Park, Jin-Sun;Leem, Yea-Hyun;Park, Jung-Eun;Kim, Do-Yeon;Kim, Hee-Sun
Biomolecules & Therapeutics
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v.27
no.2
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pp.178-184
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2019
Parkinson's disease is a neurodegenerative disease characterized by the progressive loss of dopaminergic neurons within the substantia nigra pars compacta. In the present study, we investigated whether ${\beta}-Lapachone$ (${\beta}-LAP$), a natural naphthoquinone compound isolated from the lapacho tree (Tabebuia avellanedae), elicits neuroprotective effects in a 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)-induced Parkinson's disease mouse model. ${\beta}-LAP$ reduced the tyrosine hydroxylase (TH)-immunoreactive fiber loss induced by MPTP in the dorsolateral striatum, and alleviated motor dysfunction as determined by the rotarod test. In addition, ${\beta}-LAP$ protected against MPTP-induced loss of TH positive neurons, and upregulated B-cell lymphoma 2 protein (Bcl-2) expression in the substantia nigra. Based on previous reports on the neuroprotective role of nuclear factor-E2-related factor-2 (Nrf2) in neurodegenerative diseases, we investigated whether ${\beta}-LAP$ induces upregulation of the Nrf2-hemeoxygenae-1 (HO-1) signaling pathway molecules in MPTP-injected mouse brains. Western blot and immunohistochemical analyses indicated that ${\beta}-LAP$ increased HO-1 expression in glial fibrillary acidic protein-positive astrocytes. Moreover, ${\beta}-LAP$ increased the nuclear translocation and DNA binding activity of Nrf2, and the phosphorylation of upstream adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK). ${\beta}-LAP$ also increased the localization of p-AMPK and Nrf2 in astrocytes. Collectively, our data suggest that ${\beta}-LAP$ exerts neuroprotective effect in MPTP-injected mice by upregulating the p-AMPK/Nrf2/HO-1 signaling pathways in astrocytes.
Oxidative stress activates several intracellular signaling cascades that may have deleterious effects on neuronal cell survival. Thus, controlling oxidative stress has been suggested as an important strategy for prevention and/or treatment of neurodegenerative diseases. In this study, we found that ginsenoside Rh1 inhibited hydrogen peroxide-induced reactive oxygen species generation and subsequent cell death in rat primary astrocytes. Rh1 increased the expression of phase II antioxidant enzymes, such as heme oxygenase-1 (HO-1), NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1, superoxide dismutase-2, and catalase, that are under the control of Nrf2/ARE signaling pathways. Further mechanistic studies showed that Rh1 increased the nuclear translocation and DNA binding of Nrf2 and c-Jun to the antioxidant response element (ARE), and increased the ARE-mediated transcription activities in rat primary astrocytes. Analysis of signaling pathways revealed that MAP kinases are important in HO-1 expression, and act by modulating ARE-mediated transcriptional activity. Therefore, the upregulation of antioxidant enzymes by Rh1 may provide preventive therapeutic potential for various neurodegenerative diseases that are associated with oxidative stress.
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.
Park, Su Bin;Kim, Ha Na;Kim, Jeong Dong;Jeong, Jin Boo
Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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2019.10a
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pp.66-66
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2019
Heracleum moellendorffii roots (HM-R) have been long treated for inflammatory diseases such as arthritis, backache and fever. However, an anti-inflammatory effect and the specific mechanism of HM-R were not yet clear. In this study, we for the first time explored the anti-inflammatory of HM-R. Results: HM-R dose-dependently blocked LPS-induced NO and PGE2 production. In addition, HM-R inhibited LPS-induced overexpression of iNOS, COX-2, $IL-1{\beta}$ and IL-6 in RAW264.7 cells. HM-R inhibited LPS-induced $NF-{\kappa}B$ signaling activation through blocking $I{\kappa}B-{\alpha}$ degradation and p65 nuclear accumulation. Furthermore, HM-R inhibited MAPK signaling activation by attenuating the phosphorylation of ERK1/2, p38 and JNK. HM-R increased nuclear accumulation of Nrf2 and HO-1 expression. However, NAC reduced the increased nuclear accumulation of Nrf2 and HO-1 expression by HM-R. In HPLC analysis, falcarinol was detected from HM-R as an anti-inflammatory compound. These results indicate that HM-R may exert anti-inflammatory activity by inhibiting $NF-{\kappa}B$ and MAPK signaling, and activating ROS/Nrf2/HO-1 signaling. From these findings, HM-R may have potential to be a candidate for the development of anti-inflammatory drugs.
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.
Kim, Ha Na;Kim, Jeong Dong;Park, Su Bin;Jeong, Jin Boo
Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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2019.04a
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pp.94-94
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2019
In this study, we elucidated the anti-inflammatory mechanisms of leaves extracts from Rodgersia podophylla (RPL) in RAW264.7 cells. RP-L significantly inhibited the production of the proinflammatory mediators such as NO, iNOS, IL-$1{\beta}$ and IL-6 in LPS-stimulated RAW264.7 cells. RPL increased HO-1 expression in RAW264.7 cells, and the inhibition of HO-1 by ZnPP reduced the inhibitory effect of RPL against LPS-induced NO production in RAW264.7 cells. Inhibition of p38, ROS and $GSK3{\beta}$ attenuated RPL-mediated HO-1 expression. Inhibition of ROS inhibited p38 phosphorylation and $GSK3{\beta}$ expression induced by RPL. In addition, inhibition of $GSK3{\beta}$ blocked RPL-mediated p38 phosphorylation. RPL induced nuclear accumulation of Nrf2, and Inhibition of p38, ROS and $GSK3{\beta}$ abolished RPL-mediated nuclear accumulation of Nrf2. Furthermore, RPL blocked LPS-induced degradation of $I{\kappa}B-{\alpha}$ and nuclear accumulation of p65. RP-L also attenuated LPS-induced phosphorylation of ERK1/2 and p38. Our results suggest that RPL exerts potential antiinflammatory activity by activating ROS/$GSK3{\beta}$/p38/Nrf2/HO-1 signaling and inhibiting NF-${\kappa}B$ and MAPK signaling in RAW264.7 cells. These findings suggest that RPL may have great potential for the development of anti-inflammatory drug.
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.
Orostachys japonicus shows various biological activities. However, the molecular mechanisms remain unknown in LPS-stimulated macrophages. Here, we investigated the anti-oxidizing effect of the dichloromethane (DCM) and hexane fractions from O. japonicus (OJD and OJH) against oxidative stress in RAW 264.7 cells stimulated by LPS. OJD and OJH significantly increased the expression of heme oxygenase-1 (HO-1) in a dose- and time-dependent manner. Additionally, it was found that the expression of HO-1 was stimulated by Nrf2 activated via degradation of Keap1. ERK and p38 inhibitors repressed HO-1 induced by OJD and OJH in LPS-stimulated cells, respectively. In conclusion, these results suggest that OJD and OJH may block oxidative damage stimulated by LPS, via increasing the expression of HO-1 and Nrf2, and MAPK signaling pathway.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.37
no.5
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pp.1306-1313
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2020
The aims of this study were to determine the effects of Sapindus mukorossi fruit extracts (SME) on the anti-oxidant activity in LPS-stimulated RAW264.7 macrophages. The results showed that SME significantly reduced the production of ROS in LPS-stimulated RAW264.7 cells. The expression of pro-inflammatory proteins including COX-2 and iNOS were also obviously inhibited by SME in LPS-stimulated RAW264.7 cells. Further studies revealed that SME up-regulated HO-1 and Nrf2 expression. Additionally, SME increased phosphorylation of Akt and GSK-3β. These results suggest that SME could attenuate oxidative stress by activating the Nrf2/HO-1 signaling pathway.
Journal of The Korean Society of Integrative Medicine
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v.12
no.1
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pp.1-10
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2024
Purpose: Lycopene is abundantly contained in Tomatoes and is known for diverse biological activities such as antioxidant, anti-inflammatory, and anticancer effects. In this study, the antioxidative potential of lycopene was investigated through the induction of hemeoxygenase (HO)-1 by nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor2 (Nrf2) and upstream signaling molecules, mitogen-activated protein kinase (MAPK) and phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/Aktin RAW 264.7 cells. Methods: The antioxidative potential of lycopene against oxidative stress and its molecular mechanisms were determined by the cell viability assay, intracellular reactive oxygen species (ROS) formation assay, and Western blot analysis in RAW 264.7 cells. Results: Lycopene treatment significantly attenuated tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) induced intracellular ROS formation in a dose-dependent manner without any cytotoxicity. In addition, 50 µM of lycopene for 6 h treatment induced potent HO-1 expression and its transcription factor, Nrf2. MAPK and PI3K/Aktwere also analyzed due to their critical roles in the regulation of cellular redox homeostasis against oxidative damage. As a result, phosphorylation of extracellular regulated kinase (ERK) was significantly induced by lycopene treatment while the activated status of c-Jun NH2-terminal kinase (JNK), p38, and Akt, were not given any effect. To confirm the antioxidative mechanism of HO-1 mediated by ERK activation, each selective inhibitor was employed in a protection assay, in which oxidative damage occurred by t-BHP. Lycopene, SnPP, and CoPP treatments reflected accelerated HO-1 expression could be a protective role against oxidative damage-initiated cell death. A selective inhibitor for ERK significantly inhibited the lycopene-induced cytoprotective effect but selective inhibitors for other signaling molecules did not attenuate the rate of t-BHP-induced cell death. Conclusion: In conclusion, lycopene potently scavenged intracellular ROS formation and enhanced the HO-1 mediated antioxidative potential through the modulation of Nrf2, MAPK signaling pathway in RAW 264.7 cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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