The 4-Hydroxynonenal (HNE) affects vascular dysfunctions probably through the interruption of the cellular redox balance. To better understand vascular abnormalities resulting from the accumulation of HNE, we delineated mechanism by which mitochondrial apoptosis occurs in the YPEN-1 endothelial cells. HNE treatment led to the loss of mitochondrial membrane potential (${\delta}{\Psi}_m$), resulting in the release of cytochrome c. Data showed decreased Bcl-2 and increased Bax protein levels in HNE-treated cells. NAC, a reactive oxygen species (ROS) scavenger, and penicillamine, the peroxynitrite scavenger, blocked HNE-mediated ROS generation, thereby thwarting the cytochrome c release and apoptosis. The treatment of the cells with zVAD-fmk, a broad range caspase inhibitor did not suppress HNE-induced apoptosis, suggesting that the apoptosis might be the possibility of caspase-independent process. Our findings delineate the underlying mechanism of the HNE induced endothelial apoptosis by triggering depolarization of mitochondria membrane potential that can lead to the deterioration of vasculature homeostasis and subsequent vascular dysfunction with aging.
Kim, Myung-Wan;Ju, Sung-Min;Kim, Kun-Jung;Yun, Yong-Gab;Han, Dong-Min;Kim, Won-Sin;Jeon, Byung-Hun
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.19
no.1
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pp.234-241
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2005
Galla Rhois is a nest of parasitic bug, Mellaphis chinensis Bell, in Rhus chinensis Mill. Galla Rhois has been used for the therapy of diarrhea, peptic ulcer, hemauria, etc., that showed various antiinflammatory activity, and other biological properties. We studied the effect of Galla Rhois water extract(GRWE). The cytotoxic activity of GRWE in HL-60 cells was increased in a concentration-dependent manner. GRWE was cytotoxic to HL-60 cells, with $IC_50$ of $100{\mu}g/m{\ell}$. Treatment of GRWE to HL-60 cells showed the fragmentation of DNA in a concentration manner, suggesting that these cells underwent apoptosis. In addition, the flow cytometric analysis revealed GRWE concentration-dependently increased apoptotic cells with hypodiploid DNA content and arrested G1 phase of cell cycle. These results indicate that GRWE may have a possibility of potential anticancer activities. Treatment of HL-60 cells with GRWE was induced activation of caspase-3, caspase-8 and proteolytic cleavage of poly(ADP-ribose) polymerase. Also, caspase-3 was directly activated via caspase-8 activation. GRWE also caused the release of cytochrome c from mitochondria into the cytosol. GRWE-induced cytochrome c release was mediated by caspase-8-dependent cleavage of Bid and Bax translocation. These results suggest that caspase-8 mediates caspase-3 activation and cytochrome c release during GRWE-induced apoptosis in HL-60 cells.
Objectives : This study was to evaluate the pharmacological effect of Korea Red Ginseng aqueous extract (KRGE) on serum-deprived apoptosis of neuronal-like pheochromocytoma PC12 cells and to investigate its underlying action mechanism. Methods : KRGE was prepared by extracting Korea Red Ginseng with hot water and concentrating using a vacuum evaporator. Cell viability was determined after incubation of cells with KRGE or chemical inhibitor in serum-deprived medium for 60 h by counting intact nuclei following lysing of the cell membrane. Caspase activities were measured using chromogenic substrates and signal-associated protein phosphorylation and cytochrome c release were determined by Western blot analyses using their specific antibodies. Results : Serum deprivation induced PC12 cell death, which was accompanied by typical morphological features of apoptotic cell, such as nuclear fragmentation, caspase-3 activation, and cytochrome c release. This apoptotic cell death was significantly inhibited by KRGE and caspase-3 inhibitor, but not by the addition of NMA, ODQ, and PD98059. KRGE promoted phosphorylation of Akt and Bad, and this phosphorylation was inhibited by the PI3K inhibitor LY92004. In addition, this inhibitor also reversed KRGE-mediated protection of PC 12 cells from serum deprivation. These results suggested that KRGE protects PC12 cells from serum deprivation-induced apoptosis through the activation of PI3K/Akt-dependent Bad phosphorylation and cytochrome c release, resulting in caspase-3 activation. Conclusions : KRGE should be considered as a potential therapeutic drug for brain diseases including stroke induced by apoptosis of neuronal cells.
Objectve : Okadaic acid is a specific inhibitor of serine/threonine protein phosphatase 1 and 2A. In order to know the mechanism of apoptosis induced by okadaic acid, we treated FRTL-5 thyroid cells with okadaic acid and measured the changes of important proteins that are involved in apoptosis. Materials and Methods: We measured caspase 3 activity, $PLC-{\gamma}1$ degradation, the expression of XIAP, cIAP1, cIAP2, and cytochrome c release in okadaic acid-treated FRTL-5 thyroid cells. Results: Okadaic acid-induced caspase 3 activation and $PLC-{\gamma}1$ degradation and apoptosis were dose-dependent with a maximal effect at a concentration of 80 nmol and time-dependent with a maximal effect at 24 hours after treatment. The elevated caspase 3 activity in okadaic acid treated FRTL-5 thyroid cells are correlated with down-regulation of XIAP and cIAP1, but not cIAP2. General and potent inhibitor of caspases, z-VAD-fmk. abolished okadaic acid-induced caspase 3 activity and $PLC-{\gamma}1$ degradation. The release of cytochrome c in okadaic acid-induced FRTL-5 thyroid cells was dose-dependent with a maximal effect at a concentration of 80 nmol. Conclusions: These findings suggest that mechanism of okadaic acid-induced apoptosis is associated with cytochrome c release and increase of caspase 3 activation in FRTL-5 thyroid cells.
Bladder cancer is a common cancer with high risk of recurrence and mortality. Intravesicle chemotherapy after trans-urethral resection is required to prevent tumor recurrence and progression. It has been known that antioxidants enhance the antitumor effect of bacillus Calmette-Guerin (BCG), the most effective intravesical bladder cancer treatment. Capsaicin, the major pungent ingredient in genus Capsicum, has recently been tried as an intravesical drug for overactive bladder and it has also been shown to induce apoptotic cell death in many cancer cells. In this study, we investigated the apoptosis-inducing effect and alterations in the cellular redox state of capsaicin in MBT-2 murine bladder tumor cells. Capsaicin induced apoptotic MBT-2 cell death in a time- and dose-dependent manner. The capsaicin-induced apoptosis was blocked by the pretreatment with Z-VAD-fmk, a broad-range caspase inhibitor, or Ac-DEVD-CHO, a caspase-3 inhibitor. In addition to the caspase-3 activation, capsaicin also induced cytochrome c release and decrease in Bcl-2 protein expression with no changes in the level of Bax. Furthermore, capsaicin at the concentration of inducing apoptosis also markedly reduced the level of reactive oxygen species and lipid peroxidation, implying that capsaicin may enhance the antitumor effect of BCG in bladder cancer treatment. These results further suggest that capsaicin may be a valuable intravesical chemotherapeutic agent for bladder cancers.
This study was performed to investigate the cytoprotective effects of Stachys riederi var. japonica ethanol extract (SREE) to control oxidative stress induced by UVA-irradiation by examining antioxidant capacity and gene expression of cytochrome c using human dermal fibroblasts. The total polyphenolics and flavonoids in the SREE were 41.2 and 25.4 mg/g, respectively. At concentrations of 500 and $1000{\mu}g/mL$, the electron-donating ability of SREE was 48.6% and 82.0%, respectively, and the 2,2'-azino-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging activity was 62.3% and 78.8%, respectively. These findings showed that SREE has a fairly good antioxidant capacity. As determined by an MTT assay, the maximum permissible level for treating SREE to human dermal fibroblasts was shown to be over $200{\mu}g/mL$. SREE ($200{\mu}g/mL$) significantly decreased cytochrome c mRNA and protein expression by 31.1% (p<0.001) and 38.8% (p<0.01), respectively. These findings suggest that SREE may protect human skin cells against mitochondrial-dependent apoptosis. Therefore, SREE seems to be a natural antioxidant to protect cells against oxidative stress induced by UVA-irradiation.
We have previously shown that 2,4,3',5'-tetramethoxystilbene (TMS), a synthetic trans-stilbene analogue acting as a potent inhibitor of human cytochrome P450 1B1, induces apoptotic cell death in human cancer cells. In the present studies, we report the mechanisms of apoptotic cell death by TMS in human promyelocytic leukemic HL-60 cells. We found that treatment of HL-60 cells with TMS suppressed the cell growth in a concentration-dependent manner with $IC_{50}$ value of about 0.8 ${\mu}M$. Immunoblot experiments revealed that DMHS-induced apoptosis was associated with cleavage of poly (ADP-ribose) polymerase. The release of cytochrome c from mitochondria into the cytosol was significantly increased in response to TMS. TMS caused activation of caspase-3 in a concentration-dependent manner and TMS-mediated caspase-3 activation was partially prevented by the caspase inhibitor, zVAD-fmk. Interestingly, we found that the cytotoxic effect of anticancer drugs such as paclitaxel, docetaxel, or etoposide was enhanced in the presence of TMS. Simultaneous treatment with TCDD also significantly increased cytotoxic effects of TMS alone or TMS and anti-cancer agents. Taken together, our present results indicated that TMS leads to apoptotic cell death in HL-60 cells through activation of caspase-3 activity and release of cytochrome c into cytosol. The ability of TMS to increase cytotoxic effect of anticancer drugs may contribute to its usefulness for cancer chemotherapy.
Osteoblasts are affected by TNF-${\alpha}$ overproduction by immune cells during inflammation. It has been suggested that functional $NF-{\kappa}B$ sites are involved in TNF-${\alpha}$-induced bone resorption. Thus, we explored the effect of pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC), which potently blocks the activation of nuclear factor $(NF-{\kappa}B)$, on the induction of TNF-${\alpha}$-induced activation of JNK/SAPK, AP-1, cytochrome c, caspase and apoptosis in MC3T3E1 osteoblasts. Pretreatment of the cells with PDTC blocked TNF-${\alpha}$-induced $NF-{\kappa}B$ activation. TNF-${\alpha}$-induced activation of AP-1, another nuclear transcription factor, was suppressed by PDTC. The activation of c-Jun N-terminal kinase, implicated in the regulation of AP-1, was also down regulated by PDTC. TNF-${\alpha}$-induced apoptosis, release of cytochrome c and subsequent activation of caspase-3 were abolished by PDTC. TNF-${\alpha}$-induced apoptosis was partially blocked by Ac-DEVD-CHO, a caspase-3 inhibitor, suggesting that caspase-3 is involved in TNF-${\alpha}$-mediated signaling through $NF-{\kappa}B$ in MC3T3E1 osteoblasts. Thus, these results demonstrate that PDTC, has an inhibitory effect on TNF-${\alpha}$-mediated activation of JNK/SAPK, AP-1, cytochrome c release and subsequent caspase-3, leading to the inhibition of apoptosis. Our study may contribute to the treatment of TNF-${\alpha}$-associated immune and inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis and periodontal diseases.
Cadmium is an ubiquitous toxic metal and chronic exposure to cadmium results in the accumulation of cadmium in the liver and kidneys. In contrast, acute exposure leads to damage mainly in the liver. Apoptosis induced by cadmium has been shown in many tissues in vivo and in cultured cells in vitro. However, the molecular mechanism of cadmium-induced apoptosis is not clear in hepatocyte. To investigate the induction of apoptosis in the hepatocyte, we used mouse hepatoma cell line, Hepalclc7 cells, and analysed the molecules that involved in cadmium-induced apoptosis. Cadmium induced the genomic DNA fragmentation, PARP cleavage, and activation of caspase-3 like protease. Caspase-9 cysteine protease was activated in a time-dependent manner but caspase-8 cysteine protease was not significantly activated in cadmium-treated Hepalclc7 cells. Cadmium also induced mitochondrial dysfunction including cytochrome c release from mitochondria, change oj mitochondrial membrane potential tranition, and tranlocation of Bax Protein into mitochondria. These results strong1y indicated that the signal Pathway of apoptotic death in cadmium-treated Hepalclc7 cells is modulated by caspase cascade via mitochondria.
Exposure to ultraviolet light (UV) induces apoptosis in mammalian cells, The caspase group of proteases is required for the appotosis. This pathway is initiated by a release of cytochrome c from the mitochondria into the cytosol. Several Bcl-2 family proteins can regulate the release of cytochrome c by stabilizing the mitochondrial membrane. Here we show that expression of the endogenous bcl-xL was strongly downregulated in NIH3T3 cells within 2 h after UV-C irradiation, and that of bax was upregulated from 8 h after irradiation. Apoptosis was induced in more than 50% of the NIH3T3 cells 48 h after irradiation. Constitutive overexpression of bcl-xL in NIH3T3 cells protected the UV-induced apoptosis by preventing the loss of mitochondrial membrane potential and the activation of caspase 9. There results suggest that downregulation of Bcl-xL is relevant to UV-induced apoptosis of tibroblasts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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