Atherosclerosis is a pathologic process occurring within the artery, in which many cell types, including T cell, macrophages, endothelial cells, and smooth muscle cells, interact, and cause chronic inflammation, in response to various inner- or outer-cellular stimuli. Atherosclerosis is characterized by a complex interaction of inflammation, lipid deposition, vascular smooth muscle cell proliferation, endothelial dysfunction, and extracellular matrix remodeling, which will result in the formation of an intimal plaque. Although the regulation and function of vascular smooth muscle cells are important in the progression of atherosclerosis, the roles of smooth muscle cells in regulating vascular inflammation are rarely focused upon, compared to those of endothelial cells or inflammatory cells. Therefore, in this review, we will discuss here how smooth muscle cells contribute or regulate the inflammatory reaction in the progression of atherosclerosis, especially in the context of the activation of various membrane receptors, and how they may regulate vascular inflammation.
Background: Emerging evidence suggests that endothelial-to-mesenchymal transition (EndMT) in endothelial dysfunction due to persistent inflammation is a key component and emerging concept in the pathogenesis of vascular diseases. Ginsenoside Rg3 (Rg3), an active compound from red ginseng, has been known to be important for vascular homeostasis. However, the effect of Rg3 on inflammation-induced EndMT has never been reported. Here, we hypothesize that Rg3 might reverse the inflammation-induced EndMT and serve as a novel therapeutic strategy for vascular diseases. Methods: EndMT was examined under an inflammatory condition mediated by the NOD1 agonist, γ-d-glutamyl-meso-diaminopimelic acid (iE-DAP), treatment in human umbilical vein endothelial cells. The expression of EndMT markers was determined by Western blot analysis, real-time polymerase chain reaction, and immunocytochemistry. The underlying mechanisms of Rg3-mediated EndMT regulation were investigated by modulating the microRNA expression. Results: The NOD1 agonist, iE-DAP, led to a fibroblast-like morphology change with a decrease in the expression of endothelial markers and an increase in the expression of the mesenchymal marker, namely EndMT. On the other hand, Rg3 markedly attenuated the iE-DAP-induced EndMT and preserved the endothelial phenotype. Mechanically, miR-139 was downregulated in cells with iE-DAP-induced EndMT and partly reversed in response to Rg3 via the regulation of NF-κB signaling, suggesting that the Rg3-miR-139-5p-NF-κB axis is a key mediator in iE-DAP-induced EndMT. Conclusion: These results suggest, for the first time, that Rg3 can be used to inhibit inflammation-induced EndMT and may be a novel therapeutic option against EndMT-associated vascular diseases.
Zhao, Haiyan;Zhao, Yaping;Li, Xin;Xu, Leiqian;Jiang, Fangxin;Hou, Wanju;Dong, Lixia;Cao, Jie
Yonsei Medical Journal
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제59권9호
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pp.1079-1087
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2018
Purpose: Obstructive sleep apnea and chronic obstructive pulmonary disease are independent risk factors of cardiovascular disease (CVD), and their coexistence is known as overlap syndrome (OS). Endothelial dysfunction is the initial stage of CVD; however, underlying mechanisms linking OS and CVD are not well understood. The aim of this study was to explore whether OS can lead to more severe inflammation and endothelial apoptosis by promoting endothelial dysfunction, and to assess the intervention effects of antioxidant tempol. Materials and Methods: Male Wistar rats (n=66) were exposed to normal oxygen [normal control (NC) group], intermittent hypoxia (IH group), cigarette smoke (CH group), as well as cigarette smoke and IH (OS group). Tempol intervention was assessed in OS group treated with tempol (OST group) or NaCl (OSN group). After an 8-week challenge, lung tissues, serum, and fresh blood were harvested for analysis of endothelial markers and apoptosis. Results: The levels of intracellular adhesion molecule-1, vascular cellular adhesion molecule-1, and apoptosis in circulating epithelial cells were the highest in OS group and the lowest in NC group. These levels were all greater in IH group than in CH group, and were lower in OST group than in OS and OSN groups (all p<0.001). Conclusion: Synergistic effects of IH with cigarette smoke-induced emphysema produce a greater inflammatory status and endothelial apoptosis. OS-related inflammation and endothelial cell apoptosis may play important roles in promoting cardiovascular dysfunction, and antioxidant tempol could achieve a partial protective effect.
Fabry disease is a lysosomal storage disorder characterized by the lysosomal accumulations of glycosphingolipids in a variety of cytotypes, which include endothelial cells. The disease is inherited and originates from an error in glycosphingolipid catabolism caused by insufficient α-galactosidase A activity, which causes uncontrolled progressive storage of intracellular globotriaosylceramide (Gb3) in the vasculature and extracellular accumulation of lyso-Gb3 (a deacetylated soluble form of Gb3). Necrosis can lead to inflammation, which exacerbates necrosis and creates a positive feedback loop that triggers necroinflammation. However, the role played by necroptosis, a form of programmed necrotic cell death, in the cell-to-cell inflammatory reaction between epithelial and endothelial cells is unclear. Thus, the present study was undertaken to determine whether lyso-Gb3 induces necroptosis and whether necroptosis inhibition protects endothelial dysfunction against lyso-Gb3 inflamed retinal pigment epithelial cells. We found lyso-Gb3 induced necroptosis of a retinal pigment epithelial cell line (ARPE-19) in an autophagy-dependent manner and that conditioned media (CM) from ARPE-19 cells treated with lyso-Gb3 induced the necroptosis, inflammation, and senescence of human umbilical vein endothelial cells. In addition, a pharmacological study showed CM from lyso-Gb3 treated ARPE-19 cells induced endothelial necroptosis, inflammation, and senescence were significantly inhibited by an autophagy inhibitor (3-MA) and by two necroptosis inhibitors (necrostatin and GSK-872), respectively. These results demonstrate lyso-Gb3 induces necroptosis via autophagy and suggest that lyso-Gb3 inflamed retinal pigment epithelial cells trigger endothelial dysfunction via the autophagy-dependent necroptosis pathway. This study suggests the involvement of a novel autophagy-dependent necroptosis pathway in the regulation of endothelial dysfunction in Fabry disease.
Lee, Eun Ju;Kim, Ji Yeon;Kim, Do Ram;Kim, Kyoung Soo;Kim, Mi Kyung;Kwon, Oran
Nutrition Research and Practice
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제7권4호
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pp.302-308
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2013
The emerging role of endothelial inflammation in diabetes has stimulated research interest in the effects of nutrition on related indices. In the current study we investigated whether the nutrient composition of dietary formula as reflected in glycemic index (GI) may be predictive of postprandial endothelial inflammation in non-diabetic subjects. A double-blinded, randomized, crossover study was conducted in non-diabetic subjects (n = 8/group). Each subject consumed three types of diabetes-specific dietary formulas (high-fiber formula [FF], high-monounsaturated fatty acid (MUFA) formula [MF] and control formula [CF]) standardized to 50 g of available carbohydrates with a 1-week interval between each. The mean glycemic index (GI) was calculated and 3-hour postprandial responses of insulin, soluble intercellular adhesion molecule-1 (sICAM-1), nitrotyrosine (NT) and free fatty acids (FFA) were measured. The MF showed the lowest mean GI and significantly low area under the curve (AUC) for insulin (P = 0.038), but significantly high AUCs for sICAM-1 (P<0.001) and FFA (P < 0.001) as compared to the CF and FF. The FF showed intermediate mean GI, but significantly low AUC for NT (P<0.001) as compared to the CF and MF. The mean GI was not positively correlated to any of the inflammatory markers evaluated, and in fact negatively correlated to changes in FFA (r = -0.473, P = 0.006). While the MF with the lowest GI showed the highest values in most of the inflammatory markers measured, the FF with intermediate GI had a modest beneficial effect on endothelial inflammation. These results suggest that nutrient composition of dietary formula as reflected in the GI may differently influence acute postprandial inflammation in non-diabetic subjects.
The leukocyte adhesion to endothelium is pivotal in leukocyte recruitment which takes place during inflammatory, autoimmune and infectious conditions. The interaction between leukocytes and endothelium requires an array of adhesion molecules expressed on leukocytes and endothelial cells, thereby promoting leukocyte recruitment into sites of inflammation and tissue injury. Intervention with the adhesion molecules provides a platform for development of anti-inflammatory therapeutics. This review will focus on developmental endothelial locus-1 (Del-1), an endogenous inhibitor of leukocyte adhesion.
Objectives : Coronary and cerebrovascular disease with high mortality is a major factor in arteriosclerosis. Pro-inflammatory cytokines damage vascular endothelial cells, leading to vascular inflammation. These vascular inflammation can build up cholesterol and thrombus to cause atherosclerosis. Methods : In this study, we researched the effect of ChungHyul-Plus for vascular inflammation in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) stimulated with tumor necrosis $factor-{\alpha}$ ($TNF-{\alpha}$). Change in mRNA expression of inflammatory cytokines (CCL5, CXCL8, CX3CL1, and MCP-1), cell adhesion molecules (VCAM-1 and ICAM-1), and anti-inflammation modulators (KLF2 and eNOS) were quantified by qRT-PCR. Results : ChungHyul-Plus decreased expression of inflammatory cytokines and cell adhesion molecules and increased anti-inflammation modulators expression in $TNF-{\alpha}$ stimulated HUVECs. Conclusions : These results suggest that ChungHyul-Plus can be used in the treatment and prevention of vascular inflammation and arteriosclerosis.
Hyunju, Park;Jung A, Shin;Jiwoo, Lim;Seulgi, Lee;Jung-Hyuck, Ahn;Jihee Lee, Kang;Youn-Hee, Choi
Molecules and Cells
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제45권12호
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pp.950-962
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2022
Aging is a major risk factor for common neurodegenerative diseases. Although multiple molecular, cellular, structural, and functional changes occur in the brain during aging, the involvement of caveolin-2 (Cav-2) in brain ageing remains unknown. We investigated Cav-2 expression in brains of aged mice and its effects on endothelial cells. The human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) showed decreased THP-1 adhesion and infiltration when treated with Cav-2 siRNA compared to control siRNA. In contrast, Cav-2 overexpression increased THP-1 adhesion and infiltration in HUVECs. Increased expression of Cav-2 and iba-1 was observed in brains of old mice. Moreover, there were fewer iba-1-positive cells in the brains of aged Cav-2 knockout (KO) mice than of wild-type aged mice. The levels of several chemokines were higher in brains of aged wild-type mice than in young wild-type mice; moreover, chemokine levels were significantly lower in brains of young mice as well as aged Cav-2 KO mice than in their wild-type counterparts. Expression of PECAM1 and VE-cadherin proteins increased in brains of old wild-type mice but was barely detected in brains of young wild-type and Cav-2 KO mice. Collectively, our results suggest that Cav-2 expression increases in the endothelial cells of aged brain, and promotes leukocyte infiltration and age-associated neuroinflammation.
Inflammation is a frequent radiation-induced reaction following therapeutic irradiation. Treatment of human umbilical endothelial cells (HUVEC) with ${\gamma}$-irradiation (${\gamma}$IR) induces the expression of adhesion proteins such as intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1), and E-selectin. Since the upregulation of these proteins on endothelial cell Surface has been known to be associated with inflammation, interfering with the expression of adhesion molecules is an important therapeutic target. In the present study, we demonstrate that vitamin C inhibits ${\gamma}$IR induced expression of ICAM-1, VCAM-1, and E-selectin on HUVEC in a dose- and time dependent manner. Vitamin C a1so inhibited the production of Nitric oxide (NO) induced by ${\gamma}$IR. These data suggest that vitamin C has therapeutic potential for the treatment of various inflammatory disorder associated with an increase of endothelial leukocyte adhesion molecules.
Rhei Rhizoma (RR) and Moutan cortex (MC) have been reported to have anti-inflammatory effects. However, little is known about the effects of RR and MC on endothelial inflammation and insulin resistance (IR). This study aims to investigate whether the water extracts of RR and MC could exert protection against palmitic acid (PA)-induced inflammation and IR in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). HUVECs were pretreated for 6 h with RR or MC, and then exposed to PA for 24 h. The levels of interleukin-6 (IL-6) and tumor necrosis factor-${\alpha}$ (TNF-${\alpha}$) were determined by enzyme-linked immunosorbant assay kits. Western blot analysis was performed for activation of nuclear factor-${\kappa}B$ (NF-${\kappa}B$) and insulin receptor substrate-1 (IRS-1). In HUVECs stimulated with PA, both RR and MC significantly inhibited the production of TNF-${\alpha}$ and IL-6 and the activation of NF-${\kappa}B$. At the same concentrations, the inhibitory effects of RR were more potent than those of MC. PA reduced insulin-induced phosphorylation of IRS-1, which was reversed by RR and MC. The results suggest that RR and MC are effective in inhibiting PA-associated endothelial inflammation and ameliorating IR by beneficial regulation of NF-${\kappa}B$ and IRS-1 activation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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