1 expression induced by NO donors is a direct consequence of NO released by NO donors. Here, we investigated the effects of NO donors on the expression of HO-1 in primary rat articular chondrocytes. NO donors (SIN-1, SNAP, and SNP) significantly induced the accumulation of HO-1 protein accompanied by an increase in HO-1 mRNA. NO donor-induced HO-1 expression exerted cytoprotection against NO and/or superoxide-induced cell death. Guanylate cyclase signaling was not associated with Nrf2 and HO-1 expression in NO donor-treated chondrocytes. Interestingly, NO scavenger carboxy-PTIO and SOD mimetic TEMPOL markedly inhibited NO donor-induced HO-1 expression in chondrocytes. In addition, NO donor-induced HO-1 expression was completely abrogated by the peroxynitrite scavenger MnTBAP. Since peroxynitrite can be physiologcally formed in the cell through reaction of NO with superoxide, we analyzed whether or not peroxynitrite could directly induce HO-1 expression in chondrocytes. Peroxynitrite treatment in chondrocytes evoked doseand time-dependent Nrf2 and HO-1 expression. These results indicate that HO-1 expression induced by NO donors in rat articular chondrocytes is due to NO-mediated peroxynitrite rather than NO.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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