Park, Si-Hyang;Moon, Sung-Sil;Xie, Cheng-Liang;Choung, Se-Young;Choi, Yeung-Joon
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.43
no.8
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pp.1166-1173
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2014
This study investigated the detoxification effects of enzymatic hydrolysate from oyster on acetaminophen-induced toxicity using HepG-2 cells. Oyster hydrolysate was made with 1% Protamex and 1% Neutrase after treatment with transglutaminase (TGPN) or without (PN). Two types of oyster hydrolysate were added to human-derived HepG-2 hepatocytes damaged by acetaminophen, after which the survival rate of HepG-2 cell was measured. In addition, glutamic oxaloacetic transaminase (GOT) and glutamic pyruvic transaminase (GPT) activities in the culture media were evaluated. The survival rates of HepG-2 cells were $136.2{\pm}1.4%$ at $100{\mu}g/mL$ of TGPN and $179.6{\pm}3.8%$ at $200{\mu}g/mL$ of TGPN. These cell survival rates were higher compared to that of the negative control group ($60.7{\pm}3.2%$) treated only with acetaminophen. GOT activity was $38.3{\pm}0.2$ Karmen/mL in the negative control group, whereas it was $19.9{\pm}0.5$ for TGPN ($200{\mu}g/mL$) and $22.0{\pm}2.4$ Karmen/mL for PN ($200{\mu}g/mL$). GOT and GTP activities were shown to be dependent on TGPN concentration, and significant reduction in activities could be conformed. The detoxification efficacy of TGPN was higher compared to that of PN. These results suggest that oyster hydrolysate has potential as a healthy food or pro-drug for liver protection.
Microarray analysis of gene expression has become a powerful approach for exploring the biological effects of drugs, particularly at the stage of toxicology and safety assessment. Acetaminophen (APAP) has been known to induce necrosis in liver, but the molecular mechanism involved has not been fully understood. In this study, we investigated gene expression changes of APAP using microarray technology. APAP was orally administered with a single dose of 50 mg/kg or 500 mg/kg into ICR mice and the animals were sacrificed at 6, 24 and 72 h of APAP administration. Serum biochemical markers for liver toxicity were measured to estimate the maximal toxic time and hepatic gene expression was assessed using high-density oligonucleotide microarrays capable of determining the expression profile of >30,000 well-substantiated mouse genes. Significant alterations in gene expression were noted in the liver of APAP-administered mice. The most notable changes in APAP-administered mice were the expression of genes involved in apoptosis, cell cycle, and calcium signaling pathway, cystein metabolism, glutatione metabolism, and MAPK pathway. The majority of the genes upregulated included insulin-like growth factor binding protein 1, heme oxygenase 1, metallothionein 1, S100 calcium binding protein, caspase 4, and P21. The upregulation of apoptosis and cell cycle-related genes were paralleled to response to APAP. Most of the affected gene expressions were returned to control levels after 72 hr. In conclusion, we identified potential hepatotoxicity makers, and these expressions profiling lead to a better understanding of the molecular basis of APAP-induced hapatotoxicity.
Acetaminophen (APAP) overdose is known to cause severe hepatotoxicity mainly through the depletion of glutathione. In this study, we compared the cytotoxic effects of APAP on both a normal murine hepatic cell line, BNL CL.2, and its SV40-transformed cell line, BNL SV A.8. Gene expression profiles for APAP-treated cells were also obtained using microarray and analyzed to identify differences in genes or profiles that may explain the differences of susceptibility to APAP in these cell lines. These two cell lines exhibited different susceptibilities to APAP (0-$5,000{\mu}M$); BNL SV A.8 cells were more susceptible to APAP treatment compared to BNL CL.2 cells. A dose of $625{\mu}M$ APAP, which produced significant differences in cytotoxicity in these cell lines, was tested. Microarray analysis was performed to identify significant differentially expressed genes (DEGs) irrespective of APAP treatment. Genes up-regulated in BNL SV A.8 cells were associated with immune response, defense response, and apoptosis, while down-regulated genes were associated with catalytic activity, cell adhesion and the cytochrome P450 family. Consistent with the cytotoxicity data, no significant DEGs were found in BNL CL.2 cells after treatment with $625{\mu}M$ APAP, while cell cycle arrest and apoptosis-related genes were up-regulated in BNL SV A.8 cells. Based on the significant fold-changes in their expression, a genes were selected and their expressions were confirmed by quantitative real-time RT-PCR; there was a high correlation between them. These results suggest that gene expression profiles may provide a useful method for evaluating drug sensitivity of cell lines and eliciting the underlying molecular mechanism. We further compared the genes identified from our current in vitro studies to the genes previously identified in our lab as regulated by APAP in both C57BL/6 and ICR mice in vivo. We found that a few genes are regulated in a similar pattern both in vivo and in vitro. These genes might be useful to develop as in vitro biomarkers for predicting in vivo hepatotoxicity. Based on our results, we suggest that gene expression profiles may provide useful information for elucidating the underlying molecular mechanisms of drug susceptibility and for evaluating drug sensitivity in vitro for extrapolation to in vivo.
As a possible feasibility of the extrapolation between in vivo and in vitro systems, we investigated the global gene expression from both mouse liver and mouse hepatic cell line treated with hepatotoxic chemical, acetaminophen (APAP), and compared between in vivo and in vitro genomic profiles. For in vivo study, mice were orally treated with APAP and sacrificed at 6 and 24 h. For in vitro study, APAP were administered to a mouse hepatic cell line, BNL CL.2 and sampling was carried out at 6 and 24 h. Hepatotoxicity was assessed by analyzing hepatic enzymes and histopathological examination (in vivo) or lactate dehydrogenase (LDH) assay and morphological examination (in vitro). Global gene expression was assessed using microarray. In high dose APAPtreated group, there was centrilobular necrosis (in vivo) and cellular toxicity with the elevation of LDH (in vitro) at 24 h. Statistical analysis of global gene expression identified that there were similar numbers of altered genes found between in vivo and in vitro at each time points. Pathway analysis identified glutathione metabolism pathway as common pathways for hepatotoxicty caused by APAP. Our results suggest it may be feasible to develop toxicogenomics biomarkers or profiles by comparing in vivo and in vitro genomic profiles specific to this hepatotoxic chemical for application to prediction of liver toxicity.
The hepatoprotective effects of water extracts composed of Adenophora triphylla var japonica Hara (ATJH) on acetaminophen (APAP)-induced hepatotoxicity were investigated in vivo and in vivo. The effects of ATJH on liver toxicity induced by APAP were assessed by blood biochemical and histopathological analyses. APAP treatment (350 mg/kg) caused severe liver injury in mice as indicated by their significantly elevated plasma aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) levels. Pretreatment with ATJH for 3 or 7 days attenuated the increases in ALT and AST when challenged with APAP. The reductions in viability caused by high dose of APAP (450 mg/kg) in vivo were reversed by pretreatment with ATJH. These protective effects of ATJH against APAP-induced toxicity were consistent with the results from the histopathological examinations. We next examined the effects of ATJH on the gene expression of glutathione S-transferases (GSTs) that detoxify the metabolic intermediates of APAP in H4IIE cells. The hepatic GST protein levels [$\alpha$ class (GSTA2, GSTA3/5)] were significantly elevated in a dose-dependent manner by ATJH treatment. In summary, ATJH is effective at protecting against APAP-induced hepatotoxicity by GST induction, implying that ATJH should be considered a potential chemopreventive agent.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.39
no.3
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pp.350-355
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2010
The hepatoprotective effects of theanine on acetaminophen (APAP)-induced hepatotoxicity were investigated in vivo and in vitro. The effects of theanine on liver toxicity induced by APAP were assessed by blood biochemical and histopathological analyses. APAP treatment (400 mg/kg) caused severe liver injury in mice as indicated by their significantly elevated plasma aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) levels. Pretreatment with theanine for 3 days attenuated the increase in ALT and AST when challenged with APAP. These protective effects of theanine against APAP-induced toxicity were consistent with the results from the histopathological examinations. We next examined the effects of theanine on the GSH concentration in liver plasma. The hepatic GSH level was significantly elevated in a dose-dependent manner by theanine treatment. The results suggest that the protective effects of theanine APAP-induced hapatotoxicity by antioxidative effect and GSH induction, implying that theanine should be considered a potential chemopreventive agent.
Kim, Minjeong;Yun, Jun-Won;Shin, Kyeho;Cho, Yejin;Yang, Mijeong;Nam, Ki Taek;Lim, Kyung-Min
Biomolecules & Therapeutics
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v.25
no.2
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pp.112-121
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2017
Drug-induced liver injury (DILI) is the serious and fatal drug-associated adverse effect, but its incidence is very low and individual variation in severity is substantial. Acetaminophen (APAP)-induced liver injury accounts for >50% of reported DILI cases but little is known for the cause of individual variations in the severity. Intrinsic genetic variation is considered a key element but the identity of the genes was not well-established. Here, pre-biopsy method and microarray technique was applied to uncover the key genes for APAP-induced liver injury in mice, and a cause and effect experiment employing quantitative real-time PCR was conducted to confirm the correlation between the uncovered genes and APAP-induced hepatotoxicity. We identified the innately and differentially expressed genes of mice susceptible to APAP-induced hepatotoxicity in the pre-biopsied liver tissue before APAP treatment through microarray analysis of the global gene expression profiles (Affymetrix $GeneChip^{(R)}$ Mouse Gene 1.0 ST for 28,853 genes). Expression of 16 genes including Gdap10, Lpl, Gabra3 and Ccrn4l were significantly different (t-test: FDR <10%) more than 1.5 fold in the susceptible animals than resistant. To confirm the association with the susceptibility to APAP-induced hepatotoxicity, another set of animals were measured for the expression level of selected 4 genes (higher two and lower two genes) in the liver pre-biopsy and their sensitivity to APAP-induced hepatotoxicity was evaluated by post hoc. Notably, the expressions of Gabra3 and Lpl were significantly correlated with the severity of liver injury (p<0.05) demonstrating that these genes may be linked to the susceptibility to APAP-induced hepatotoxicity.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.9
no.6
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pp.867-873
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2023
In this study, for the purpose of standardized quality control of a cold medicine, we simultaneous analyzed four main chemical components of a cold medicine: acetaminophen, caffeine, methyl paraben, and propyl paraben. The sample was subjected to quantitative analysis using high performance liquid chromatography (HPLC), after pretreatment of four components. The experiment was carried out by using Isocratic elution at wavelength of 270nm. Acetonitrile and water (H2O) were used as a mobile phase at a flow rate of 1.0mL/min in a commercial C18 reversed-phase column. A volume of 10uL cold medicine were injected into the column with column oven temperature at 35℃. As a result of the experiment, the values of Resolution were 4.983, 1.596, 5.519, and 1.678 respectively-well over Rs >1.5, which indicates that the separation of four components were efficient. In addition, value of symmetry factor of the components was 1.056, 1.069, 1.032, and 1.133 respectively, to show its symmetrical stability. The calibration curve of all four components exhibits good linearity with R2 >0.9995 to 0.9999. Furthermore, the limit of detection(LOD) were between 0.0118 to 1.5973 mg/mL, while the limit of quantification (LOQ) were between 0.0353 to 4.7919 ㎍/mL with the recovery rate of 79.6% ~ 120.5%. The results of this study showed an efficient quality evaluation of a simultaneous analysis method for cold medicine components.
Gefitinib is the well-tolerated first-line treatment of non-small cell lung cancer. As it needs analgesics during oncology treatment, particularly in the context of the coronavirus disease, where patients are more susceptible to contract high fever and sore throat. This has increased the likelihood of taking both gefitinib and antipyretic analgesic acetaminophen (APAP). Given that gefitinib and APAP overdose can predispose patients to liver injury or even acute liver failure, there is a risk of severe hepatotoxicity when these two drugs are used concomitantly. However, little is known regarding their safety at therapeutic doses. This study simulated the administration of gefitinib and APAP at clinically relevant doses in an animal model and confirmed that gefitinib in combination with APAP exhibited additional hepatotoxicity. We found that gefitinib plus APAP significantly exacerbated cell death, whereas each drug by itself had little or minor effect on hepatocyte survival. Mechanistically, combination of gefitinib and APAP induces hepatocyte death via the apoptotic pathway obviously. Reactive oxygen species (ROS) generation and DNA damage accumulation are involved in hepatocyte apoptosis. Gefitinib plus APAP also promotes the expression of Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1) and downregulated the antioxidant factor, Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2), by inhibiting p62 expression. Taken together, this study revealed the potential ROS-mediated apoptosis-dependent hepatotoxicity effect of the combination of gefitinib and APAP, in which the p62/Keap1/Nrf2 signaling pathway participates and plays an important regulatory role.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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