Ischemia/reperfusion-induced myocardial injury is the main cause of acute myocardial infarction. Dendropanax morbifera $L{\acute{e}}veille$ has been used in traditional medicines for the treatment of various diseases such as headache, infectious diseases, and general debility. However, the effect of extract from D. morbifera (EDM) on myocardial ischemic injury is still unknown. In this study, the effects of EDM on neonatal rat cardiomyocytes with hypoxia/reoxygenation (H/R) injury were investigated. The viability of cardiomyocytes with H (30 min)/R (1 h) decreased; however, treatment with EDM significantly inhibited H/R injury-induced cardiomyocyte death. Further, we observed that reactive oxygen species (ROS) generation and intracellular calcium concentration ($Ca^{2+}{_i}$) were significantly reduced in EDM-treated cardiomyocytes compared with that in H/R-injured positive control. In addition, western blotting results showed that EDM attenuated abnormal changes of RyR2 and SERCA2a genes in hypoxic cardiomyocytes. These results suggest that EDM ameliorates ROS generation and $Ca^{2+}{_i}$ homeostasis to prevent dysregulation of calcium regulatory proteins in the heart, thereby exerting cardioprotective effects and reducing hypoxia-induced cardiomyocyte damage, which verifies the potential use of EDM as a new therapeutic agent for the treatment of myocardial ischemic injury.
Calreticulin (CALR), a multifunctional protein thoroughly researched in mammals, comprises N-, P-, and C-domain and has roles in calcium homeostasis, chaperoning, clearance of apoptotic cells, cell adhesion, and also angiogenesis. In this study, the spatial and temporal expression patterns of the Opisthorchis viverrini CALR gene were analyzed, and calcium-binding and chaperoning properties of recombinant O. viverrini CALR (OvCALR) investigated. OvCALR mRNA was detected from the newly excysted juvenile to the mature parasite by RT-PCR while specific antibodies showed a wide distribution of the protein. OvCALR was localized in tegumental cell bodies, testes, ovary, eggs, Mehlis' gland, prostate gland, and vitelline cells of the mature parasite. Recombinant OvCALR showed an in vitro suppressive effect on the thermal aggregation of citrate synthase. The recombinant OvCALR C-domain showed a mobility shift in native gel electrophoresis in the presence of calcium. The results imply that OvCALR has comparable function to the mammalian homolog as a calcium-binding molecular chaperone. Inferred from the observed strong immunostaining of the reproductive tissues, OvCALR should be important for reproduction and might be an interesting target to disrupt parasite fecundity. Transacetylase activity of OvCALR as reported for calreticulin of Haemonchus contortus could not be observed.
D.N. TRAN;E.-M. JUNG;Y.-M. YOO;J.-H. LEE;E.-B. JEUNG
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제71권4호
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pp.525-536
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2020
Transcellular calcium transport is an essential activity in mineralized tissue formation, including that in nervous systems. Dysregulation of Ca2+ homeostasis can induce excitotoxicity and neurodegeneration in the central nervous system. Nckx3, a potassium-dependent Na+/Ca2+ exchanger, is most abundant in the brain and has a critical role in the transport of intracellular calcium across the cell membrane. However, the roles of Nckx3 in neuron development and function remain unreported. Herein, we examined the behaviors of Nckx3-knock-out mice at the age of six weeks. Detailed behavioral analyses showed Nckx3-/- mice exhibited an increase in moving distances in the open field test. Additionally, the rotarod test revealed motor learning defects in Nckx3-/- mice. Both Nckx3+/- and Nckx3-/- mice also exhibited deficits in sociability and social novelty preference. Furthermore, Nckx3-/- mice displayed increased depression-related behavior. However, there was no significant change in cognition function detected in Nckx3-/- mice. This study demonstrates that NCKX3 is involved in behavior and neuronal function
In this study, we investigate the status of calcium (Ca) homeostasis at parturition in three dairy farms (I, II, and III), Heilongjiang, China. Twenty multiparous Holstein cows from each farm were randomly assigned to this experiment. The dietary cation-anion difference (DCAD) was 91 mEq/kg of DM for farm I, 152 mEq/kg of DM for farm II, and 85 mEq/kg of DM for farm III. Incidence of hypocalcemia was above 75% and urine pH was above 7.25 at calving in each farm. Compared to other farms, cows in farm II that fed the greatest positive DCAD had the lowest concentration of serum Ca, the highest concentration of serum PTH, and the greatest urine pH at calving (p < 0.05). However, there was not significant difference in serum 1,25-dihydroxy-vitamin D and hydroxyproline concentration of the cows among three farms. This is the first study to confirm that hypocalcemia is very prevalent at calving in Chinese dairy farms, and the high positive DCAD is a major risk factor that results in hypocalcemia at calving, which may reduce ability of the cow to maintain Ca homeostasis.
Pathophysiological elevation of intracellular calcium concentration ($[Ca^{2+}]_1$) in the neuron has been considered as an important responsible factor in the neuronal cell damages. However the mechanism of increase of $[Ca^{2+}]_1$ and the relationship between $[Ca^{2+}]_1$ level and cytotocixity have not been fully demonstrated. In the present study, real-time alteration of $[Ca^{2+}]_1$and cellular response (cell damages) in the pheochromocytoma cells (PC12) stimulated by glutamate were investigated. Glutamate dose dependently decreased cell viability determined propidium iodide fluorescence method and morphology change. Conversely related with cell damages, glutamate dose dependently increased the level of[Ca$^{2+}$]$_{i}$ . To investigate the mechanism of glutamate-induced increase of $[Ca^{2+}]_1$,$[Ca^{2+}]_1$, was first measured in the cell cultured in calcium free media and in the presence of dantrolene, an inhibitor of calcium release from ryanodine receptor located in endoplasmic reticulum (ER). Similar to the increase$[Ca^{2+}]_1$ in the calcium-containing media, glutamate dose dependently increased $[Ca^{2+}]_1$ in the cell cultured in free calcium media. However pretreatment (2 hr) with 20~50 $\mu\textrm{M}$ dantrolene substantial lowered glutamate-induced increase of $[Ca^{2+}]_1$, suggesting that release of calcium from ER may be major sourse of increase of $[Ca^{2+}]_1$ in PC12 cells. Dantrolene-induced inhibition of $[Ca^{2+}]_1$ resulted in recovery of cytotoxicity by glutamate. Relevance of N-methy-D-aspartate (NMDA) receptor, a type of glutamte receptor on glutamate-induced incense of $[Ca^{2+}]_1$,$[Ca^{2+}]_1$ was also determined in the cells pretreated (2 hr) with NMDA receptor antagonist MK-80l. Glutamate-induced increase of $[Ca^{2+}]_1$ was reduced by MK-801 dose dependently. Furthermore, glutamate-induced cytotoxicity was also prevented by MK-80l. These results demonstrate that glutamte increase $[Ca^{2+}]_1$ dose dependently and thereby cause cytotoxicity. The increase of $[Ca^{2+}]_1$ may release from ER, especially through ryanodine receptor and/or through NMDA receptor Alteration of calcium homeostasis through disturbance of ER system and/or calcium influx through NMDA receptor could contribute glutamate-induced cell damages.s.
Stanniocalcin 1 (STC1) is a glycoprotein hormone that is important in the maintenance of calcium and phosphate homeostasis in both fish and mammals. STC1 and its paralog STC2 are expressed in multiple tissues in fishes, although the physiological roles of piscine STCs are still unclear compared with those of mammals. In this study, we cloned olive flounder STC1 (ofSTC1) and ofSTC2 cDNAs into pET28a vector and used E. coli Rosetta (DE3) as the host strain for protein expression. Expression experiments were carried out using isopropyl-$\beta$-D-thiogalactoside (IPTG) and nickel affinity chromatography. We could identify the recombinant proteins as single 29.5 kDa (ofSTC1) and 33.2 kDa (ofSTC2) bands in the insoluble fraction on sodium dodecyl sulfate- polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). These results indicate that ofSTC1 and ofSTC2 were expressed as insoluble proteins in E. coli. Furthermore, the injection of ofSTC1 protein into juvenile tilapia resulted in a decrease of the serum calcium level. These results suggest that the purified fish STC1 and STC2 proteins may be used to elucidate the physiological role of STCs in fishes.
Klotho (KL) is a single transmembrane protein composed of KL1 and KL2 repeats possessing ${\beta}$-glucuronidase activity and maintains calcium homeostasis in physiological state. It has been implicated in pigs that calcium is important for the establishment and maintenance of pregnancy, and our previous study has shown that transient receptor potential vanilloid type 6 (TRPV6), a calcium ion transporter, is predominantly expressed in the uterine endometrium during pregnancy in pigs. However, expression and function of KL in the uterine endometrium has not been determined in pigs. Thus, the present study determined expression and regulation of KL in the uterine endometrium during the estrous cycle and pregnancy in pigs. Real-time RT-PCR analysis showed that levels of KL mRNA decreased between Days 12 to 15 of the estrous cycle, and its expression showed a biphasic manner during pregnancy. KL mRNA was expressed in conceptuses and in chorioallantoic tissues during pregnancy. Explant culture study showed that expression levels of KL were not affected by treatment of steroid hormones or interleukin-1beta during the implantation period. Furthermore, levels of KL mRNA in the uterine endometrium from gilts carrying somatic cell nuclear transfer (SCNT)-derived embryos were significantly lower than those from gilts carrying natural mating-derived embryos on Day 12 of pregnancy. These results exhibited that KL was expressed at the maternal-conceptus interface in a pregnancy status- and stage-specific manner, and its expression was affected by SCNT procedure, suggesting that KL may play an important role in the establishment and maintenance of pregnancy in pigs.
Choi, YunJeong;Yoo, Ji Hyun;Lee, Youngkyun;Bae, Moon Kyoung;Kim, Hyung Joon
Molecules and Cells
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제42권2호
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pp.183-188
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2019
Osteoarthritis (OA) is a naturally occurring, irreversible disorder and a major health burden. The disease is multifactorial, involving both physiological and mechanical processes, but calcium crystals have been associated intimately with its pathogenesis. This study tested the hypothesis that these crystals have a detrimental effect on the differentiation of osteoclasts and bone homeostasis. This study employed an osteoblastosteoclast coculture system that resembles in vivo osteoblastdependent osteoclast differentiation along with $Ca^{2+}$-phosphate-coated culture dishes. The calcium-containing crystals upregulated the expression of RANKL and increased the differentiation of osteoclasts significantly as a result. On the other hand, osteoblast differentiation was unaffected. MicroRNA profiling showed that dual-specificity phosphatases 1 (DUSP1) was associated with the increased RANKL expression. DUSP1 belongs to a family of MAPK phosphatases and is known to inactivate all three groups of MAPKs, p38, JNK, and ERK. Furthermore, knockdown of DUSP1 gene expression suggested that RANKL expression increases significantly in the absence of DUSP1 regulation. Microarray analysis of the DUSP1 mRNA levels in patients with pathological bone diseases also showed that the downregulated DUSP1 expression leads to increased expression of RANKL and consequently to the destruction of the bone observed in these patients. These findings suggest that calcium-containing crystals may play a crucial role in promoting RANKL-induced osteoclastogenesis via DUSP1.
Dioscorea tokoro has long been used in Korean traditional medicine as a pain killer and anti-inflammatory agent. A 53-year-old male who consumed water that had been boiled with raw tubers of D. tokoro as tea presented with numbness and spasm of both hands and feet. Laboratory results showed hypocalcemia, hypoparathyroidism, and vitamin D insufficiency. During his hospital stay, colitis, acute kidney injury, and toxic encephalopathy developed. The patient received calcium gluconate intravenous infusion and oral calcium carbonate with alfacalcidol. His symptoms improved gradually, but hypocalcemia persisted despite the calcium supplementation. We suggest that ingestion of inappropriately prepared D. tokoro can cause symptomatic hypocalcemia in patients with unbalanced calcium homeostasis.
Spinal nerve injury causes mechanical allodynia and structural imbalance of neurotransmission, which were typically associated with calcium overload. Storeoperated calcium entry (SOCE) is considered crucial elements-mediating intracellular calcium homeostasis, ion channel activity, and synaptic plasticity. However, the underlying mechanism of SOCE in mediating neuronal transmitter release and synaptic transmission remains ambiguous in neuropathic pain. Neuropathic rats were operated by spinal nerve ligations. Neurotransmissions were assessed by whole-cell recording in substantia gelatinosa. Immunofluorescence staining of STIM1 with neuronal and glial biomarkers in the spinal dorsal horn. The endoplasmic reticulum stress level was estimated from qRT-PCR. Intrathecal injection of SOCE antagonist SKF96365 dose-dependently alleviated mechanical allodynia in ipsilateral hind paws of neuropathic rats with ED50 of 18 ㎍. Immunofluorescence staining demonstrated that STIM1 was specifically and significantly expressed in neurons but not astrocytes and microglia in the spinal dorsal horn. Bath application of SKF96365 inhibited enhanced miniature excitatory postsynaptic currents in a dosage-dependent manner without affecting miniature inhibitory postsynaptic currents. Mal-adaption of SOCE was commonly related to endoplasmic reticulum (ER) stress in the central nervous system. SKF96365 markedly suppressed ER stress levels by alleviating mRNA expression of C/ EBP homologous protein and heat shock protein 70 in neuropathic rats. Our findings suggested that nerve injury might promote SOCE-mediated calcium levels, resulting in long-term imbalance of spinal synaptic transmission and behavioral sensitization, SKF96365 produces antinociception by alleviating glutamatergic transmission and ER stress. This work demonstrated the involvement of SOCE in neuropathic pain, implying that SOCE might be a potential target for pain management.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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