This study attempted to confirm the antioxidative potential of luteolin against tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) induced oxidative damage and to investigate its molecular mechanism related to glutathione (GSH)-dependent enzymes in HepG2 cells. Treatment with luteolin resulted in attenuation of t-BHP induced generation of reactive oxygen species (ROS) and oxidative stress-mediated cell death. In addition, accelerated expression of GSH-dependent antioxidative enzymes, glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR), and heme oxygenase (HO)-1, as well as strengthened GSH content was induced by treatment with luteolin, which was in accordance with increased nuclear translocation of nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2), a transcription factor for phase 2 enzymes, in a dose-dependent manner. These results suggest that the cytoprotective potential of luteolin against oxidative damage can be attributed to fortified GSH-mediated antioxidative pathway and HO-1 expression through regulation of Nrf2 in HepG2 cells.
Silymarin, which is derived from dried Silybum marianum (milk thistle) seeds and fruits, possesses various beneficial properties, such as hepatoprotective, antioxidative, anti-inflammatory, and anticancer activity. This research aimed to explore the antioxidative activity of silymarin against oxidative stress and understand its molecular mechanism in RAW 264.7 cells. The study employed cell viability and reactive oxygen species (ROS) formation assays and western blot analysis. The results demonstrated that silymarin effectively reduced intracellular ROS levels induced by lipopolysaccharide (LPS) in a dose-dependent manner without causing any cytotoxic effects. Moreover, silymarin treatment significantly upregulated the expression of heme oxygenase (HO)-1, a phase II enzyme known for its potent antioxidative activity. Additionally, silymarin treatment significantly induced the expression of nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor (Nrf) 2, a transcription factor responsible for regulating antioxidative enzymes, which was consistent with the upregulated HO-1 expression. To investigate the involvement of key signaling pathways in maintaining cellular redox homeostasis against oxidative stress, the phosphorylation status of mitogen-activated protein kinase (MAPK) and phosphoinositide 3-kinase (PI3K) was estimated by western blot analysis. The results showed that silymarin potently induced HO-1 expression, which was mediated by the phosphorylation of p38 MAPK. To further validate the antioxidative potential of silymarin-induced HO-1 expression, tert-butyl hydroperoxide (t-BHP)-induced oxidative damage was employed and attenuated by silymarin treatment, as identified by a selective inhibitor for each signaling molecule. In conclusion, silymarin robustly enhanced antioxidative activity by inducing HO-1 via the Nrf2/p38 MAPK signaling pathway in RAW 264.7 cells.
This study aimed to evaluate the effects of vitamin E (VE), ferulic acid (FA) and their combination supplementation on meat quality and antioxidant capacities of finishing pigs. Sixty barrows were randomly allocated to four experimental diets using a $2{\times}2$ factorial arrangement with 2 VE supplemental levels (0 or 400 mg/kg) and 2 FA supplemental levels (0 or 100 mg/kg) in basal diets. After 28 days, six pigs per treatment were slaughtered. The results showed that VE supplementation increased loin eye area of pigs (p<0.05) and FA supplementation increased $pH_{45min}$ value (p<0.05). The interaction of $FA{\times}VE$ was observed in shear force of longissimus dorsi muscle (p<0.05). Moreover, supplementation with VE decreased hepatic and sarcous malondialdehyde (MDA) content, increased hepatic glutathione (GSH) content and sarcous glutathione peroxidase (GSH-Px) activity (p<0.05). Additionally, supplementation with FA increased hepatic GSH-Px activity and decreased sarcous MDA content (p<0.05). However, dietary treatment did not affect the expression of genes related to nuclear factor, erythroid 2-like 2 (NFE2L2) pathway. These results suggest that dietary FA and VE could partially improve meat quality and antioxidant capacity of finishing pigs, but not by activating NFE2L2 pathway under the normal conditions of farming.
Journal of The Korean Society of Integrative Medicine
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v.12
no.1
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pp.1-10
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2024
Purpose: Lycopene is abundantly contained in Tomatoes and is known for diverse biological activities such as antioxidant, anti-inflammatory, and anticancer effects. In this study, the antioxidative potential of lycopene was investigated through the induction of hemeoxygenase (HO)-1 by nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor2 (Nrf2) and upstream signaling molecules, mitogen-activated protein kinase (MAPK) and phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/Aktin RAW 264.7 cells. Methods: The antioxidative potential of lycopene against oxidative stress and its molecular mechanisms were determined by the cell viability assay, intracellular reactive oxygen species (ROS) formation assay, and Western blot analysis in RAW 264.7 cells. Results: Lycopene treatment significantly attenuated tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) induced intracellular ROS formation in a dose-dependent manner without any cytotoxicity. In addition, 50 µM of lycopene for 6 h treatment induced potent HO-1 expression and its transcription factor, Nrf2. MAPK and PI3K/Aktwere also analyzed due to their critical roles in the regulation of cellular redox homeostasis against oxidative damage. As a result, phosphorylation of extracellular regulated kinase (ERK) was significantly induced by lycopene treatment while the activated status of c-Jun NH2-terminal kinase (JNK), p38, and Akt, were not given any effect. To confirm the antioxidative mechanism of HO-1 mediated by ERK activation, each selective inhibitor was employed in a protection assay, in which oxidative damage occurred by t-BHP. Lycopene, SnPP, and CoPP treatments reflected accelerated HO-1 expression could be a protective role against oxidative damage-initiated cell death. A selective inhibitor for ERK significantly inhibited the lycopene-induced cytoprotective effect but selective inhibitors for other signaling molecules did not attenuate the rate of t-BHP-induced cell death. Conclusion: In conclusion, lycopene potently scavenged intracellular ROS formation and enhanced the HO-1 mediated antioxidative potential through the modulation of Nrf2, MAPK signaling pathway in RAW 264.7 cells.
Chrysoeriol is a widespread flavone, and it is usually found in alfalfa, which has been used as a traditional medicine to treat dyspepsia, asthma, and urinary system disorders. Recently, analysis has been conducted on the anti-inflammatory activity of chrysoeriol, but information on its antioxidative capacity is limited. In this study, the antioxidative potential of chrysoeriol against oxidative damage and its molecular mechanisms were evaluated by analysis of the cell viability, reactive oxygen species (ROS) formation, and Western blots in the RAW 264.7 cell line. Chrysoeriol significantly scavenged lipopolysaccharide (LPS)-induced intracellular ROS formation in a dose-dependent manner, without any cytotoxicity. Heme oxygenase-1 (HO-1), a phase II enzyme that exerts antioxidative activity, was also potently induced by chrysoeriol treatment, which corresponded to the translocation of nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2) into the nucleus. Moreover, mitogen-activated protein kinase (MAPK) and phosphoinositide 3-kinase (PI3K) were analyzed due to their important role in maintaining cellular redox homeostasis against oxidative stress. As a result, chrysoeriol-induced HO-1 upregulation was mediated by extracellular signal - regulated kinase (ERK), c-Jun $NH_2$-terminal kinase (JNK), and p38 phosphorylation. To identify the antioxidative potential exerted by HO-1, tert-butyl hydroperoxide (t-BHP)-induced oxidative damage was applied and mitigated by chrysoeriol treatment, which was confirmed by the HO-1 selective inhibitor and inducer, respectively. Consequently, chrysoeriol strongly strengthened the HO-1-mediated antioxidative potential through the regulation of the Nrf2/MAPK signaling pathways.
Journal of The Korean Society of Integrative Medicine
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v.11
no.4
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pp.73-82
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2023
Purpose : Cymbopogon citratus, also known as lemongrass, has widely spread around the world and its essential oil is usually applied in food, perfume, and other industrial purposes. In addition, C. citratus has also been used for the treatment of inflammation, digestive disorders, and diabetes in traditional medicine. In this study, the antioxidative activity of C. citratus ethanol extract (CCEE) was analyzed in RAW 264.7 cells through the induction of one of phase II enzymes, heme oxygenase (HO)-1 by nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor (Nrf)2, mitogen-activated protein kinase (MAPK), and phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/Akt. Methods : The antioxidative activity of CCEE against oxidative stress and its underlying molecular mechanisms were analyzed by the cell viability assay, intracellular reactive oxygen species (ROS) formation assay, and Western blot analysis in RAW 264.7 cells. Results : The results exhibited that CCEE potently attenuated tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) induced intracellular ROS levels in a dose-dependent manner without any cytotoxicity. CCEE treatment significantly induced the expression of HO-1 which is known for its antioxidative capacity. In addition, CCEE treatment significantly upregulated the expression of Nrf2, a corresponding transcription factor for the regulation of antioxidative enzymes, which was in accordance with the HO-1 overexpression. MAPK and PI3K/Akt were also evaluated for their important roles in the regulation of cellular redox homeostasis against oxidative damage. As a result, the potent HO-1 expression was mediated by not extracellular regulated kinase (ERK), c-Jun NH2 terminal kinase (JNK), p38, but phosphoinositide 3-kinase (PI3K) phosphorylation. To confirm the antioxidative activity of CCEE-induced HO-1 expression, oxidative damage was initiated by t-BHP and attenuated by CCEE treatment, which was identified by HO-1 selective inhibitor and inducer. Conclusion : Consequently, CCEE potently induced the HO-1-mediated antioxidative potential through the modulation of Nrf2 and PI3K/Akt signaling pathways in RAW 264.7 cells. These results suggest that CCEE could be a promising strategy for the mitigation against cellular oxidative damage.
Background: The decreased renal function is known to be associated with biological aging, of which the main pathological features are chronic inflammation and renal interstitial fibrosis. In previous studies, we reported that total saponins from Panax japonicus (SPJs) can availably protect acute myocardial ischemia. We proposed that SPJs might have similar protective effects for aging-associated renal interstitial fibrosis. Thus, in the present study, we evaluated the overall effect of SPJs on renal fibrosis. Methods: Sprague-Dawley (SD) aging rats were given SPJs by gavage beginning from 18 months old, at 10 mg/kg/d and 60 mg/kg/d, up to 24 months old. After the experiment, changes in morphology, function and fibrosis of their kidneys were detected. The levels of serum uric acid (UA), β2-microglobulin (β2-MG) and cystatin C (Cys C) were assayed with ELISA kits. The levels of extracellular matrix (ECM), matrix metalloproteinases (MMPs), tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs), inflammatory factors and changes of oxidative stress parameters were examined. Results: After SPJs treatment, SD rats showed significantly histopathological changes in kidneys accompanied by decreased renal fibrosis and increased renal function; As compared with those in 3-month group, the levels of serum UA, Cys C and β2-MG in 24-month group were significantly increased (p < 0.05). Compared with those in the 24-month group, the levels of serum UA, Cys C and β2-MG in the SPJ-H group were significantly decreased. While ECM was reduced and the levels of MMP-2 and MMP-9 were increased, the levels of TIMP-1, TIMP-2 and transforming growth factor-β1 (TGF-β1)/Smad signaling were decreased; the expression level of phosphorylated nuclear factor kappa-B (NF-κB) was down-regulated with reduced inflammatory factors; meanwhile, the expression of nuclear factor erythroid 2-related factor 2-antioxidant response element (Nrf2-ARE) signaling was aggrandized. Conclusion: These results suggest that SPJs treatment can improve age-associated renal fibrosis by inhibiting TGF-β1/Smad, NFκB signaling pathways and activating Nrf2-ARE signaling pathways and that SPJs can be a potentially valuable anti-renal fibrosis drug.
Oxaliplatin is a first-line therapy for colorectal cancer, but cancer cell resistance to the drug compromises its efficacy. To explore mechanisms of drug resistance, we treated colorectal cancer cells (HCT116 and SW620) long-term with oxaliplatin and established stable oxaliplatin-resistant lines (HCT116-OX and SW620-OX). Compared with parental cell lines, $IC_{50}$s for various chemotherapeutic agents (oxaliplatin, cisplatin and doxorubicin) were increased in oxaliplatin-resistant cell lines and this was accompanied by activation of nuclear factor erythroid-2 p45-related factor 2 (Nrf2) and NADPH quinone oxidoreductase 1 (NQO1). Furthermore, luteolin inhibited the Nrf2 pathway in oxaliplatin-resistant cell lines in a dose-dependent manner. Luteolin also inhibited Nrf2 target gene [NQO1, heme oxygenase-1 (HO-1) and $GST{\alpha}1/2$] expression and decreased reduced glutathione in wild type mouse small intestinal cells. There was no apparent effect in Nrf2-/- mice. Luteolin combined with other chemotherapeutics had greater anti-cancer activity in resistant cell lines (combined index values below 1), indicating a synergistic effect. Therefore, adaptive activation of Nrf2 may contribute to the development of acquired drug-resistance and luteolin could restore sensitivity of oxaliplatin-resistant cell lines to chemotherapeutic drugs. Inhibition of the Nrf2 pathway may be the mechanism for this restored therapeutic response.
Chemotherapy-induced side effects affect the quality of life and efficacy of treatment of cancer patients. Current approaches for treating the side effects of chemotherapy are poorly effective and may cause numerous harmful side effects. Therefore, developing new and effective drugs derived from natural nontoxic compounds for the treatment of chemotherapy-induced side effects is necessary. Experiments in vivo and in vitro indicate that Panax ginseng (PG) and its ginsenosides are undoubtedly non-toxic and effective options for the treatment of chemotherapy-induced side effects, such as nephrotoxicity, hepatotoxicity, cardiotoxicity, immunotoxicity, and hematopoietic inhibition. The mechanism focus on anti-oxidation, anti-inflammation, and anti-apoptosis, as well as the modulation of signaling pathways, such as nuclear factor erythroid-2 related factor 2 (Nrf2)/heme oxygenase-1 (HO-1), P62/keap1/Nrf2, c-jun Nterminal kinase (JNK)/P53/caspase 3, mitogen-activated protein kinase (MEK)/extracellular signal-regulated kinases (ERK), AMP-activated protein kinase (AMPK)/mammalian target of rapamycin (mTOR), mitogen-activated protein kinase kinase 4 (MKK4)/JNK, and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/AKT. Since a systemic review of the effect and mechanism of PG and its ginsenosides on chemotherapy-induced side effects has not yet been published, we provide a comprehensive summarization with this aim and shed light on the future research of PG.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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