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.
4-Hydroxynonenal (4-HNE) is a stable end product of lipid peroxidation, which has been shown to play an important role in cell signal transduction, while increasing cell growth and differentiation. 4-HNE could inhibit phosphatase and tensin homolog (PTEN) activity in hepatocytes and increased levels have been found in human invasive breast cancer. Here we report that 4-HNE increased the cell growth of breast cancer cells as revealed by colony formation assay. Moreover, vascular endothelial growth factor (VEGF) expression was elevated, while protein levels of hypoxia inducible factor 1 alpha (HIF-$1{\alpha}$) were up-regulated. Sirtuin-3 (SIRT3), a major mitochondria NAD+-dependent deacetylase, is reported to destabilize HIF-$1{\alpha}$. Here, 4-HNE could inhibit the deacetylase activity of SIRT3 by thiol-specific modification. We further demonstrated that the regulation by 4-HNE of levels of HIF-$1{\alpha}$ and VEGF depends on SIRT3. Consistent with this, 4-HNE could not increase the cell growth in SIRT3 knockdown breast cancer cells. Additionally, 4-HNE promoted angiogenesis and invasion of breast cancer cells in a SIRT3-dependent manner. In conclusion, we propose that 4-HNE promotes growth, invasion and angiogenesis of breast cancer cells through the SIRT3-HIF-$1{\alpha}$-VEGF axis.
Membrane lipid peroxidation processes yield products that may react with DNA to cause mutations. Lipid hydroperoxides from linoleic acid in the presence of transition metal ions caused strand breaks in plasmid DNA. DNA damage induced by reactive aldehydes known to be produced by decomposition of lipid hydroperoxides, such as 4-hydroxynonenal or rnalondialdehyde, was repaired by endonucleases and exonuclease III which resulted in the increase of single strand breaks in DNA. Lipid hydroperoxides as well as malondialdehyde and 4-hydroxynonenal also caused mutations in the pUC18 lacZ' gene when measured as a loss of ${\alpha}-cornplementation$. In conclusion. the lipid peroxidation could be an important intermediary event in DNA damage and mutation by oxidative stress.
Membrane lipid peroxidation processes yield reactive aldehydes that may react with copper,zinc superoxide dismutase (Cu,Zn SOD), one of the key antioxidant enzymes against oxidative stress. We investigated this possibility and found that exposing Cu,Zn SOD to malondialdehyde (MDA) or 4-hydroxynonenal (HNE) caused the loss of dismutase activity, cross-linking of peptides, and an increase in protein oxidation, reflected by the increased level of carbonyl groups. When Cu,Zn SOD that had been exposed to MDA or HNE was subsequently analyzed by amino acid analysis, histidine content was found to be significantly lost. Both MDA-and HNE-treated Cu,Zn SOD were resistant to proteolysis, which may imply that damaged proteins exist in vivo for a longer period of time than the native enzyme. The lipid peroxidation-mediated damage to Cu,Zn SOD may result in the perturbation of cellular antioxidant defense mechanisms, and subsequently lead to a pro-oxidant condition.
Objectives: The purpose of this study was to observe the effects of Citri Reticulatae Viride Pericarpium (CP) on 4-Hydroxynonenal (4-HNE)-induced inflammation in PC12 cells. Methods: 4-HNE was treated in PC12 cell to cause inflammatory response, and then treated with CP water extract at 25, 50, and $100{\mu}g/ml$. The phosphorylation of Jun N-terminal kinase (JNK) and the expression of $NF-{\kappa}B$ in PC12 cells were determined by Western blot, respectively. Results: The phosphorylation of JNK was significantly decreased in 4-HNE-stimulated PC12 cell by the treatment of CP extract at $25{\mu}g/ml$. The 4-HNE-induced expression of nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells ($NF-{\kappa}B$) p65 in nuclear of the cells was significantly decreased in PC12 cell by treatment with CP extract at 25, 50, and $100{\mu}g/ml$. Conclusions: These results suggest that CP water extract has an anti-inflammatory activity through suppressing the JNK and $NF-{\kappa}B$ activation.
Kim, Ae-Jung;Kim, Mae-Wha;Kang, Young-Hee;Lee, Myoung-Sook
Food Science and Biotechnology
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v.18
no.2
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pp.436-441
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2009
The final bio-metabolites of lipid peroxidation (LPO) such as 4-hydroxynonenal (4-HNE) and malondialdehyde (MDA) have been suggested to mediate the oxidative stress-linked pathological incidences. Natural phytochemicals such as polyphenolic compounds in green tea have been known in preventing the LPO induced cellular growth inhibition and apoptosis. We investigated that green tea ethanol extracts (GTE) inhibit LPO-induced apoptosis in ECV 304 cells. GTE had time- or dose-dependent anti-apoptotic effects as evidenced by changes in cell morphology, MTT assay, DNA fragmentation, LPO production, and the Western blotting for apoptotic expression. In the 4-HNE-induced apoptosis model, GTE $10-20{\mu}g/mL$ decreased cell death through decreasing LPO production. GTE protected 4-HNE induced apoptosis, as evidence with down regulation of mitochondrial signaling such as cytochrome C and caspase-3 activity. GTE increased bcl2, survival signaling protein, compared to 4-HNE alone within 6 hr incubation. Since polyphenols in GTE are effective antioxidants in endothelial ECV 304 cells, we suggested that natural polyphenols might be anti-atherosclerotic.
The importance of lipids in cell signaling and tissue physiology is demonstrated by the many CNS pathologies involving deregulated lipid metabolism. One such critical metabolic event is the activation of phospholipase $A_2$ ($PLA_2$), which results in the hydrolysis of membrane phospholipids and the release of free fatty acids, including arachidonic acid, a precursor for essential cell-signaling eicosanoids. Reactive oxygen species (ROS, a product of arachidonic acid metabolism) react with cellular lipids to generate lipid peroxides, which are degraded to reactive aldehydes (oxidized phospholipid, 4-hydroxynonenal, and acrolein) that bind covalently to proteins, thereby altering their function and inducing cellular damage. Dissecting the contribution of $PLA_2$ to lipid peroxidation in CNS injury and disorders is a challenging proposition due to the multiple forms of $PLA_2$, the diverse sources of ROS, and the lack of specific $PLA_2$ inhibitors. In this review, we summarize the role of $PLA_2$ in CNS pathologies, including stroke, spinal cord injury, Alzheimer's, Parkinson's, Multiple sclerosis-Experimental autoimmune encephalomyelitis and Wallerian degeneration.
The formation of reactive lipid aldehydes, 4-hydroxynonenal (HNE) is shown to be derived from fatty acid hydroperoxides through the oxidative process. Among its known effects in cytotoxicity, HNE has been implicated in apoptotic cell death. To delineate its putative role as a potential mediator, we investigated the mechanism by which HNE induces apoptosis of endothelial cells (ECs). The anti-proliferative effects of HNE were tested through MTT assay after exposure to various concentrations ($5\sim15\;{\mu}M$) of HNE. We observed apoptotic bodies with propidium iodide staining, and measured the HNE induction of endothelial apoptosis by flow cytometry assay. We observed that cells exposed to HNE for 24 hr resulted in increased poly(ADP-ribose) polymerase cleavage and up-regulation of Bax. Data on the HNE action strongly indicated the involvement of reactive species, namely, intracellular ROS, nitrite, and peroxynitrite. To obtain evidence on the implication of ROS and peroxynitrite in HNE-induced apoptosis, a ROS scavenger, N-acetylcysteine (NAC), and a peroxynitrite scavenger, penicillamine, were tested. Results clearly indicate that the induction of apoptosis by HNE was effectively inhibited by NAC and penicillamine. Based on the present data, we conclude that the endothelial apoptosis induced by HNE involves both ROS generation and peroxynitrite activity. Our new data could lead to a redefinition of HNE action on apoptosis in ECs.
Noh, Gyu Pyo;Lee, Jong Rok;Kim, Jae Kwang;Park, Sang Mi;Park, Sook Jahr;Kim, Sang Chan
The Korea Journal of Herbology
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v.36
no.1
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pp.1-8
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2021
Objective : Citri Unshius Pericarpium (Citrus unshiu peel) has been used in Korean medicine to treat indigestion, vomiting, coughing and phlegm. This study investigated the hepatoprotective effect of ethanol extract of Citrus unshiu peel (CEE) in cadmium (CdCl2)-treated mouse model. Methods : CEE was dissolved in water and administered orally to mice once a day for 7 consecutive days. The mice were then exposed to a single intraperitoneal (i.p.) injection of cadmium (4 mg/kg body weight) to induce acute hepatotoxicity. At the end of the experiment, blood and liver tissue samples were collected, analyzed for alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), and histopathological evaluation. Liver damage was assessed as the percentage of degenerative areas of the hepatic parenchyma, the number of degenerative hepatocytes, and the number of infiltrated inflammatory cells. Results : In cadmium-treated rats, pretreatment with CEE significantly reduced the serum ALT and AST levels associated with liver damage. Histopathologically, CEE prevented degenerative changes on the hepatic tissues including confluent necrosis, congestions and infiltration of inflammatory cells. CEE also reduced the elevation of oxidative stress markers (nitrotyrosine and 4-hydroxynonenal) and apoptosis markers (cleaved caspase-3 and cleaved PARP) positive cells. PARP protein expression in liver tissue was also restored by CEE. Conclusion : This study showed that CEE exerted antioxidant and anti-apoptotic effects against cadmium-induced liver injury. Thus, it can be concluded that CEE can be used to prevent liver damage caused by cadmium.
Kim, Chul-Hong;Zou, Zou Yani;Jung, An-Sung;Chung, Hae-Young
Proceedings of the PSK Conference
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2003.10b
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pp.143.1-143.1
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2003
Peroxynitrite and 4-hydroxynonenal (4-HNE) are highly reactive molecules which are generated under oxidative stress condition and during aging. Many proteins in living organism are modified by them and consequently associated with various diseases including cardiovascular and neurodegenerative diseases. We hypothesize that peroxynitrite and 4-HNE modified serum proteins are also associated with aging process. To establish information on peroxynitrite and 4-HNE adducted proteins for aging study, we used proteins methods, 2D-PAGE and MALD-TOF MS, to identify modified proteins from young (70month) and old (25-month) rat serum. (omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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