Ye Lim Kim;Hyo Jeong Jin;Sang Mi Park;Sung Hui Byun;Chang Hyun Song;Sang Chan Kim
Herbal Formula Science
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v.31
no.2
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pp.111-124
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2023
Objectives : Oxidative stress is an important cause of many diseases including liver injury. Therefore, adequate regulation of oxidative stress plays a pivotal role in maintaining liver function. Until recently, there has been no studies on the hepatoprotective effect of Samchulgeonbi-tang (SCGBT). Therefore, the hepatoprotective effect of SCGBT was investigated in HepG2 cells. In this study, oxidative stress was induced by arachidonic acid (AA) and iron. Methods : To analyze the hepatoprotective effects of SCGBT against oxidative stress induced by AA + iron, the cell viability, apoptosis-related proteins and intracellular ROS, glutathione (GSH), and mitochondrial membrane permeability (MMP) were measured. In addition, nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) transcription activation and expressions of Nrf2 target gene were analyzed through immunoblot analysis. Results : SCGBT increased the cell viability from AA + iron - induced cell death and inhibited apoptosis by regulating apoptosis related proteins. SCGBT protected cells by inhibiting ROS production, GSH depletion, and MMP degradation against AA + iron induced oxidative stress. Furthermore, Nrf2 activation was increased by SCGBT, and the Nrf2 target genes were also activated by SCGBT. Conclusions : These results suggest that the SCGBT has a hepatocyte protection effect and antioxidant effect from AA + iron induced oxidative stress.
LEE Haeng-Soon;KIM Kee-Yeun;KWON Suk-Yoon;KWAK Sang-Soo
Proceedings of the Korean Society of Plant Biotechnology Conference
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2002.04a
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pp.49-58
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2002
Oxidative stress derived from reactive oxygen species (ROS) is one of the major damaging factors in plants exposed to environmental stress. In order to develop the platform technology to solve the global food and environmental problems in the 21s1 century, we focus on the understanding of the antioxidative mechanism in plant cells, the development of oxidative stress-inducible antioxidant genes, and the development of transgenic plants with enhanced tolerance to stress. In this report, we describe our recent results on industrial transgenic plants by the gene manipulation of antioxidant enzymes. Transgenic tobacco plants expressing both superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX) in chloroplasts were developed and were evaluated their protection effects against stresses, suggesting that simultaneous overexpression of both SOD and APX in chloroplasts has synergistic effects to overcome the oxidative stress under unfavorable environments. Transgenic tobacco plants expressing a human dehydroascorbate reductase gene in chloroplasts were showed the protection against the oxidative stress in plants. Transgenic cucumber plants expressing high level of SOD in fruits were successfully generated to use the functional cosmetic purpose as a plant bioreactor. In addition, we developed a strong oxidative stress-inducible peroxidase promoter, SWPA2 from sweetpotato (Ipomoea batatas). We anticipate that SWPA2 promoter will be biotechnologically useful for the development of transgenic plants with enhanced tolerance to environmental stress and particularly transgenic cell lines engineered to produce key pharmaceutical proteins.
Kim, Dae-Hyun;Lee, Bok-Rye;Park, Sang-Hyun;Kim, Tae-Hwan
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.42
no.2
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pp.114-119
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2022
The objective of this study was to determine phosphorus effects on drought stress-induced oxidative stress in Kentucky bluegrass. Drought stress was induced by reducing of water to plants in pots. Two types of phosphorus were applied as potassium phosphate (P) or potassium phosphonate (PA). Application of phosphorus was efficient to ameliorate the adverse effects of drought. Osmotic potential, total chlorophyll and carotenoid content were significantly decreased by drought stress, but was relieved by P or PA application. Superoxide (O2•-) concentration was significantly increased more than 14-fold under drought-stressed plants, was accompanied with increase of hydrogen peroxide (H2O2) and lipid peroxidation (MDA). However, malondialdehyde (MDA) was much less in P or PA applied plants under drought stress condition. Activities of catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and guaiacol-peroxidase (GPX) were largely increased by drought stress and its increase rate was much higher in P or PA applied plants except APX. These results indicate that drought stress-induced oxidative stress is alleviated by P or PA application due to the increase of activities of antioxidant enzymes.
As cultured plant cells can grow in high oxidative stress conditions, they form an excellent system to study antioxidant mechanisms and the mass production of antioxidants. Oxidative stress is a major cause of damage in plants exposed to various types of environmental stress, including heavy metals, such as cadmium (Cd). Heavy metal accumulation can interfere with many cell functions and plant growth. To evaluate the contribution of oxidative stress to Cd-induced toxicity, cultured sweetpotato (Ipomoea batatas) cells were treated with increasing concentrations of Cd (0, 10, 25, and 50 μM) and cultured further. Cell growth was significantly inhibited by 25 and 50 μM of Cd, and the total protein content increased with 50 μM of Cd. Additionally, the activity of peroxidase (POD) and ascorbate peroxidase (APX), antioxidant enzymes that remove hydrogen peroxide (a reactive oxygen species), increased in the cells after treatment with 50 μM of Cd. The expression analysis of POD, APX, and peroxiredoxin (PRX) isolated from sweetpotato cultured cells in a previous study revealed the differential expression of POD in response to Cd. In this study, the expression levels of several acidic POD (swpa2, swpa3, and swpa4) and basal POD (swpb1, swpb2, and swpb3) genes were increased in Cd-treated cultured cells. These results indicate that Cd-mediated oxidative stress is closely linked to improved POD-mediated antioxidant defense capacity in sweetpotato suspension-cultured cells.
Reactive oxygen species (ROS), which include superoxide anions and peroxides, induce oxidative stress, contributing to the initiation and progression of cardiovascular diseases involving atherosclerosis. The endogenous and exogenous factors hypercholesterolemia, hyperglycemia, hypertension, and shear stress induce various enzyme systems such as nicotinamide adenine dinucleotide (phosphate) oxidase, xanthine oxidase, and lipoxygenase in vascular and immune cells, which generate ROS. Besides inducing oxidative stress, ROS mediate signaling pathways involved in monocyte adhesion and infiltration, platelet activation, and smooth muscle cell migration. A number of antioxidant enzymes (e.g., superoxide dismutases, catalase, glutathione peroxidases, and peroxiredoxins) regulate ROS in vascular and immune cells. Atherosclerosis results from a local imbalance between ROS production and these antioxidant enzymes. In this review, we will discuss 1) oxidative stress and atherosclerosis, 2) ROS-dependent atherogenic signaling in endothelial cells, macrophages, and vascular smooth muscle cells, 3) roles of peroxidases in atherosclerosis, and 4) antioxidant drugs and therapeutic perspectives.
Reactive oxygen species (ROS), highly reactive molecules, are produced by living organisms as a result of normal cellular metabolism and environmental factors, and can damage nucleic acids and proteins, thereby altering their functions. The human body has several mechanisms to counteract oxidative stress by producing antioxidants. A shift in the balance between oxidants and antioxidants in favor of oxidants is termed as "oxidative stress". Paradoxically, there is a large body of research demonstrating the general effect of oxidative stress on signaling pathways, less is known about the initial and direct regulation of signaling molecules by ROS, or what we term the "oxidative interface." This review focuses on the molecular mechanisms through which ROS directly interact with critical signaling molecules to initiate signaling in a broad variety of cellular processes, such as proliferation and survival (MAP kinases and PI3 kinase), ROS homeostasis, and antioxidant gene regulation (Ref-1 and Nrf-2). This review also deals with classification as well as mechanisms of formation of free radicals, examining their beneficial and deleterious effects on cellular activities and focusing on the potential role of antioxidants in preventing and repairing damage caused by oxidative stress. A discussion of the role of phytochemical antioxidants in oxidative stress, disease and the epigenome is included.
Objective: Two experiments were conducted using 28 healthy multiparous sows to evaluate the oxidative stress status and reproductive performance of sows during gestation and lactation under different thermal environments. Methods: Fourteen multiparous sows were used in Exp. 1 under a high thermal environment, and the other 14 multiparous sows were used in Exp. 2 under a moderate thermal environment. In both experiments, reproductive performances of sows were recorded. Plasma samples were collected on d 35, 60, 90, and 109 of gestation, and d 1 and 18 of lactation for malondialdehyde, protein carbonyls, 8-hydroxy-deoxyguanosine, immunoglobulin g (IgG), and IgM analysis. Results: For sows in Exp. 1, plasma malondialdehyde concentration on d 109 of gestation tended to be greater (p<0.05) than it on d 18 of lactation. Plasma concentration of protein carbonyl on d 109 of gestation was the greatest (p<0.05) compared with all the other days. Plasma concentrations of 8-hydroxy-deoxyguanosine on d 109 of gestation was greater (p<0.05) than d 18 of lactation in Exp. 1. For sows in Exp. 2, there was no difference of malondialdehyde and protein carbonyl concentration during gestation and lactation. In both Exp. 1 and 2, litter size and litter weight were found to be negatively correlated with oxidative stress indicators. Conclusion: Sows under a high thermal environment had increased oxidative stress during late gestation indicating that increased oxidative damage to lipid, protein, and DNA could be one of the contributing factors for reduced reproductive performance of sows in this environment. This study indicates the importance of providing a moderate thermal environment to gestating and lactating sows to minimize the increase of oxidative stress during late gestation which can impair reproductive outcomes.
Promoter hypermethylation of the runt-related transcription factor 3 (RUNX3) gene is associated with increased risk of hepatocellular carcinoma (HCC). Oxidative stress plays a vital role in both carcinogenesis and progression of HCC. However, whether oxidative stress and RUNX3 hypermethylation in HCC have a cause-and-effect relationship is not known. In this study, plasma protein carbonyl and total antioxidant capacity (TAC) in patients with hepatitis B virus (HBV)-associated HCC (n=60) and age-matched healthy subjects (n=80) was determined. RUNX3 methylation in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of subjects was measured by methylation-specific PCR. Effect of reactive oxygen species (ROS) on induction of RUNX3 hypermethylation in HCC cells was investigated. Plasma protein carbonyl content was significantly higher, whereas plasma TAC was significantly lower, in HCC patients than healthy controls. Based on logistic regression, increased plasma protein carbonyl and decreased plasma TAC were independently associated with increased risk for HCC. PBMC RUNX3 methylation in the patient group was significantly greater than in the healthy group. RUNX3 methylation in hydrogen peroxide ($H_2O_2$)-treated HepG2 cells was significantly higher than in untreated control cells. In conclusion, increase in oxidative stress in Thai patients with HBV-associated HCC was demonstrated. This oxidative increment was independently associated with an increased risk for HCC development. RUNX3 in PBMC was found to be hypermethylated in the HCC patients. In vitro, RUNX3 hypermethylation was experimentally induced by $H_2O_2$. Our findings suggest that oxidative stress is a cause of RUNX3 promoter hypermethylation in HCC cells.
Nam, Mi Na;Lee, Ah Young;Sin, Seung Mi;Goo, Young-Min;Cho, Eun Ju
Korean Journal of Agricultural Science
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v.46
no.3
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pp.427-437
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2019
Oxidative stress and overproduction of free radicals have been reported to be a major pathological hallmark of neurodegenerative diseases. Samultang has been known as a beneficial agent to treat liver disease and cardiovascular diseases. However, the anti-oxidant activities and neuro-protective effects of Samultang against oxidative stress still have not been evaluated yet. The aim of the present study was to investigate the anti-oxidant and protective effects of Samultang and its four herbal plants, Paeonia lactiflora (PL), Ligusticum striatum (LS), Rehmannia glutinosa (RG), and Angelica gigas (AG), in vitro system and in SH-SY5Y neuronal cells. The extracts of Samultang strongly increased the radical scavenging activities of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), hydroxyl radical (${\cdot}OH$), and nitric oxide (NO) in a concentration-dependent manner. Furthermore, we investigated the protective effects of Samultang on cellular damage against oxidative stress induced by hydrogen peroxide ($H_2O_2$) in SH-SY5Y cells. Treatment with Samultang alleviated the oxidative stress from $H_2O_2$ by increasing the cell viability and decreasing the intracellular reactive oxygen species levels. Based on these results, we further investigated the radical scavenging effects of PL, LS, RG, and AG. In our results, PL had the highest DPPH, ${\cdot}OH$, and NO radical scavenging activities. Thus, PL has a crucial role in Samultang, which has anti-oxidative and neuro-protective effects. The present research suggests that Samultang and PL have protective roles against oxidative stress from $H_2O_2$-induced neuronal cell death.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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