Silver nanoparticles (AgNPs) are widely used nanoparticles and they are mainly used in antibacterial and personal care products. In this study, we evaluated the effect of AgNPs on cell death induction in the murine dendritic cell line DC2.4. DC2.4 cells exposed to AgNPs showed a marked decrease in cell viability and an induction of lactate dehydrogenase (LDH) leakage in a time- and dose-dependent manner. In addition, AgNPs promoted reactive oxygen species (ROS)-dependent apoptosis and AgNP-induced ROS triggered a decrease in mitochondrial membrane potential. The activation of the intracellular signal transduction pathway was also observed in cells cultured with AgNPs. Taken together, our data demonstrate that AgNPs are able to induce a cytotoxic effect in DCs through ROS generation. This study provides important information about the safety of AgNPs that may help in guiding the development of nanotechnology applications.
The protein kinase $CK2{\alpha}$ (formerly Casein Kinase II) is implicated in tumorigenesis and transformation. However, the mechanisms of $CK2{\alpha}$ activation in breast cancer have yet to be elucidated. This study investigated the mechanisms of $CK2{\alpha}$ activation in estrogen signaling. Estrogen increased reactive oxygen species (ROS) production, $CK2{\alpha}$ activity, and protein expression in estrogen receptor positive ($ER^+$) MCF-7 human breast cancer cells, which were inhibited by the antioxidant N-acetyl-L-cysteine. $H_2O_2$ enhanced $CK2{\alpha}$ activity and protein expression. Human epidermal growth factor (EGF) increased ROS production, $CK2{\alpha}$ activity and protein expression in EGF receptor 2 (HER2)-overexpressing MCF-7 (MCF-7 HER2) cells, but not in MCF-7 cells. Estrogen induced the phosphorylation of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK). The p38 inhibitor, SB202190, blocked estrogen-induced increases in ROS production, $CK2{\alpha}$ activity and $CK2{\alpha}$ protein expression. The data suggest that ROS/p38 MAPK is the key inducer of $CK2{\alpha}$ activation in response to estrogen or EGF.
We investigated whether SIRT1 is associated with reactive oxygen species (ROS) accumulation during CK2 downregulation-mediated senescence. SIRT1 overexpression suppressed ROS accumulation, reduced transcription of FoxO3a target genes, and nuclear export and acetylation of FoxO3a, which were induced by CK2 downregulation in HCT116 and MCF-7 cells. Conversely, overexpression of a dominant-negative mutant SIRT1 (H363Y) counteracted decreased ROS levels, increased transcriptional activity of FoxO3a, and increased nuclear import and decreased acetylation of FoxO3a, which were induced by CK2 upregulation. CK2 downregulation destabilized SIRT1 protein via an ubiquitin-proteasome pathway in human cells, whereas CK2 overexpression reduced ubiquitination of SIRT1. Finally, the SIRT1 activator resveratrol attenuated the accumulation of ROS and lipofuscin as well as lifespan shortening, and reduced expression of the DAF-16 target gene sod-3, which were induced by CK2 downregulation in nematodes. Altogether, this study demonstrates that inactivation of the SIRT1-FoxO3a axis, at least in part, is involved in ROS generation during CK2 downregulation-mediated cellular senescence and nematode aging.
Streptochlorin is a small molecule isolated from marine Streptomyces sp. that is known to have antiangiogenic and anticancer properties. In this study, we examined the effects of this compound on reactive oxygen species (ROS) production and the association of these effects with apoptotic tumor cell death, using a human hepatocarcinoma Hep3B cell line. The results of this study demonstrated that streptochlorin mediates ROS production, and that this mediation is followed by a decrease in the mitochondrial membrane potential (MMP, ${\Delta}{\Psi}_m$), activation of caspase-3, and downregulation of antiapoptotic Bcl-2 protein. The quenching of ROS generation by N-acetyl-L-cysteine administration, a scavenger of ROS, reversed the streptochlorin-induced apoptosis effects via inhibition of ROS production, MMP collapse, and the subsequent activation of caspase-3. These observations clearly indicate that ROS are involved in the early molecular events in the streptochlorin-induced apoptotic pathway. Taken together, our data imply that streptochlorin-induced ROS is a key mediator of MMP collapse, which leads to the caspase-3 activation, culminating in apoptosis.
Choroquine (CQ) and valproic acid (VPA) have been extensively studied for biological effects. Here, we focused on efficacy of combined CQ and VPA on osteosarcoma cell lines. Viability of osteosarcoma cell lines (U20S and HOS) was analyzed by MTT assay. Apoptotic assays and colony formation assays were also applied. ROS generation and Western Blotting were performed to determine the mechanism of CQ and VPA combination in the process of apoptosis. The viability of different osteosarcoma cell lines significantly decreased after CQ and VPA combination treatment compared with either drug used alone, and apoptosis was increased significantly. ROS generation was triggered leading to expression of apoptosis related genes being increased and of antiapoptotic related genes being decreased. From our data shown here, CQ and VPA combination treatment in vitro enhanced cytotoxicy to osteosarcoma cells.
Sanguinarine is a benzophenanthridine alkaloid originally isolated from the roots of Sanguinaria canadensis. It has multiple biological activities (e.g., antioxidant and antiproliferative) and immune-enhancing potential. In this study, we explored the proapoptotic properties and modes of action of sanguinarine in human hepatocellular carcinoma HepG2 cells. Our results revealed that sanguinarine inhibited HepG2 cell growth and induced apoptosis in a dose-dependent manner. The induction of apoptosis by sanguinarine was associated with the up-regulation of Fas and Bax, the release of cytochrome c from the mitochondria to the cytosol, and the loss of the mitochondrial membrane potential. In addition, sanguinarine activated caspase-9 and -8, initiator caspases of the intrinsic and death extrinsic pathways, respectively, and caspase-3, accompanied by proteolytic degradation of poly (ADP-ribose) polymerase. Sanguinarine also triggered the generation of reactive oxygen species (ROS). The elimination of ROS by N-acetylcysteine reversed sanguinarine-induced apoptosis. Furthermore, sanguinarine induced the dephosphorylation of Akt and the phosphorylation of mitogen-activated protein kinases, including extracellular signal-regulated kinase (ERK), c-jun N-terminal kinase (JNK), and p38. The growth inhibition was enhanced by the combined treatment of sanguinarine with a phosphatidylinositol 3'-kinase (PI3K) inhibitor and an ERK inhibitor but not JNK and p38 inhibitors. Overall, our data indicate that the proapoptotic effects of sanguinarine in HepG2 cells depend on ROS production and the activation of both intrinsic and extrinsic signaling pathways, which is mediated by blocking PI3K/Akt and activating the ERK pathway. Thus, our data suggest that sanguinarine may be a natural compound with potential for use as an antitumor agent in liver cancer.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.34
no.3
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pp.536-544
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2017
This study was carried out to find out the physiological activity effect of Sicyos angulatus L. extract which is known as an ecosystem disturbance plant and confirm the availability as a functional cosmetic material. Total polyphenol and flavonoid contents were measured, and DPPH radical scavenging, intracellular ROS, and its inhibitory effect on the expression Nitric oxide of and COX-2 were evaluated. The content of polyphenol and flavonoid was found to be 3.079 mg(CA)/100g and 72 mg(Q)/100g of Sicyos angulatus L. extract and antioxidant activity through high radical scavenging activity was confirmed. ~Significant cytotoxicity was not observed up to a concentration of $100{\mu}g/mL$ in RAW 264.7 cells and HDF cells and concentration-dependent inhibition of ROS production in HDF cells, inhibition of high NO production and inhibition of COX-2 protein expression in RAW 264.7 cells were confirmed. Through these results, we found the possibility of use as a functional cosmetic material with excellent antioxidant effect and antioxidant and anti-inflammatory effects through inhibition of intracellular ROS generation, inhibition of NO generation, and inhibition of COX-2 protein expression.
Purpose: This review illustrates an importance of oxidative stress caused by reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) generation in association with eye disease, especially of cataract, and discusses an important role of lipid peroxide as a mediator of oxidative stress-related ocular dysfunction. Methods: Oxidative stress, resulted from the cellular production of ROS and RNS, is known to cause various forms of cellular damages such as protein oxidation, DNA breaks, apoptosis, and lipid peroxidation. These damages can be developed to human diseases. Accumulating evidence strongly suggests that continuous or constant exposure of eye tissues to oxidative stress is a main cause of cataractogenesis. Therefore, we investigated the action of oxidative stress in ocular dysfunction. Results: The ocular lens is continuously attacked by ROS inevitable generated from the process of cellular metabolism and the chronic exposure to ultraviolet. Excessive generation of ROS, resulting in degradation, oxidation, crosslinking and aggregation of lens proteins, is regarded as an important factor in development of cataract. Conclusions: These oxidative stress and oxidant/antioxidant imbalance produces the excess ROS which can lead to eye dysfunction. Even though known results, it should be noted that there is limited information on the molecular mechanism which can be better defined with the interrelation of oxidative stress and optic abnormalities.
Choi, Hyeun Deok;Baik, Jong Jin;Kim, Sang Hun;Yu, Sun Nyoung;Chun, Sung Hak;Kim, Young Wook;Nam, Hyo Won;Kim, Kwang Youn;Ahn, Soon Cheol
Journal of Life Science
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v.26
no.4
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pp.398-405
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2016
Statins, the inhibitors of 3-hydroxy 3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase, are widely used in treatments of hypercholesterolemia and newly known as anti-cancer effect of various cancer cells. Recently, several studies suggested that reactive oxygen species (ROS) play a critical role on cell death signaling. However, mechanism of ROS by rosuvastatin is currently unclear. This study aimed to explore the molecular mechanism of apoptosis by rosuvastatin in human prostate cancer PC-3 cells. Cell viability and apoptosis-related protein expression were measured by MTT assay and western blotting, respectively. In addition, the levels of apoptosis and ROS were analyzed. The results showed that rosuvastatin dramatically reduced cell viability in a dose- and time-dependent manner. We confirmed that rosuvastatin induced apoptosis through reduction of procaspase-3 and cleavage of poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) in PC-3 cells. In addition, rosuvastatin stimulated ROS production in a dose-dependent manner and pre-treatment with N-acetylcysteine (NAC), a ROS scavenger, significantly recovered rosuvastatin-induced ROS and apoptosis. Thus, we concluded that rosuvastain induces apoptosis through generation of ROS in human prostate cancer PC-3 cells and provides a promising approach to improve the efficacy of cancer therapy.
Park, Cheol;Cha, Hee-Jae;Hong, Su-Hyun;Kim, Suhkmann;Kim, Heui-Soo;Choi, Yung Hyun
Journal of Marine Bioscience and Biotechnology
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v.12
no.1
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pp.29-39
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2020
In this study, we investigated the inhibitory potential of an ethanol extract of Carpomitra costata (EECC) (Stackhouse) Batters, a brown alga, against neuroinflammatory responses in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated BV2 microglia. Our results showed that EECC significantly suppressed the LPS-induced secretion of pro-inflammatory mediators, including nitric oxide (NO) and prostaglandin E2, with no significant cytotoxic effects. EECC also inhibited the LPS-induced expression of their regulatory enzymes, such as inducible NO synthase and cyclooxygenase-2. In addition, EECC downregulated the LPS-induced expression and production of the proinflammatory cytokines, tumor necrosis factor-α and interleukin-1β. In the mechanistic assessment of the antineuroinflammatory effects, EECC was found to inhibit the nuclear translocation and DNA binding of nuclear factor-kappa B (NF-κB) by disrupting the degradation of the κB-α inhibitor in the cytoplasm. Moreover, EECC effectively suppressed the enhanced expression of Toll-like receptor 4 (TLR4) and myeloid differentiation factor 88, as well as the binding of LPS to TLR4 in LPS-treated BV2 cells. Furthermore, EECC markedly reduced the LPS-induced generation of reactive oxygen species (ROS), demonstrating a strong antioxidative effect. Collectively, these results suggest that EECC repressed LPS-mediated inflammatory action in the BV2 microglia through the inactivation of NF-κB signaling by antagonizing TLR4 and/or preventing ROS accumulation. While further studies are needed to fully understand the anti-inflammatory effects associated with the antioxidant activity of EECC, the current findings suggest that EECC has a potential advantage in inhibiting the onset and treatment of neuroinflammatory diseases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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