We previously identified Streptomyces griseus as an anti-cancer agent (Kim et al., 2014). In this study, we isolated compounds from S. griseus and evaluated their anticancer effect and toxicity in vitro and in vivo. Preparative centrifugal partition chromatography (CPC) was used to obtain three compounds, cyclo($_{\small{L}}$-[4-hydroxyprolinyl]-$_{\small{L}}$-leucine], cyclo($_{\small{L}}$-Phe-trans-4-hydroxy-$_{\small{L}}$-Pro) and phenethyl acetate (PA). We chose PA, which had the highest anticancer activity, as a target compound for further experiments. PA induced the formation of apoptotic bodies, DNA fragmentation, DNA accumulation in $G_0/G_1$ phase, and reactive oxygen species (ROS) formation. Furthermore, PA treatment increased Bax/Bcl-xL expression, activated caspase-3, and cleaved poly-ADP-ribose polymerase (PARP) in HL-60 cells. Simultaneous evaluation in vitro and in vivo, revealed that PA exhibited no toxicity in Vero cells and zebrafish embryos. We revealed, for the first time, that PA generates ROS, and that this ROS accumulation induced the Bcl signaling pathway.
Bromotopsentin (BSM) is a bisindole alkaloid compound, which is recognized as a metabolite of the marine sponge Spongosorites sp. In this study, the antioxidant activity of BSM was investigated. The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging assay, the trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) assay, the superoxide radical scavenging (NBT) assay, the lipid peroxidation and hydroxyl radical-induced DNA damage assays were carried out to evaluate the antioxidant activity of BSM. It was found that BSM had stronger scavenging activity on the stable free radical DPPH and superoxide radical than L-ascorbic acid with an $IC_{50}$ value of 62 and 64 ${\mu}M$, respectively. The TEAC value which indicated the total antioxidant capacity of BSM was about 0.8, which was also stronger than L-ascorbic acid. About 1.3 ${\mu}M$ of BSM induced 50% inhibition of lipid peroxidation. 60 nM of BSM exhibited a significant protective activity against DNA strand scission by hydroxyl radical on pBR322 DNA. Taken together, we suggest that BSM possesses strong antioxidant activity, and could be a valuable new addition to the list of anti-aging chemotherapeutic agents.
During liver injury, hepatic stellate cells can differentiate into myofibroblast-like structures, which are more susceptible to proliferation, migration, and extracellular matrix generation, leading to liver fibrosis. Anaerobic glycolysis is associated with activated stellate cells and glyceraldehyde (GA) is an inhibitor of glucose metabolism. Therefore, this study aimed to investigate the anti-fibrotic effects of GA in human stellate LX-2 cells. In this study, we used cell viability, morphological analysis, fluorescence-activated cell sorting (FACS), western blotting, and qRT-PCR techniques to elucidate the molecular mechanism underlying the anti-fibrotic effects of GA in LX-2 cells. The results showed that GA significantly reduced cell density and inhibited cell proliferation and lactate levels in LX-2 cells but not in Hep-G2 cells. We found that GA prominently increased the activation of caspase-3/9 for apoptosis induction, and a pan-caspase inhibitor, Z-VAD-fmk, attenuated the cell death and apoptosis effects of GA, suggesting caspase-dependent cell death. Moreover, GA strongly elevated reactive oxygen species (ROS) production and notably increased the phosphorylation of ERK and JNK. Interestingly, it dramatically reduced α-SMA and collagen type I protein and mRNA expression levels in LX-2 cells. Thus, inhibition of ERK and JNK activation significantly rescued GA-induced cell growth suppression and apoptosis in LX-2 cells. Collectively, the current study provides important information demonstrating the anti-fibrotic effects of GA, a glycolytic metabolite, and demonstrates the therapeutic potency of metabolic factors in liver fibrosis.
Ferulic Acid (FA) is a metabolite of phenylalanine and tyrosine, a phenolic compound commonly found in fruits and vegetables. Several studies have shown that FA has various functions such as antioxidant effect, prevention of cell damage from irradiation, protection from cell damage caused by oxygen deficiency, anti-inflammatory action, anti-aging action, liver protective effect and anti-cancer action. In this study, we investigated the maturation rate, intracellular glutathione (GSH) and reactive oxygen species (ROS) of porcine oocytes by adding FA to the in vitro maturation (IVM) medium and examined subsequent embryonic developmental competence at 5% oxygen through parthenogenesis. There is no significant difference between the control group ($0{\mu}M$) and treatment groups ($5{\mu}M$, $10{\mu}M$, $20{\mu}M$) on maturation rates. Intracellular GSH levels in oocyte treated with $5{\mu}M$ of FA significantly increased (P < 0.05), and $20{\mu}M$ of FA revealed significant decrease (P < 0.05) in intracellular ROS levels compared with the control group. Oocytes treated with FA exhibited significantly higher cleavage rates (79.01% vs 89.19%, 92.20%, 90.89%, respectively) than the control group. Oocytes treated with $10{\mu}M$ showed significantly higher blastocyst formation rates (28.3% vs 40.3%, respectively) after PA than the control group. Total cell numbers in blastocyst of $10{\mu}M$ FA displayed significantly higher (39.4 vs 51.9, respectively) than the control group. In conclusion, these results suggested that treatment with FA during IVM improved the developmental potential of porcine embryos by increasing intracellular GSH synthesis and reducing ROS levels. Also, there was an improvement of cleavage rate, blastocyst formation and total cell numbers in blastocysts. It might be associated with Keap1-Nrf2 pathway as an antioxidant regulate pathway that plays a crucial role in determining the sensitivity of cells to oxidative damages by regulating the basal and inducible expression of enzymes which is related to detoxification and anti-oxidative effects, stress response enzymes and/or proteins and ABC transporters.
This study investigated the protective roles and mechanism of magnolol, from the stem bark of Magnolia officinalis against potential neurotoxin 3-hydroxykynurenine (3-HK)-induced neuronal cell death. For the evaluation of protective role of magnolol, we examined cell viability, apoptotic nuclei, change of mitochondrial membrane potential and caspase activity in human neuroblastoma SH-SY5Y cells. It was found that 3-HK induces neuronal cell death in the human neuroblastoma SH-SY5Y cell line. The reduced cell viability produced characteristic features such as cell shrinkages, plasma membrane blebbing, chromatin condensation, and nuclear fragmentation. The cells treated with 3-HK showed an increase in the concentration of reactive oxygen species (ROS) as well as in caspase activity. In addition, both are involved in the 3-HK-induced apoptosis. Magnolol attenuated the cell viability reduction by 3-HK in both a dose- and time-dependent manner. Optical microscopy showed that magnolol inhibited the cell morphological features in the 3-HK-treated cells. Furthermore, the increase in the ROS concentration and the caspase activities by 3-HK were also attenuated by magnolol. These results showed that magnolol has a protective effect on the 3-HK induced cell death by inhibiting ROS production and caspase activity.
Objectives : The purpose of this study was to investigate the anti-cancer effects of 18α-Glycyrrhetinic acid (18α-GA), a hydrolyzed metabolite of glycyrrhizin, in AGS human gastric adenocarcinoma cells. Methods : We used human gastric adenocarcinoma cell line, AGS cells. We examined cell death by MTT assay and caspase 3 and 9 assay with 18α-GA. To examine the inhibitory effects of 18α-GA, sub-G1 analysis was done the AGS cells after 24 hours with 18α-GA. Also, to investigate the inhibitory mechanisms of 18α-GA, mitogen-activated protein kinase pathways and reactive oxygen species (ROS) generation were examined. Results : 1. 18α-GA inhibited the growth of AGS cells in a dose-dependent fashion. 2. Sub-G1 fractions were significantly and dose-dependently increased by 18α-GA. 3. 18α-GA increased the caspase 3 and 9 activities in AGS cells. 4. 18α-GA inhibited proliferation of AGS cells via the modulation of c‑Jun N‑terminal kinase (JNK) signaling pathways, which results in the induction of apoptosis. 5. 18α-GA enhanced ROS accumulation in AGS cells. Conclusions : Our findings provide insight into unraveling the effects of 18α-GA in human gastric adenocarcinoma cells and developing therapeutic agents against gastric cancer.
Kim, Ki-Young;Kim, Byeong-Gee;Kim, Sun-Ok;Yoo, Sung-Eun;Hong, Ki-Whan
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제5권5호
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pp.381-388
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2001
This work describes the pharmacological inhibition by KR 31378 and its acetyl metabolite, KR 31612, of the apoptotic cell death induced by $H_2O_2$ in the A7r5 cells. Exposure of A7r5 cells to $H_2O_2$ (0.5 mM) induced a concentration-dependent cytotoxicity in association with oligonucleosomal DNA fragmentation. $H_2O_2-induced$ cell death was potently suppressed by KR 31378, KR 31612, ${\alpha}-tocopherol$ or trolox. Additionally, the apoptotic death of A7r5 cells (DNA ladders on electrophoresis) was also strongly suppressed by KR 31378 and KR 31612, but to a less degree by ${\alpha}-tocopherol$ and trolox. As a mechanistic study, incubation with $H_2O_2$ markedly showed a decreased Bcl-2 level and, in contrast, increased Bax protein and cytochrome C release, which were significantly and concentration-dependently reversed by KR 31378 and KR 31612 as well as by ${\alpha}-tocopherol$ and trolox. KR 31378 and ${\alpha}-tocopherol$ significantly reduced lipid peroxidation in accordance with reduced intracellular ROS and peroxyl radical. These results suggest that KR 31378 has a therapeutic potential against the apoptotic injury via mediation of anti- oxidative stress.
Adriamycin is a one of anthracyclin antibiotics isolated from the culture media of Streptomyces peucetius var casius. The formation of reactive oxygen metabolite by redox cycling during the metabolism and the inhibition of DNA synthesis results in antineoplastic effects of adriamycin. The authors have demonstrated the effects of SOD(superoxide dismutase) or DMTU (dimethyl thiourea), which are used as an antioxidant, on the ultrastructural changes of the gastric chief cells after the administration of adriamycin in the rat. Adriamycin (30 mg/kg) was administered intraperitoneally to the Sprague-Dawley rats weighing about 220 gm and SOD (15000 unit/kg) or DMTU (500 mg/kg) were administered intraperitoneally to the rats 30 minutes after the administration of adriamycin. The gastric chief cells 24, 48 and 72 hours after the administration of adriamycin were observed with Hitachi-600 electron microscope. The results were as follows. 1. SOD or DMTU alone did not affect the ultra structures of the gastric chief cells in the rat. 2. Dilation, sacculation and segmentation of the cisternae of rough endoplasmic reticulum, dilation of the saccules of Golgi complex and dilated mitochondria with electron lucent matrix were seen in the adriamycin treated rats. In the course of time, the ultrastructures of the chief cell changed markedly. 72 hours after drug administration, severely dilated cisternae of rough endoplasmic reticulum, with clumping of chromatin around the nuclear envelope and mitochondria with electron lucent matrix and dilated cristae were seen in the chief cell. 3. The treatment of SOD is more effective than DMTU to attenuated the ultrastructural changes of the chief cells in the adriamycin administered rat. Consequently it is suggested that adriamycin would induce the degenerative changes of the organelles of the chief cell. The treatment of SOD is more effective than DMTU to attenuate the adriamycin induced damage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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