Both high glucose and glucose degradation products (GDP) have been implicated in alterations of peritoneal membrane structure and function during long-term peritoneal dialysis (PD). The present study examined the role of GDP including methylglyoxal (MGO), acetaldehyde, and 3,4-dideoxyglucosone (3,4-DGE) in HPMC activation with respect to membrane hyperpermeability or fibrosis. The role of reactive oxygen species (ROS) and activation of protein kinase C (PKC) in GDP-induced HPMC activation were also examined. Using M199 culture medium as control, growth arrested and synchronized HPMC were continuously stimulated by MGO, acetaldehyde, and 3,4-DGE for 48 hours. Vascular endothelial growth factor (VEGF) was quantified as a marker of peritoneal membrane hyperpermeability and fibronectin and heat shock protein 47 (hsp47) as markers of fibrosis. Involvement of ROS and PKC was examined by the inhibitory effect of N-acetylcystein (NAC) or calphostin C, respectively. MGO significantly increased VEGF (1.9-fold), fibronectin (1.5-fold), and hsp47 (1.3-fold) secretion compared with control M199. NAC and calphostin C effectively inhibited MGO-induced VEGF upregulation. Acetaldehyde stimulated and 3,4-DGE inhibited VEGF secretion. Fibronectin secretion and hsp47 expression in HPMC were not affected by acetaldehyde or 3,4-DGE In conclusion, MGO upregulated VEGF and fibronectin secretion and hsp47 expression in HPMC, and PKC as well as ROS mediate MGO-induced VEGF secretion by HPMC. This implies that PKC activation and ROS generation by GDP may constitute important signals for activation of HPMC leading to progressive membrane hyperpermeability and accumulation of extracellular matrix and eventual peritoneal fibrosis.
Kim, Jung-Eun;Sung, Jin-Young;Woo, Chang-Hoon;Kang, Young-Jin;Lee, Kwang-Youn;Kim, Hee-Sun;Kwun, Woo-Hyung;Choi, Hyoung-Chul
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.15
no.4
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pp.203-210
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2011
Cilostazol is a selective inhibitor of phosphodiesterase 3 that increases intracellular cAMP levels and activates protein kinase A, thereby inhibiting vascular smooth muscle cell (VSMC) proliferation. We investigated whether AMP-activated protein kinase (AMPK) activation induced by heme oxygenase-1 (HO-1) is a mediator of the beneficial effects of cilostazol and whether cilostazol may prevent cell proliferation and reactive oxygen species (ROS) production by activating AMPK in VSMC. In the present study, we investigated VSMC with various concentrations of cilostazol. Treatment with cilostazol increased HO-1 expression and phosphorylation of AMPK in a dose- and time-dependent manner. Cilostazol also significantly decreased platelet-derived growth factor (PDGF)-induced VSMC proliferation and ROS production by activating AMPK induced by HO-1. Pharmacological and genetic inhibition of HO-1 and AMPK blocked the cilostazol-induced inhibition of cell proliferation and ROS production.These data suggest that cilostazol-induced HO-1 expression and AMPK activation might attenuate PDGF-induced VSMC proliferation and ROS production.
Lipin1 was identified as a phosphatidate phosphatase enzyme, and it plays a key role in lipid metabolism. Since free radicals contribute to metabolic diseases in the liver, this study investigated the effects of free radicals on the regulation of Lipin1 expression in Huh7 and AML12 cells. Hydrogen peroxide induced mRNA and protein expression of Lipin1 in Huh7 cells, which was assayed by quantitative RT-PCR and immunoblotting, respectively. Induction of Lipin1 by hydrogen peroxide was confirmed in AML12 cells. Hydrogen peroxide treatment significantly increased expression of sterol regulatory element-binding protein (SREBP)-2, but not SREBP-1. Moreover, nuclear translocation of SREBP-2 was detected after hydrogen peroxide treatment. Hydrogen peroxide-induced Lipin1 or SREBP-2 expression was significantly reduced by N-acetyl-$\small{L}$-cysteine treatment, indicating that reactive oxygen species (ROS) were implicated in Lipin1 expression. Next, we investigated whether the hypoxic environments that cause endogenous ROS production in mitochondria in metabolic diseases affect the expression of Lipin1. Exposure to hypoxia also increased Lipin1 expression. In contrast, pretreatment with antioxidants attenuated hypoxia-induced Lipin1 expression. Collectively, our results show that ROS activate SREBP-2, which induces Lipin1 expression.
Many attempts have been made to find genetic abnormalities inducing carcinogenesis after the development of epidermal growth factor receptor (EGFR)-tyrosine kinase inhibitor targeting EGFR in lung cancer. New target therapies have been already commercialized and studied along with the recent discovery of gene rearrangement involved in the carcinogenic process of non-small cell lung cancer. This study aims to investigate anplastic lymphoma kinase, c-ros oncogene 1, and receptor tyrosine kinase, in particular.
Helicobacter pylori (H. pylori) causes gastric diseases by increasing reactive oxygen species (ROS) and interleukin (IL)-8 expression in gastric epithelial cells. ROS and inflammatory responses are regulated by the activation of nuclear factor erythroid-2-related factor 2 (Nrf2) and the expression of Nrf2 target genes, superoxide dismutase (SOD) and heme oxygenase-1 (HO-1). We previously demonstrated that Korean red ginseng extract (RGE) decreases H. pylori-induced increases in ROS and monocyte chemoattractant protein 1 in gastric epithelial cells. We determined whether RGE suppresses the expression of IL-8 via Nrf2 activation and the expression of SOD and HO-1 in H. pylori-infected gastric epithelial AGS cells. H. pylori-infected cells were treated with RGE with or without ML385, an Nrf2 inhibitor, or zinc protoporphyrin (ZnPP), a HO-1 inhibitor. Levels of ROS and IL-8 expression; abundance of Keap1, HO-1, and SOD; levels of total, nuclear, and phosphorylated Nrf2; indices of mitochondrial dysfunction (reduction in mitochondrial membrane potential and ATP level); and SOD activity were determined. As a result, RGE disturbed Nrf2-Keap1 interactions and increased nuclear Nrf2 levels in uninfected cells. H. pylori infection decreased the protein levels of SOD-1 and HO-1, as well as SOD activity, which was reversed by RGE treatment. RGE reduced H. pylori-induced increases in ROS and IL-8 levels as well as mitochondrial dysfunction. ML385 or ZnPP reversed the inhibitory effect of RGE on the alterations caused by H. pylori. In conclusion, RGE suppressed IL-8 expression and mitochondrial dysfunction via Nrf2 activation, induction of SOD-1 and HO-1, and reduction of ROS in H. pylori-infected cells.
Shin, Jong-Il;Jeon, Yong-Joon;Lee, Sol;Lee, Yoon Gyeong;Kim, Ji Beom;Lee, Kyungho
Molecules and Cells
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v.42
no.3
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pp.252-261
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2019
The omega-3 fatty acid docosahexaenoic acid (DHA) is known to induce apoptosis and cell cycle arrest via the induction of reactive oxygen species (ROS) production and endoplasmic reticulum (ER) stress in many types of cancers. However, the roles of DHA in drug-resistant cancer cells have not been elucidated. In this study, we investigated the effects of DHA in cisplatin-resistant gastric cancer SNU-601/cis2 cells. DHA was found to induce ROS-dependent apoptosis in these cells. The inositol 1,4,5-triphosphate receptor ($IP_3R$) blocker 2-aminoethyl diphenylboninate (2-APB) reduced DHA-induced ROS production, consequently reducing apoptosis. We also found that G-protein-coupled receptor 120 (GPR120), a receptor of long-chain fatty acids, is expressed in SNU-601/cis2 cells, and the knockdown of GPR120 using specific shRNAs alleviated DHA-mediated ROS production and apoptosis. GPR120 knockdown reduced the expression of ER stress response genes, similar to the case for the pre-treatment of the cells with N-acetyl-L-cysteine (NAC), an ROS scavenger, or 2-APB. Indeed, the knockdown of C/EBP homologous protein (CHOP), a transcription factor that functions under ER stress conditions, markedly reduced DHA-mediated apoptosis, indicating that CHOP plays an essential role in the anti-cancer activity of DHA. These results suggest that GPR120 mediates DHA-induced apoptosis by regulating $IP_3R$, ROS, and ER stress levels in cisplatin-resistant cancer cells, and that GPR120 is an effective chemotherapeutic target for cisplatin resistance.
Jin, Chang Hyun;So, Yang Kang;Han, Sung Nim;Kim, Jin-Baek
Biomolecules & Therapeutics
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v.24
no.5
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pp.510-516
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2016
Isoegomaketone (IK) was isolated from Perilla frutescens, which has been widely used as a food in Asian cuisine, and evaluated for its biological activity. We have already confirmed that IK induced the HO-1 expression via Nrf2 activation in RAW264.7 cells. In this study, we investigated the effect of IK on the mechanism of HO-1 expression. IK upregulated HO-1 mRNA and protein expression in a dose dependent manner. The level of HO-1 mRNA peaked at 4 h after $15{\mu}M$ IK treatment. To investigate the mechanisms of HO-1 expression modulation by IK, we used pharmacological inhibitors for the protein kinase C (PKC) family, PI3K, and p38 MAPK. IK-induced HO-1 mRNA expression was only suppressed by SB203580, a specific inhibitor of p38 MAPK. ROS scavengers (N-acetyl-L-cysteine, NAC, and glutathione, GSH) also blocked the IK-induced ROS production and HO-1 expression. Furthermore, both NAC and SB203580 suppressed the IK-induced Nrf2 activation. In addition, ROS scavengers suppressed other oxidative enzymes such as catalase (CAT), glutathione S-transferase (GST), and NADH quinone oxidoreductase (NQO-1) in IK-treated RAW264.7 cells. Taken together, it can be concluded that IK induced the HO-1 expression through the ROS/p38 MAPK/Nrf2 pathway in RAW264.7 cells.
The infiltration of both monocyte and activated T cells in the skin is one of critical steps in the development of UVB-induced inflammation. Upregulation of adhesion molecules such as intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1) on the surface of keratinocytes plays an important role in this process. In this study, we examined the molecular mechanism responsible for UVB-induced expression of ICAM-1 and subsequent monocyte adhesion by keratinocyte. We observed that (1) UVB induced protein and mRNA expression of ICAM-1 in a dose- and time-dependent manner in human keratinocyte cell HaCaT; (2) UVB induced the translocation of NF-kappaB and inhibition of NF-kappaB by NF-kappaB inhibitors suppressed UVB-induced mRNA and protein expression of ICAM-1; (3) UVB increased the intracellular level of reactive oxygen species (ROS) by HaCaT cells; (4) UVB-induced increase of intracellular ROS level was suppressed by pre-treatment with diphenyl iodonium (DPI) and N-acetyl cysteine (NAC); and (5) inhibition of UVB-induced ROS production by DPI or NAC suppressed UVB-mediated translocation of NF-kappaB, expression of ICAM-1 and subsequent monocyte adhesion in HaCaT cells. These results suggest that UVB-induced ROS is involved in the translocation of NF-kappaB which is responsible for expression of ICAM-1 and subsequent increased monocyte adhesion in human keratinocyte.
Translocator protein 18 kDa (TSPO) is a mitochondrial outer membrane protein and is abundantly expressed in a variety of organ and tissues. To date, the functional role of TSPO on vascular endothelial cell activation has yet to be fully elucidated. In the present study, the phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA, 250 nM), an activator of protein kinase C (PKC), was used to induce vascular endothelial activation. Adenoviral TSPO overexpression (10-100 MOI) inhibited PMA-induced vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) and intracellular cell adhesion molecule-1 (ICAM-1) expression in a dose dependent manner. PMA-induced VCAM-1 expressions were inhibited by Mito-TEMPO ($0.1-0.5{\mu}m$), a specific mitochondrial antioxidants, and cyclosporin A ($1-5{\mu}m$), a mitochondrial permeability transition pore inhibitor, implying on an important role of mitochondrial reactive oxygen species (ROS) on the endothelial activation. Moreover, adenoviral TSPO overexpression inhibited mitochondrial ROS production and manganese superoxide dismutase expression. On contrasts, gene silencing of TSPO with siRNA increased PMA-induced VCAM-1 expression and mitochondrial ROS production. Midazolam ($1-50{\mu}m$), TSPO ligands, inhibited PMA-induced VCAM-1 and mitochondrial ROS production in endothelial cells. These results suggest that mitochondrial TSPO can inhibit PMA-induced endothelial inflammation via suppression of VCAM-1 and mitochondrial ROS production in endothelial cells.
Cancer cells undergo uncontrolled proliferation, and aberrant mitochondrial alterations. Tumor necrosis factor receptor-associated protein 1 (TRAP1) is a mitochondrial heat shock protein. TRAP1 mRNA is highly expressed in some cancer cell lines and tumor tissues. However, the effects of its overexpression on mitochondria are unclear. In this study, we assessed mitochondrial changes accompanying TRAP1 overexpression, in a mouse cell line, NIH/3T3. We found that overexpression of TRAP1 leads to a series of mitochondrial aberrations, including increase in basal ROS levels, and decrease in mitochondrial biogenesis, together with a decrease in peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-$1{\alpha}$ (PGC-$1{\alpha}$) mRNA levels. We also observed increased extracellular signal-regulated kinase (ERK) phosphorylation, and enhanced proliferation of TRAP1 overexpressing cells. This study suggests that overexpression of TRAP1 might be a critical link between mitochondrial disturbances and carcinogenesis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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