Objective: The effects of maternal undernutrition during midgestation on muscle fiber histology, myosin heavy chain (MyHC) expression, methylation modification of myogenic factors, and the mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling pathway in the skeletal muscles of prenatal and postnatal goats were examined. Methods: Twenty-four pregnant goats were assigned to a control (100% of the nutrients requirement, n = 12) or a restricted group (60% of the nutrients requirement, n = 12) between 45 and 100 days of gestation. Descendants were harvested at day 100 of gestation and at day 90 after birth to collect the femoris muscle tissue. Results: Maternal undernutrition increased (p<0.05) the fiber area of the vastus muscle in the fetuses and enhanced (p<0.01) the proportions of MyHCI and MyHCIIA fibers in offspring, while the proportion of MyHCIIX fibers was decreased (p<0.01). DNA methylation at the +530 cytosine-guanine dinucleotide (CpG) site of the myogenic factor 5 (MYF5) promoter in restricted fetuses was increased (p<0.05), but the methylation of the MYF5 gene at the +274,280 CpG site and of the myogenic differentiation (MYOD) gene at the +252 CpG site in restricted kids was reduced (p<0.05). mTOR protein signals were down-regulated (p<0.05) in the restricted offspring. Conclusion: Maternal undernutrition altered the muscle fiber type in offspring, but its relationship with methylation in the promoter regions of myogenic genes needs to be elucidated.
Song Yang;Shuyan Lu;Limei Ren;Shuai Bian;Daqing Zhao;Meichen Liu;Jiawen Wang
Journal of Ginseng Research
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v.47
no.1
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pp.133-143
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2023
Background: Past studies suggested that ginseng extracts and ginseng-derived molecules exerted significant regulatory effects on skin. However, no reports have described the effects of ginseng-derived nanoparticles (GDNPs) on skin cell proliferation and wound healing. In this study, we investigated whether GDNPs regulate the proliferation of skin cells and promote wound healing in a mouse model. Methods: GDNPs were separated and purified via differential centrifugation and sucrose/D2O gradient ultracentrifugation. GDNP uptake, cell proliferation and cell cycle progression were measured by confocal microscopy, CCK-8 assay and flow cytometry, respectively. Cell migration and angiogenic effects were assessed by the wound scratch assay and tube formation assay, respectively. ELISA was used to detect extracellular matrix secretion. The relevant signaling pathway was confirmed by western blotting. The effects of GDNPs on skin wound healing were assessed by wound observation, HE staining, and western blotting. Results: GDNPs possessed the essential features of exosomes, and they were accumulated by skin cells. Treatment with GDNPs notably enhanced the proliferation of HaCaT, BJ and HUVECs. GDNPs also enhanced the migration in HaCaT cells and HUVECs and angiogenesis in HUVECs. GDNPs increased the secretion of MMP-1, fibronectin-1, elastin-1, and COL1A1 in all three cell lines. GDNPs regulated cell proliferation through the ERK and AKT/ mTOR pathways. Furthermore, GDNPs facilitated skin wound healing and decreased inflammation in a mouse skin wound model. Conclusion: GDNPs can promote skin wound healing through the ERK and AKT/mTOR pathways. GDNPs thus represent an alternative treatment for chronic skin wounds.
The mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling pathway is upregulated in the pathogenesis of many cancers, including colorectal cancer (CRC). DEPTOR is an mTOR inhibitor whose expression is negatively regulated by mTOR. However, the role of DEPTOR in the development of CRC is not known. The aim of this study was to investigate the expression of DEPTOR and mTORC1 activity (P-S6) in a subset of CRC patients and determine their relation to tumor differentiation, invasion, nodal metastasis and disease-free survival. Here, Immunohistochemical expression of P-S6 (S235/236) and DEPTOR were evaluated in 1.5 mm tumor cores from 90 CRC patients and in 90 samples of adjacent normal mucosa by tissue microarray. The expression of P-S6 (S235/236) was upregulated in CRC, with the positive rate of P-S6 (S235/236) in CRC (63.3%) significantly higher than that in control tissues (36.7%, 30%) (p<0.05). P-S6 (S235/236) also correlated with high tumor histologic grade (p=0.002), and positive nodal metastasis (p=0.002). In contrast, the expression level of DEPTOR was correlated with low tumor histological grade (p=0.006), and negative nodal metastasis (p=0.001). Interestingly, P-S6 (S235/236) expression showed a significant negative association with the expression of DEPTOR in CRC (p=0.011, R= -0.279). However, upregulation of P-S6 (S235/236) (p=0.693) and downregulation of DEPTOR (p=0.331) in CRC were not significantly associated with overall survival. Thus, we conclude that expression of DEPTOR negatively correlates with mTORC1 activity and tumor progression in CRC. DEPTOR is a potential marker for prognostic evaluation and a target for the treatment of CRC.
Kim, Eun Ji;Kim, Guen Tae;Kim, Bo Min;Lim, Eun Gyeong;Ha, Sung Ho;Kim, Sang-Yong;Kim, Young Min
Journal of Life Science
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v.26
no.7
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pp.764-771
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2016
Extracts from Artemisia annua Linné (AAE) have been known to possess various functions, including anti-bacterial, anti-virus, and anti-oxidant effects. However, the mechanism of those effects of AAE is not well-known. The aim of this study was to analyze the inhibitory effects of AAE on cell proliferation of the human hepatoma cell line (Hep3B) and to examine its effects on apoptosis. Activation by phosphorylation of Akt is cell proliferation through the phosphorylation of TSC2, mTOR, and GSK-3β. We suggested that AAE may exert cancer cell apoptosis through Akt/mTOR/GSK-3β signal pathways and mitochondria-mediated apoptotic proteins. For this, we examined the effects of extracts of AAE on cell proliferation according to treatment concentration. Treatment with AAE not only reduced cell viability, but also resulted in the induced release of lactate dehydrogenase (LDH). These results were determined with a 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay and a lactate dehydrogenase (LDH) assay. Furthermore, we determined the effects of apoptosis through Hoechst 33342 staining, annexinⅤ-propidium iodide (PI) staining, 5,5′, 6,6′-tetrachloro-1,1′,3,3′-tetraethyl-imidacarbocyanine iodide (JC-1) staining, and Western blotting. Our study showed that the treatment of liver cancer cells with AAE resulted in the inhibition of Akt, TSC2, GSK-3β-phosphorylated, Bcl-2, and pro-caspase 3 and the activation of Bim, Bax, Bak, and cleaved PARP expressions. These results indicate that AAE induced apoptosis by means of a mitochondrial event through the regulate of Akt/mTOR/GSK-3β signaling pathways.
Syed Sayeed Ahmad;Hee Jin Chun;Khurshid Ahmad;Inho Choi
Journal of Ginseng Research
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v.48
no.1
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pp.12-19
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2024
Skeletal muscle (SM) is the largest organ of the body and is largely responsible for the metabolism required to maintain body functions. Furthermore, the maintenance of SM is dependent on the activation of muscle satellite (stem) cells (MSCs) and the subsequent proliferation and fusion of differentiating myoblasts into mature myofibers (myogenesis). Natural compounds are being used as therapeutic options to promote SM regeneration during aging, muscle atrophy, sarcopenia, cachexia, or obesity. In particular, ginseng-derived compounds have been utilized in these contexts, though ginsenoside Rg1 is mostly used for SM mass management. These compounds primarily function by activating the Akt/mTOR signaling pathway, upregulating myogenin and MyoD to induce muscle hypertrophy, downregulating atrophic factors (atrogin1, muscle ring-finger protein-1, myostatin, and mitochondrial reactive oxygen species production), and suppressing the expressions of tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-6 (IL-6) in cachexia. Ginsenoside compounds are also used for obesity management, and their anti-obesity effects are attributed to peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPARγ) inhibition, AMPK activation, glucose transporter type 4 (GLUT4) translocation, and increased phosphorylations of insulin resistance (IR), insulin receptor substrate-1 (IRS-1), and Akt. This review was undertaken to provide an overview of the use of ginseng-related compounds for the management of SM-related disorders.
Park, Song-Yi;Lee, Sol-Hwa;Park, Ock-Jin;Kim, Young-Min
Journal of Life Science
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v.21
no.1
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pp.89-95
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2011
p53 is tumor suppressor gene that regulates apoptosis such as caspase-dependent and p21-mediated signaling pathways. PI3K/Akt is known to be over-activated in cancer cells. Akt activates many survival-related signals such as mTOR and COX-2. Inactivation of Akt would result in non-inhibition of p53 as well as induced apoptosis. In this study, we showed that curcumin and EGCG activate p53 via inhibition of the Akt signaling pathway. Treatments using curcumin and EGCG in different concentrations for 24 hr and 48 hr inhibited proliferation of HCT116 colon cancer cells and increased apoptotic cell death. Also, our data showed that curcumin and EGCG increased the p53 expression and decreased the p-Akt. Treatment of LY294002 (Akt inhibitor) resulted in decreased cell proliferation of cancer cells, while LY294002 treated with curcumin or EGCG showed a greater decrease of cell proliferation. In addition, inhibition of Akt induced p53 activation in HCT116 colon cancer cells. These results suggest that curcumin and EGCG induce apoptosis by inhibiting Akt and increase p53 in HCT116 colon cancer cells.
In the United States, about 40,000 new cases of oral cancer are diagnosed each year and nearly 7,800 patients died from it in 2012. Omega-3 polyunsaturated fatty acids have been found to have anticancer effects in a variety of cancer cell lines and animal models, but their effect in oral cancer remains unclear. This study was designed to examine the effect of docosahexaenoic acid (DHA, a kind of omega-3 fatty acid) on oral cancer cells and the molecular mechanism of its action. We found that exposure of squamous cell carcinoma-4 (SCC-4) and squamous cell carcinoma-9 (SCC-9) human oral cancer cells to DHA induced growth inhibition in a dose- and time-dependent manner. Meanwhile, in addition to the elevated levels of apoptotic markers, such as cleaved PARP, subG1 portion and TUNEL-positive nuclei, DHA led to autophagic vesicle formation and an increase in autophagic flux, indicating the involvement of both apoptosis and autophagy in the inhibitory effects of DHA on oral cancer cells. Further experiments revealed that the apoptosis and autophagy induced by DHA were linked to inhibition of mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling by AKT inhibition and AMP-activated protein kinase (AMPK) activation in SCC-9 cells. Together, our results suggest that DHA induces apoptosis- and autophagy-associated cell death through the AMPK/AKT/mTOR signaling pathway in oral cancer cells. Thus, utilization of omega-3 fatty acids may represent a promising therapeutic approach for chemoprevention and treatment of human oral cancer.
Shin, Ha-Hyeon;Moon, Sung-Jin;Lim, Byung-Kwan;Kim, Jin Hee
Korean Journal of Pharmacognosy
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v.49
no.4
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pp.291-297
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2018
Coxsackievirus B3 (CVB3) is a very well-known causative agent for viral myocarditis and meningitis in human. However, the effective vaccine and therapeutic drug are not developed yet. CVB3 infection activates host cell AKT signaling. Inhibition of AKT signaling pathway may attenuate CVB3 replication and prevent CVB3-mediate viral myocarditis. In this study, we determined antiviral effect of the selected natural plant extract to develop a therapeutic drug for CVB3 treatment. We screened several chemically extracted natural compounds by using HeLa cell-based cell survival assay. Among them, Linum usitatissimum L. extract was selected for antiviral drug candidate. L. usitatissimum extract significantly decreased CVB3 replication and cell death in CVB3 infected HeLa cells with no cytotoxicity. CVB3 protease 2A induced eIF4G1 cleavage and viral capsid protein VP1 production were dramatically decreased by L. usitatissimum extract treatment. In addition, virus positive and negative strand genome amplification were significantly decreased by 1 mg/ml L. usitatissimum extract treatment. Especially, L. usitatissimum extract was associated with inhibition of AKT signal and maintain mTOR activity. In contrast, Atg12 and LC3 expression were not changed by L. usitatissimum extract treatment. In this study, the potential AKT signal inhibitor, L. usitatissimum extract, was significantly inhibited viral genome replication and protein production by inhibition of AKT signal. These results suggested that L. usitatissimum extract is a novel therapeutic agent for treatment of CVB3-mediated diseases.
Yun, Seung Pil;Han, Yong-Seok;Lee, Jun Hee;Kim, Sang Min;Lee, Sang Hun
Biomolecules & Therapeutics
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v.26
no.4
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pp.389-398
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2018
p-Cresol, found at high concentrations in the serum of chronic kidney failure patients, is known to cause cell senescence and other complications in different parts of the body. p-Cresol is thought to mediate cytotoxic effects through the induction of autophagy response. However, toxic effects of p-cresol on mesenchymal stem cells have not been elucidated. Thus, we aimed to investigate whether p-cresol induces senescence of mesenchymal stem cells, and whether melatonin can ameliorate abnormal autophagy response caused by p-cresol. We found that p-cresol concentration-dependently reduced proliferation of mesenchymal stem cells. Pretreatment with melatonin prevented pro-senescence effects of p-cresol on mesenchymal stem cells. We found that by inducing phosphorylation of Akt and activating the Akt signaling pathway, melatonin enhanced catalase activity and thereby inhibited the accumulation of reactive oxygen species induced by p-cresol in mesenchymal stem cells, ultimately preventing abnormal activation of autophagy. Furthermore, preincubation with melatonin counteracted other pro-senescence changes caused by p-cresol, such as the increase in total 5'-AMP-activated protein kinase expression and decrease in the level of phosphorylated mechanistic target of rapamycin. Ultimately, we discovered that melatonin restored the expression of senescence marker protein 30, which is normally suppressed because of the induction of the autophagy pathway in chronic kidney failure patients by p-cresol. Our findings suggest that stem cell senescence in patients with chronic kidney failure could be potentially rescued by the administration of melatonin, which grants this hormone a novel therapeutic role.
Sterol regulatory-element binding proteins (SREBPs) are a family of transcription factors that regulate lipid homeostasis and metabolism by controlling the expression of enzymes required for endogenous cholesterol, fatty acid (FA), triacylglycerol, and phospholipid synthesis. The three SREBPs are encoded by two different genes. The SREBP1 gene gives rise to SREBP-1a and SREBP-1c, which are derived from utilization of alternate promoters that yield transcripts in which distinct first exons are spliced to a common second exon. SREBP-2 is derived from a separate gene. Additionally, SREBPs are implicated in numerous pathogenic processes, such as endoplasmic reticulum stress, inflammation, autophagy, and apoptosis. They also contribute to obesity, dyslipidemia, diabetes mellitus, and nonalcoholic fatty liver diseases. Genome-wide analyses have revealed that these versatile transcription factors act as important nodes of biological signaling networks. Changes in cell metabolism and growth are reciprocally linked through SREBPs. Anabolic and growth signaling pathways branch off and connect to multiple steps of SREBP activation and form complex regulatory networks. SREBPs are activated through the PI3K-Akt-mTOR pathway in these processes, but the molecular mechanism remains to be understood. This review aims to provide a comprehensive understanding of the role of SREBPs in physiology and pathophysiology at the cell, organ, and organism levels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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