Despite the importance of cell fate decisions regulated by epigenetic programming, no experimental model has been available to study transdifferentiation from myoblasts to smooth muscle cells. In the present study, we show that myoblast cells can be induced to transdifferentiate into smooth muscle cells by modulating their epigenetic programming. The DNA methylation inhibitor, zubularine, induced the morphological transformation of C2C12 myoblasts into smooth muscle cells accompanied by de novo synthesis of smooth muscle markers such as smooth muscle ${\alpha}$-actin and transgelin. Furthermore, an increase of p21 and decrease of cyclinD1 mRNA were observed following zebularine treatment, pointing to inhibition of cell cycle progression. This system may provide a useful model for studying the early stages of smooth muscle cell differentiation.
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.
Yamamoto, Yoshimichi;Klemm, Megan F.;Hashitani, Hikaru;Lang, Richard J.;Soji, Tsuyoshi;Suzuki, Hikaru
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제5권1호
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pp.1-8
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2001
Hyperpolarization of arterial smooth muscle by acetylcholine is considered to be produced by the release of an unidentified chemical substance, an endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF). Several chemicals have been proposed as the candidate for EDHF. However, none of them fulfil completely the nature and property of EDHF. Ultrastructural observation with electron microscope reveals that in some arteries, gap junctions are formed between endothelial and smooth muscle cells. In small arterioles, injection of gap junction permeable dyes into an endothelial cell results in a distribution of the dye to surrounding cells including smooth muscle cells. These observations allow the speculation that myoendothelial gap junctions may have a functional significance. Simultaneous measurement of the electrical responses in both endothelial and smooth muscle cells using the double patch clamp method demonstrates that these two cell types are indeed electrically coupled, indicating that they behave as a functional syncytium. The EDHF-induced hyperpolarization is produced by an activation of $Ca^{2+}-sensitive\;K^+-channels$ that are inhibited by charybdotoxin and apamin. Agonists that release EDHF increase $[Ca^{2+}]_i$ in endothelial cells but not in smooth muscle cells. Inhibition of gap junctions with chemical agents abolishes the agonist-induced hyperpolarization in smooth muscle cells but not in endothelial cells. All these observations can be explained if EDHF is an electrotonic signal propagating from endothelium to smooth muscle cells through gap junctions.
Apoptosis of vascular smooth muscle cell is observed in the vascular diseases such as atherosclerosis and restenosis. The death of vascular smooth muscle cells can be induced by cytokines and activation of Fas-pathways. It is widely accepted that apoptosis occurs without inflammation. There are, however, reports that apoptosis is not silent. Vascular smooth muscle cells dying by Fas-pathway secreted inflammatory cytokines including monocyte chemoattractant protein-1. This study have investigated whether apoptosis is associated with potent inflammatory cytokine tumor tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$. The cells which undergo apoptosis by expressing FADD in the absence of tetracycline expressed and secreted TNF-${\alpha}$. When the level of TNF-${\alpha}$ transcript was investigated, dying smooth muscle cells exhibited transcriptional activation of TNF-${\alpha}$. The data indicate that dying vascular smooth muscle cells contribute to inflammation by expressing inflammatory cytokines. The present study suggests that apoptosis could not be silent in certain pathological situations.
Kim, Eun-Ji;Kim, Dong-Kwan;Kim, Shin-Hye;Lee, Kyung-Moo;Park, Hyung-Seo;Kim, Se-Hoon
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제15권6호
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pp.431-436
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2011
Vascular smooth muscle cells can obtain a proliferative function in environments such as atherosclerosis in vivo or primary culture in vitro. Proliferation of vascular smooth muscle cells is accompanied by changes in ryanodine receptors (RyRs). In several studies, the cytosolic $Ca^{2+}$ response to caffeine is decreased during smooth muscle cell culture. Although caffeine is commonly used to investigate RyR function because it is difficult to measure $Ca^{2+}$ release from the sarcoplasmic reticulum (SR) directly, caffeine has additional off-target effects, including blocking inositol trisphosphate receptors and store-operated $Ca^{2+}$ entry. Using freshly dissociated rat aortic smooth muscle cells (RASMCs) and cultured RASMCs, we sought to provide direct evidence for the operation of RyRs through the $Ca^{2+}$- induced $Ca^{2+}$ -release pathway by directly measuring $Ca^{2+}$ release from SR in permeabilized cells. An additional goal was to elucidate alterations of RyRs that occurred during culture. Perfusion of permeabilized, freshly dissociated RASMCs with $Ca^{2+}$ stimulated $Ca^{2+}$ release from the SR. Caffeine and ryanodine also induced $Ca^{2+}$ release from the SR in dissociated RASMCs. In contrast, ryanodine, caffeine and $Ca^{2+}$ failed to trigger $Ca^{2+}$ release in cultured RASMCs. These results are consistent with results obtained by immunocytochemistry, which showed that RyRs were expressed in dissociated RASMCs, but not in cultured RASMCs. This study is the first to demonstrate $Ca^{2+}$ release from the SR by cytosolic $Ca^{2+}$ elevation in vascular smooth muscle cells, and also supports previous studies on the alterations of RyRs in vascular smooth muscle cells associated with culture.
Yang, Xiaoping;Zhu, Mei J.;Sreejayan, N.;Ren, J.;Du, Min
Molecules and Cells
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제20권2호
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pp.263-270
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2005
Transactivation of EGF-receptor (EGFR) by G-protein coupled receptors (GPCRs) is emerging as an important pathway in cell proliferation, which plays a crucial role in the development of atherosclerotic lesion. Angiotensin II (Ang II) has been identified to have a major role in the formation of atherosclerotic lesions, although the underlying mechanisms remain largely unclear. We hypothesize that Ang II promotes the proliferation and migration of smooth muscle cells through the release of heparin-binding epidermal growth factor like growth factor (HB-EGF), transactivation of EGFR and activation of Akt and Erk 1/2, with matrix metalloproteases (MMPs) playing a dispensable role. Primary rat aortic smooth muscle cells were used in this study. Smooth muscle cells rendered quiescent by serum deprivation for 12 h were treated with Ang II (100 nM) in the presence of either GM6001 ($20{\mu}M$), a specific inhibitor of MMPs or AG1478 ($10{\mu}M$), an inhibitor of EGFR. The levels of phosphorylation of EGFR, Akt and Erk 1/2 were assessed in the cell lysates. Inhibition of MMPs by GM6001 significantly attenuated Ang II-stimulated phosphorylation of EGFR, suggesting that MMPs may be involved in the transactivation of EGFR by Ang II receptor. Furthermore Ang II-stimulated proliferation and migration of smooth muscle cells were significantly blunted by inhibiting MMPs and EGFR and applying HB-EGF neutralization antibody, indicating that MMPs, HB-EGF and EGFR activation is necessary for Ang-II stimulated migration and proliferation of smooth muscle cells. Our results suggest that inhibition of MMPs may represent one of the strategies to counter the mitogenic and motogenic effects of Ang II on smooth muscle cells and thereby prevent the formation and development of atherosclerotic lesions.
암세포의 전이, 죽상경화증, 당뇨성 망막병증과 같은 병적인 과정에서 혈관내피세포는 핵심적인 역할을 담당한다. 죽상경화증의 죽종 형성에 혈관민무늬근육세포가 직접적으로 관여한다. 배꼽정맥, 혈관내벽, 그리고 망막에 있는 이들 내피세포들은 다양한 효소용액들을 이용하여 얻는다. 순수하게 분리된 이들 세포는 내피세포와 관련된 질병의 시험관 내 연구에 있어 중요한 모델이다. 이러한 관점에서 볼 때 대동맥 벽의 중간막에서 분리한 후 배양한 민무늬근육세포도 죽상경화증의 발병을 설명할 수 있다. 이 종설에서는 사람배꼽정맥내피세포(HUVEC),대동맥의 내피세포 및 민무늬근육세포, 그리고 망막미세혈관내피세포(RMEC)의 분리 뿐 만 아니라 이들 세포를 이용한 질병연구에 관한 논문들을 소개하고자 한다.
The differentiation of mouse embryonic stem(ES) cell into smooth muscle cells(SMC) may play a major role in cardiovascular development and under pathophysiological conditions. Therefore, in the present study, we have examined the differentiation of ES cells and its related gene expression. SMC differentiation was indicated by cellular morphology and time-dependent induction of dibutyryl adenosine 3,5-cyclic monophosphate(DBcAMP)and retinoic acid(RA) on smooth muscle ${\alpha}$-actin($SM{\alpha}A$), smooth muscle myosin heavy chain(SMMHC) gene expression. The control was undifferentiated ES cells(protein expressions represent 50-60kDaOct-4). The results of this study show that morphology of embryoid body and confirmation of $SM{\alpha}A$ expression by immunocytochemistry. Moreover, SMMHC and desmin expression was significantly increased by time dependent manner(5, 7, 15 days), in contrast to $SM{\alpha}A$ expression was slightly decreased on 15days. In conclusion, DBcAMP and RA stimulate mouse ES cells differentiation into SMC and enhanced $SM{\alpha}A$, SMMHC and desmin expression.
Kim, Yeon;Park, Joo-Yeon;Park, Hyun-Joo;Kim, Mi-Kyoung;Kim, Yong-Il;Bae, Soo-Kyung;Kim, Hyung Joon;Bae, Moon-Kyoung
International Journal of Oral Biology
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제44권1호
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pp.20-26
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2019
Periodontal diseases have been associated with the development of cardiovascular diseases. Accumulating evidences have indicated that Porphyromonas gingivalis, a major periodontopathic pathogen, plays a critical role in the pathogenesis of atherosclerosis. In the present study, we demonstrated that P. gingivalis lipopolysaccharide (LPS) increases the mRNA and protein expression of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in rat vascular smooth muscle cells. We showed that the MMP-9 expression induced by P. gingivalis LPS is mediated by the activation of signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) in vascular smooth muscle cells. Furthermore, the inhibition of STAT3 activity reduced P. gingivalis LPS-induced migration of vascular smooth muscle cells. Overall, our findings indicate that P. gingivalis LPS stimulates the migration of vascular smooth muscle cells via STAT3-mediated MMP-9 expression.
Kim, Yeon;Kim, So-Jeong;Kim, Mi-Kyoung;Park, Hyun-Joo;Kim, Hyung Joon;Bae, Soo-Kyung;Bae, Moon-Kyoung
International Journal of Oral Biology
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제41권4호
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pp.217-223
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2016
Porphyromonas gingivalis, a foremost periodontal pathogen, has been known to cause periodontal diseases. Epidemiologic evidences have indicated the involvement of P. gingivalis in the development of cardiovascular diseases. In this study, we show that the P. gingivalis lipopolysaccharide increases the mRNA expression and protein secretion of interleukin-6 in vascular smooth muscle cells. We demonstrate that P. gingivalis LPS activates the extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2), p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK), and Akt, which mediate the IL-6 expression in vascular smooth muscle cells. Also, P. gingivalis LPS stimulates the vascular smooth muscle cell migration, which is a critical step for the progression of atherosclerosis. Moreover, neutralization of the IL-6 function inhibits the migration of vascular smooth muscle cells induced by P. gingivalis LPS. Taken together, these results indicate that P. gingivalis LPS promotes the expression of IL-6, which in turn increases the migration of vascular smooth muscle cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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