Autophagy has been suggested as a possible mechanism for non-apoptotic death despite evidence from many species that autophagy represents a survival strategy of cells under stress. From our previous findings that supranutritional doses of sodium selenite induced apoptosis in human leukemia cells, now we show autophagic cell death occurred after selenite exposure in HL60, suggested an alternative mechanism for the potential therapeutic properties of selenite. Additionally, Death-associated Protein Kinase (DAPK) performed a significantly increased expression during this process, concomitantly with gradually decreased phosphorylation at $Ser^{308}$. We further reveal that the up-regulation of DAPK which depends on selenite-activated ERK had no effect on autophagy. However, activation of DAPK via PP2A-mediated dephosphorylation at $Ser^{308}$ serves as a new strategy for autophagy induction. In conclusion, these results indicate that PP2A-mediated activated DAPK sensitizes HL60 cells to selenite, ultimately triggers autophagic cell death pathway to commit cell demise.
The resistance of cancer cells to anti-cancer drugs is the leading cause of chemotherapy failure. The clinical use of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) has been gradually extended to cancer treatment through combination with anti-cancer drugs. In the current study, we investigated whether NSAIDs including celecoxib (CCB), 2,5-dimethyl celecoxib (DMC), and ibuprofen (IBU) could enhance the cytotoxic effects of imatinib and TNF-related apoptosis inducing ligand (TRAIL) on human cancer cells. We found that the NSAIDs potentiated TRAIL and imatinib cytotoxicity against human hepatocellular carcinoma (HCC) cell lines SNU-354, SNU-423, SNU-449, and SNU-475/TR and against leukemic K562 cells with high level of CD44 (CD44highK562), respectively. More specifically, CCB induced endoplasmic reticulum stress via up-regulation of ATF4/CHOP which is associated with the induction of autophagy against HCC and CD44high K562 cells. NSAID-induced autophagic activity accelerated TRAIL cytotoxicity of HCC cells through up- and down-regulation of DR5 and c-FLIP, respectively. The NSAIDs also potentiated imatinib-induced cytotoxicity and apoptosis through down-regulation of markers in CD44highK562 cells that express a stemness phenotype. Our results suggest that the ability of NSAIDs to induce autophagy could enhance the cytotoxicity of TRAIL and imatinib, leading to a reverse resistance to these drugs in the cancer cells. In conclusion, NSAIDs in combination with low-dose TRAIL or imatinib may constitute a novel clinical strategy that maximizes therapeutic efficacy of each drug and effectively reduces the toxic side effects.
Chemotherapy has long been considered as one of useful strategies for cancer treatment. It is primarily based on the apoptosis that can selectively kill cancer cells. However, cancer cells can progressively develop an acquired resistance to apoptotic cell death, rendering refractory to chemo- and radiotherapies. Although the mechanism by which cells attained resistance to drug remains to be clarified, it might be caused by either pumping out of them or interfering with apoptotic signal cascades in response to cancer drugs. In case that cancer cells are defective in some part of apoptotic machinery by repeated exposure to anticancer drugs, alternative cell death mechanistically distinct from apoptosis could be adopted to remove cancer cells refractory to apoptosis-inducing agents. This review will mainly deal with harnessing of necrotic cell death, specifically, programmed necrosis and practical uses. Here, we begin with various defects of apoptotic death machinery in cancer cells, and then provide new perspective on programmed necrosis as an alternative anticancer approach.
Raloxifene is a selective estrogen receptor modulator (SERM) that binds to the estrogen receptor (ER), and exhibits potent anti-tumor and autophagy-inducing effects in breast cancer cells. However, the mechanism of raloxifene-induced cell death and autophagy is not well-established. So, we analyzed mechanism underlying death and autophagy induced by raloxifene in MCF-7 breast cancer cells. Treatment with raloxifene significantly induced death in MCF-7 cells. Raloxifene accumulated GFP-LC3 puncta and increased the level of autophagic marker proteins, such as LC3-II, BECN1, and ATG12-ATG5 conjugates, indicating activated autophagy. Raloxifene also increased autophagic flux indicators, the cleavage of GFP from GFP-LC3 and only red fluorescence-positive puncta in mRFP-GFP-LC3-expressing cells. An autophagy inhibitor, 3-methyladenine (3-MA), suppressed the level of LC3-II and blocked the formation of GFP-LC3 puncta. Moreover, siRNA targeting BECN1 markedly reversed cell death and the level of LC3-II increased by raloxifene. Besides, raloxifene-induced cell death was not related to cleavage of caspases-7, -9, and PARP. These results indicate that raloxifene activates autophagy-dependent cell death but not apoptosis. Interestingly, raloxifene decreased the level of intracellular adenosine triphosphate (ATP) and activated the AMPK/ULK1 pathway. However it was not suppressed the AKT/mTOR pathway. Addition of ATP decreased the phosphorylation of AMPK as well as the accumulation of LC3-II, finally attenuating raloxifene-induced cell death. Our current study demonstrates that raloxifene induces autophagy via the activation of AMPK by sensing decreases in ATP, and that the overactivation of autophagy promotes cell death and thereby mediates the anti-cancer effects of raloxifene in breast cancer cells.
Liver diseases are a significant global health burden and are among the most common diseases. Ginssennoside Rg3 (Rg3), which is one of the most abundant ginsenosides, has been found to have significant preventive and therapeutic effects against various types of diseases with minimal side effects. Numerous studies have demonstrated the significant preventive and therapeutic effects of Rg3 on various liver diseases such as viral hepatitis, acute liver injury, nonalcoholic liver diseases (NAFLD), liver fibrosis and hepatocellular carcinoma (HCC). The underlying molecular mechanism behind these effects is attributed to apoptosis, autophagy, antioxidant, anti-inflammatory activities, and the regulation of multiple signaling pathways. This review provides a comprehensive description of the potential molecular mechanisms of Rg3 in the development of liver diseases. The article focuses on the regulation of apoptosis, oxidative stress, autophagy, inflammation, and other related factors. Additionally, the review discusses combination therapy and liver targeting strategy, which can accelerate the translation of Rg3 from bench to bedside. Overall, this article serves as a valuable reference for researchers and clinicians alike.
Background: Terpinen-4-ol, a monoterpene, is found as the main component of essential oil extracts from many plants. In this study apoptotic and autophagic types of cell death induced by terpinen-4-ol and associated mechanisms were investigated in human leukemic HL-60 cells. Materials and Methods: The cytotoxicity of human leukemic U937 and HL-60 cells was determined by MTT assay. Cytochrome c release, expression of Bax, Bcl-2, Bcl-xl and cleaved Bid were determined by Western blotting. Cell morphology was examined under a transmission electron microscope. LC3-I/II, ATG5 and Beclin-1 levels were detected by immunoblotting. Results: Terpinen-4-ol exhibited cytotoxicity to human leukemic HL-60 but not U937 cells. The apoptotic response to terpinen-4-ol in HL-60 cells was due to induction of cytochrome c release from mitochondria and cleavage of Bid protein after the stimulation of caspase-8. There was a slightly decrease of Bcl-xl protein level. The characteristic cell morphology of autophagic cell death was demonstrated with multiple autophagosomes in the cytoplasm. At the molecular level, the results from Western blot analysis showed that terpinen-4-ol significantly induced accumulation of LC3-I/II, ATG5 and Beclin-1, regulatory proteins required for autophagy in mammalian cells. Conclusions: Terpinen-4-ol induced-human leukemic HL-60 cell death was via both autophagy and apoptosis.
Selective estrogen receptor modulators (SERMs) are synthetic molecules which bind to estrogen receptors (ER) and can modulate its transcriptional capabilities in different ways in diverse estrogen target tissues. Tamoxifen, the prototypical SERM, is extensively used for targeted therapy of ER positive breast cancers. Unfortunately, the use of tamoxifen is associated with acquired resistance and some undesirable side effects. This study investigated the availability of the conventional SERMs on the TAM-resistance breast cancer cells. SERMs showed more effectiveness in MCF-7 cells than tamoxifen resistant cells, except toremifene and ospemifene. Especially, toremifene was more efficacious in tamoxifen resistant cells than MCF-7. Ospemifene had similar cytotoxic activity on the two types of breast cancers. The other SERMs used in this experiment didn't inhibit efficiently the proliferation of tamoxifen resistant cells. These results support the possibility to usage of toremifene on tamoxifen resistant cancer. The effectiveness by toremifene on tamoxifen resistant cells might be different pathways from the apoptosis and the autophagy. Further study should be needed to elucidate the underlying mechanism of effect of toremifene on tamoxifen resistant cancer.
Background: Herbal medicines are popular approaches to capably prevent and treat obesity and its related diseases. Excessive exposure to dietary lipids causes oxidative stress and inflammation, which possibly induces cellular senescence and contribute the damaging effects in brain. The potential roles of selective enhanced ginsenoside in regulating high fat diet (HFD)-induced brain damage remain unknown. Methods: The protection function of Ginsenoside F1-enhanced mixture (SGB121) was evaluated by in vivo and in vitro experiments. Human primary astrocytes and SH-SY5Y cells were treated with palmitic acid conjugated Bovine Serum Albumin, and the effects of SGB121 were determined by MTT and lipid uptake assays. For in vivo tests, C57BL/6J mice were fed with high fat diet for 3 months with or without SGB121 administration. Thereafter, immunohistochemistry, western blot, PCR and ELISA assays were conducted with brain tissues. Results and conclusion: SGB121 selectively suppressed HFD-induced oxidative stress and cellular senescence in brain, and reduced subsequent inflammation responses manifested by abrogated secretion of IL-6, IL-1β and TNFα via NF-κB signaling pathway. Interestingly, SGB121 protects against HFD-induced damage by improving mitophagy and endoplasmic reticulum-stress associated autophagy flux and inhibiting apoptosis. In addition, SGB121 regulates lipid uptake and accumulation by FATP4 and PPARα. SGB121 significantly abates excessively phosphorylated tau protein in the cortex and GFAP activation in corpus callosum. Together, our results suggest that SGB121 is able to favor the resistance of brain to HFD-induced damage, therefore provide explicit evidence of the potential to be a functional food.
Oral lichen planus (OLP) is a chronic inflammatory disease observed in approximately 0.5-2.2% of the population, and it is recognized as a premalignant lesion that can progress into oral squamous cell carcinoma (OSCC). The rate of malignant transformation is approximately 1.09-2.3%, and the risk factors for malignant transformation are age, female, erosive type, and tongue site location. Malignant transformation of OLP is likely related to the low frequency of apoptotic phenomena. Therefore, apoptosis-related genetic factors, like p53, BCL-2, and BAX are reviewed. Increased p53 expression and altered expression of BCL-2 and BAX were observed in OLP patients, and the malignant transformation rate in these patients was relatively higher. The involvement of microRNA (miRNA) in the malignant transformation of OLP is also reviewed. Because autophagy is involved in cell survival and death through the regulation of various cellular processes, autophagy-related genetic factors may function as factors for malignant transformation. In OLP, decreased levels of ATG9B mRNA and a higher expression of IGF1 were observed, suggesting a reduction in cell death and autophagic response. Activated IGF1-PI3K/AKT/mTor cascade may play an important role in a signaling pathway related to the malignant transformation of OLP to OSCC. Recent research has shown that miRNAs, such as miR-199 and miR-122, activate the cascade, increasing the prosurvival and proproliferative signals.
Samir, Shereen M.;Elalfy, Mahmoud;El Nashar, Eman Mohamad;Alghamdi, Mansour A.;Hamza, Eman;Serria, Mohamed Saad;Elhadidy, Mona G.
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.25
no.4
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pp.341-354
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2021
Cardamonin (CARD) is a chalconoid with anti-inflammatory and antioxidant properties, and it is present in several plants. We sought to explore whether CARD exerts any positive effects against hyperglycemia-induced testicular dysfunction caused by type 2 diabetes and aimed to identify its possible intracellular pathways. Adult male rats were subdivided into six groups: control, CARD, diabetic (DM), DM + glibenclamide (GLIB), DM + CARD and DM + GLIB + CARD. Type 2 DM induced a significant increase in blood glucose and insulin resistance, along with diminished serum insulin, testosterone and gonadotropins levels, which were associated with the impairment of key testicular androgenic enzymes and cellular redox balance. Administration of CARD at a dose of 80 mg/kg for 4 weeks effectively normalized all of these alterations, and the improvement was confirmed by epididymal sperm analysis. After treatment with CARD, the pathological changes in spermatogenic tubules were markedly improved. Significantly, CARD upregulated testicular glucose transporter-8 (GLUT-8) expression and had inhibitory effects on elevated autophagy markers and caspase-3 immunoreactive cells. Furthermore, our results revealed that CARD was able to attenuate damage via activation of Nrf2 through the p62-dependent degradation of testicular anti-Kelch-like ECH-associated protein-1 (Keap-1). In conclusion, this study suggests that CARD provides protection against diabetic stress-mediated testicular damage. The use of CARD with conventional anti-diabetic therapy was associated with improved efficacy compared with conventional therapy alone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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