Cadmium (Cd) generates reactive oxygen species (ROS), which in turn cause the apoptosis of various cell types including developing germ cells in rodent testis. Ascorbic acids (AA), one of the ROS scavengers, had been reported to protect against Cd-induced apoptosis. N-Acetyl-L-cysteine (NAC), another ROS scavenger, is known to remove ROS and alleviate the Cd-induced apoptosis in various cell types. In this study we tried to elucidate how NAC affected on Cd-induced cell apoptosis in rat testis. Rats were administered with NAC before and after Cd treatment and then testicular cell apoptosis was examined. NAC treatment resulted in the reduction of Cd-induced chromosomal DNA fragmentation in agarose gel electrophoresis. Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end-labeling (TUNEL) assay showed that treatment of NAC reduced the Cd-induced apoptosis of germ cells. The administration of NAC showed that the translocation of apoptosis inducing factor (AIF) from mitochondria to nucleus was prevented, which indicated that the mechanism of Cd-induced testicular apoptosis is mediated through the release of AIF in caspase-independent manner. Taken together, the NAC may remove Cd-induced ROS and protect ROS-induced cell apoptosis in rat testis.
Ma, Eunsook;Jeong, Seon-Ju;Choi, Joon-Seok;Nguyen, Thi Ha;Jeong, Chul-Ho;Joo, Sang Hoon
Biomolecules & Therapeutics
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v.27
no.1
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pp.48-53
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2019
Reactive oxygen species (ROS) are widely generated in biological processes such as normal metabolism and response to xenobiotic exposure. While ROS can be beneficial or harmful to cells and tissues, generation of ROS by diverse anti-cancer drugs or phytochemicals plays an important role in the induction of apoptosis. We recently identified a derivative of naphthalene, MS-5, that induces apoptosis of an ovarian cell, CAOV-3. Interestingly, MS-5 induced apoptosis by down-regulating the ROS. Cell viability was evaluated by water-soluble tetrazolium salt (WST-1) assay. Apoptosis was evaluated by flow cytometry analysis. Intracellular ROS ($H_2O_2$), mitochondrial superoxide, mitochondrial membrane potential (MMP) and effect on cycle were determined by flow cytometry. Protein expression was assessed by western blotting. The level of ATP was measured using ATP Colorimetric/Fluorometric Assay kit. MS-5 inhibited growth of ovarian cancer cell lines, CAOV-3, in a concentration- and time-dependent manner. MS-5 also induced G1 cell cycle arrest in CAOV-3 cells, while MS-5 decreased intracellular ROS generation. In addition, cells treated with MS-5 showed the decrease in MMP and ATP production. In this study, we found that treatment with MS-5 in CAOV-3 cells induced apoptosis but decreased ROS level. We suspect that MS-5 might interfere with the minimum requirements of ROS for survival. These perturbations appear to be concentration-dependent, suggesting that MS-5 may induce apoptosis by interfering with ROS generation. We propose that MS-5 may be a potent therapeutic agent for inducing apoptosis in ovarian cancer cell through regulation of ROS.
Propolis is a resinous material collected by honeybees from several plant sources. This research aimed at showing its protective effect against UVA-induced apoptosis of human keratinocyte HaCaT cells. Using Hoechst staining, it was demonstrated that propolis (5 and $10{\mu}g/mL$) significantly inhibited the apoptosis of HaCaT cells induced by UVA-irradiation. Propolis also showed the protective effect against loss of mitochondrial membrane potential induced by UVA-irradiaiton in HaCaT cells. Propolis also inhibited the expression of activated caspase-3 induced by UVA-irradiation. To investigate the role of ROS in UVA-induced apoptosis and protection by propolis, the generation of ROS was determined in cells. The results showed that the generation of ROS was markedly reduced in cells pretreated with propolis. Consequently, propolis protected human keratinocyte HaCaT cells against UVA-induced apoptosis, which might be related to the reduction of ROS generation by UVA-irradiation.
Arsenic trioxide (ATO) can affect many biological functions such as apoptosis and differentiation in various cells. We investigated the involvement of ROS and GSH in ATO-induced HeLa cell death using ROS scavengers, especially N-acetylcysteine (NAC). ATO increased intracellular ${O_2}^{{\cdot}-}$ levels and reduced intracellular GSH content. The ROS scavengers, Tempol, Tiron and Trimetazidine, did not significantly reduce levels of ROS or GSH depletion in ATO-treated HeLa cells. Nor did they reduce the apoptosis induced by ATO. In contrast, treatment with NAC reduced ROS levels and GSH depletion in the ATO-treated HeLa cells and prevented ATO-induced apoptosis. Treatment with exogenous SOD and catalase reduced the depletion of GSH content in ATO-treated cells. Catalase strongly protected the cells from ATO-induced apoptosis. In addition, treatment with SOD, catalase and NAC slightly inhibited the G1 phase accumulation induced by ATO. In conclusion, NAC protects HeLa cells from apoptosis induced by ATO by up-regulating intracellular GSH content and partially reducing the production of ${O_2}^{{\cdot}-}$.
Although sanguinarine, a benzophenanthridine alkaloid, possesses anti-cancer properties against several cancer cell lines, the molecular mechanisms by which it inhibits cell growth and induces apoptosis have not been clearly understood. In order to further explore the critical events leading to apoptosis in sanguinarine-treated MCF-7 human breast carcinoma cells, the following effects of sanguinarine on components of the mitochondrial apoptotic pathway were examined: generation of reactive oxygen species (ROS), alteration of the mitochondrial membrane potential (MMP), and the expression changes of Bcl-2 family proteins. We show that sanguinarine-induced apoptosis is accompanied by the generation of intracellular ROS and disruption of MMP as well as an increase in pro-apoptotic Bax expression and a decrease of anti-apoptotic Bcl-2 and Bcl-xL expression. The quenching of ROS generation with N-acetyl-L-cysteine, the ROS scavenger, protected the sanguinarine-elicited ROS generation, mitochondrial dysfunction, modulation of Bcl-2 family proteins, and apoptosis. Based on these results, we propose that the cellular ROS generation plays a pivotal role in the initiation of sanguinarine-triggered apoptotic death.
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.
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.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.21
no.4
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pp.992-997
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2007
Cisplatin is a chemotherapeutic drug which is widely used for cancer therapy including cervical cancer. The purpose of this study is to elucidate synergistic effect of Cisplatin and Berberine on the apoptosis of HeLa cells and to determine whether oxidants are formed as part of apoptotic process. Apoptotic death of HeLa cells by cisplatin and berberine was confirmed by chromatin condensation of HeLa cells and flow cytometric analysis of intracellular ROS(reactive oxygen species) production. In MTT assay, Cell viability was decreased and enhanced ROS generation in combination of cisplatin and berberine significantly, as compared with cisplatin only. Synergistic effect of Cisplatin and Berberine on the inhibition of cell growth by apoptosis was clearly observed and ROS may play an important role in apoptosis. This effect suggest the possibility lowering the concentration of chemotherapeutic drugs, which alleviate the side effect of drugs.
Although plant-derived phenolic acids have been reported to have anti-cancer activity, the exact mechanism is not completely understood. In this study, we investigated the role for reactive oxygen species (ROS) as a mediator of the apoptosis induced by caffeic acid (CA) and ferulic acid (FA), common phenolic acids in plants in HepG2 human hepatoma cells. CA and FA reduced cell viability, and induced apoptotic cell death in a dose-dependent manner. In addition, they evoked a dose-related elevation of intracellular ROS. Treatment with various inhibitors of NADPH oxidase (diphenylene iodonium, apocynin, neopterine) significantly blunted both the generation of ROS and the induction of apoptosis induced CA and FA. These results suggest that ROS generated through activation of NADPH oxidase may play an essential role in the apoptosis induced by CA and FA in HepG2 cells. These results further suggest that CA and FA may be valuable for the therapeutic management of human hepatomas.
Background: Helicobacter pylori increases reactive oxygen species (ROS) and induces oxidative DNA damage and apoptosis in gastric epithelial cells. DNA damage activates DNA damage response (DDR) which includes ataxia-telangiectasia-mutated (ATM) activation. ATM increases alternative reading frame (ARF) but decreases mouse double minute 2 (Mdm2). Because p53 interacts with Mdm2, H. pylori-induced loss of Mdm2 stabilizes p53 and induces apoptosis. Previous study showed that Korean Red Ginseng extract (KRG) reduces ROS and prevents cell death in H. pylori-infected gastric epithelial cells. Methods: We determined whether KRG inhibits apoptosis by suppressing DDRs and apoptotic indices in H. pylori-infected gastric epithelial AGS cells. The infected cells were treated with or without KRG or an ATM kinase inhibitor KU-55933. ROS levels, apoptotic indices (cell death, DNA fragmentation, Bax/Bcl-2 ratio, caspase-3 activity) and DDRs (activation and levels of ATM, checkpoint kinase 2, Mdm2, ARF, and p53) were determined. Results: H. pylori induced apoptosis by increasing apoptotic indices and ROS levels. H. pylori activated DDRs (increased p-ATM, p-checkpoint kinase 2, ARF, p-p53, and p53, but decreased Mdm2) in gastric epithelial cells. KRG reduced ROS and inhibited increase in apoptotic indices and DDRs in H. pylori-infected gastric epithelial cells. KU-55933 suppressed DDRs and apoptosis in H. pylori-infected gastric epithelial cells, similar to KRG. Conclusion: KRG suppressed ATM-mediated DDRs and apoptosis by reducing ROS in H. pylori-infected gastric epithelial cells. Supplementation with KRG may prevent the oxidative stress-mediated gastric impairment associated with H. pylori infection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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