Jung-Hyun Kim;Minje Kang;Ji-Hye Jung;Seung-Joon Lee;Seok-Ho Hong
Development and Reproduction
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v.26
no.4
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pp.155-163
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2022
Human pluripotent stem cells (hPSCs) can give rise to a vast array of differentiated derivatives, which have gained great attention in the field of in vitro toxicity evaluation. We have previously demonstrated that hPSC-derived alveolar epithelial cells (AECs) are phenotypically and functionally similar to primary AECs and could be more biologically relevant alternatives for assessing the potential toxic materials including in fine dust and cigarette smoking. Therefore, in this study, we employed hPSC-AECs to evaluate their responses to exposure of various concentrations of diesel particulate matter (dPM), cigarette smoke extract (CSE) and nicotine for 48 hrs in terms of cell death, inflammation, and oxidative stress. We found that all of these toxic materials significantly upregulated the transcription of pro-inflammatory cytokines such as IL-1α, IL-β, IL-6, and TNF-α. Furthermore, the exposure of dPM (100 ㎍/mL) strongly induced upregulation of genes related with cell death, inflammation, and oxidative stress compared with other concentrations of CSE and nicotine. These results suggest that hPSC-AECs could be a robust in vitro platform to evaluate pulmotoxicity of various air pollutants and harmful chemicals.
Park, Jung-Min;Chang, Kyung-Hwa;Park, Kwang-Hoon;Choi, Seong-Jin;Lee, Kyuhong;Lee, Jin-Yong;Satoh, Masahiko;Song, Seong-Yu;Lee, Moo-Yeol
Toxicological Research
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v.32
no.4
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pp.353-358
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2016
The generation and collection of cigarette smoke (CS) is a prerequisite for any toxicology study on smoking, especially an in vitro CS exposure study. In this study, the effects on blood and vascular function were tested with two widely used CS preparations to compare the biological effects of CS with respect to the CS preparation used. CS was prepared in the form of total particulate matter (TPM), which is CS trapped in a Cambridge filter pad, and cigarette smoke extract (CSE), which is CS trapped in phosphate-buffered saline. TPM potentiated platelet reactivity to thrombin and thus increased aggregation at a concentration of $25{\sim}100{\mu}g/mL$, whereas 2.5~10% CSE decreased platelet aggregation by thrombin. Both TPM and CSE inhibited vascular contraction by phenylephrine at $50{\sim}100{\mu}g/mL$ and 10%, respectively. TPM inhibited acetylcholine-induced vasorelaxation at $10{\sim}100{\mu}g/mL$, but CSE exhibited a minimal effect on relaxation at the concentration that affects vasoconstriction. Neither TPM nor CSE induced hemolysis of erythrocytes or influenced plasma coagulation, as assessed by prothrombin time (PT) and activated partial thromboplastin time (aPTT). Taken together, CS affects platelet activity and deteriorates vasomotor functions in vitro. However, the effect on blood and blood vessels may vary depending on the CS preparation. Therefore, the results of experiments conducted with CS preparations should be interpreted with caution.
Lee, Jeong-Min;Hwang, Kwon-Taek;Lee, Jong-Moon;Kim, Sun-Ho;Watson, Ronald R.;Park, Kun-Young
Preventive Nutrition and Food Science
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v.9
no.1
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pp.65-70
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2004
Side-stream cigarette smoke (SSCS) is a major component of environmental tobacco smoke. The purpose of this study was to investigate the development of lung injury and lipid peroxidation in the lung and liver of immunodeficient (Nude) mice exposed to acute SSCS (a total 5 hours of exposure). The effects of French maritime bark extract (Pycnogeno $l^{ⓡ}$) supplementation of the mice were also determined. SSCS increased pulmonary resistance and lipid peroxidation in these mice. Pycnogeno $l^{ⓡ}$ supplementation increased vitamin E levels in lung and liver. In addition, Pycnogeno $l^{ⓡ}$ attenuated SSCS-mediated lung injury and lipid peroxidation. It appears that the enhanced resistance against SSCS-induced lung injury and lipid peroxidation may be primarily due to the antioxidant property of Pycnogeno $l^{ⓡ}$ in supplemented mice.
Background: We evaluated the effect of particulate matter (PM) and cigarette smoke extract (CSE) on bronchial epithelial cell survival, as well as oxidative stress and autophagy levels. Moreover, we aimed to assess the effect of the antioxidant N-acetylcysteine (NAC) on the adverse effects of PM and CSE exposure. Methods: Normal human bronchial epithelial cells (BEAS-2B cells) were exposed to urban PM with or without CSE, after which cytotoxic effects, including oxidative stress and autophagy levels, were measured. After identifying the toxic effects of urban PM and CSE exposure, the effects of NAC treatment on cell damage were evaluated. Results: Urban PM significantly decreased cell viability in a concentration-dependent manner, which was further aggravated by simultaneous treatment with CSE. Notably, pretreatment with NAC at 10 mM for 1 hour reversed the cytotoxic effects of PM and CSE co-exposure. Treatment with 1, 5, and 10 mM NAC was shown to decrease reactive oxygen species levels induced by exposure to both PM and CSE. Additionally, the autophagy response assessed via LC3B expression was increased by PM and CSE exposure, and this also attenuated by NAC treatment. Conclusion: The toxic effects of PM and CSE co-exposure on human bronchial epithelial cells, including decreased cell viability and increased oxidative stress and autophagy levels, could be partly prevented by NAC treatment.
Seo, Cho Rong;Ha, Tae Hyun;Moon, Ji Young;Kim, Jeong Mi;Park, Byoung Kwon;Lee, Ji Won;Park, Jin Oh;Shin, Jin Hee
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.44
no.2
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pp.111-116
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2018
In cosmetics market, anti-pollution products recently come up with new solution for skin health. Environmental oxidation mechanisms are realized as bio-marker of atmospheric pollution upon skin by environmental pollutant such as ozone, UV rays, particulate matter (PM) as well as cigarette smoke. The exposure of cigarette smoke directly or indirectly causes the oxidation of the stratum corneum skin lipids, resulting in the conversion of squalene to squalene monohydroperoxide and/or generation of malondialdehyde (MDA) as a product of lipid peroxidation. The aim of this study is to see whether new cosmetics product containing red beet has anti-oxidation effect on skin exposed by cigarette smoke. So as to determine oxidative damage to human skin at biochemical level, each unit area of volar forearms was exposed to cigarette smoke through device (3.3 cm, diameter) for fifteen minutes, then measured MDA using standardized TBARS assay kit. Compared to negative control (untreated and unexposed area), the level of MDA was significantly increased at positive control (untreated and exposed area) more than 3.7 times, indicating the pollutant induced-oxidative damage on the skin barrier. Whereas, the pre-applied area with the cosmetics products containing red beet revealed a decrease of 25% compared with positive control. As reports, these data demonstrated that cigarette smoke induce peroxidation of stratum corneum skin lipids. Conclusively, we suggest that anti-pollution effect of the cosmetics product containing red beet is beneficial to prevent the oxidation of skin lipids by atmospheric pollution.
Chung, Min Kyung;Lee, Seok Jeong;Kim, Mi Yeon;Lee, Jin Hwa;Chang, Jung Hyun;Sim, Sung Shin;Ryu, Yon Ju
Tuberculosis and Respiratory Diseases
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v.76
no.4
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pp.188-191
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2014
Acute eosinophilic pneumonia (AEP) is a disease characterized by an acute febrile onset, eosinophilia in bronchoalveolar lavage fluid, and a dramatic response to corticosteroids. Although many studies have reported a close relationship between direct cigarette smoking and AEP, few studies have identified an association between passive smoking and AEP. Here, we report a case of AEP in a 19-year-old female with cough, fever, and dyspnea after 4 weeks of intense exposure to secondhand smoke for 6 to 8 hours a day in an enclosed area.
Oxidants in environment or cigarette smoke are known to be implicated in the oxidative damages of pulmonary system. Such cellular damages are prevented by the presence of adequate levels of antioxidants in the tissue. In the present study, we investigated the influences of smoking duration and concentration of smoke on lung antioxidant defense in rats. Subchronic exposure of rats to smoke generated from 6 cigarettes per day for 90 days caused the activities of catalase and superoxide dismutase (SOD) to increase. However, glutathione peroxidase (GP-Xase) was not significantly changed. Total sulfhydryl compounds (Total-SH) in the lung homogenates from the rats inhaled with cigarette smoke for 15 days was decreased by 44% , thereafter it was returned to the level of normal rats. On the contrary, when rats were daily exposed to a different concentration of smoke generated from 1 to 20 cigarettes per day for 15 days, the activity of catalase was increased gradually with dose, but total SOD activity was increased only in the rats of low dose groups less than 5 cigarettes. Three types of SOD (one Cu, Zn-SOD with pI 4.9, and two Zn-SOD with pI 4.7 and 7.9)were detected in the lung homogenates and Zn-SOD with pI 4.7 was the major and cigarette-smoke inducible form. These results indicate that the protection of lung against oxidants from cigarette smoke seems to be accomplished by the induction of catalase and SOD, especially a cyanide resistant Zn-SOD with pI 4.f, following the consumption of antioxidants such as GSH in the beginning of inhalation period.
Allergic asthma is one of the most enduring diseases of the airway. The T-helper cells and regulatory T-cells are critically involved in inflammatory responses, mucus hypersecretion, airway remodelling and in airway hyper-responsiveness. Cigarette smoke (CS) has been found to aggravate inflammatory responses in asthma. Though currently employed drugs are effective, associated side effects demand identification and development of novel drugs with negligible or no adverse effects. Rutin, plant-derived flavonoid has been found to possess antioxidant and anti-inflammatory effects. We investigated the ability of rutin to modulate T-cells and inhibit inflammation in experimentally-induced asthma in cigarette smoke exposed mice. Separate groups of neonatal mice were exposed to CS for 10 days from post-natal days 2 to 11. After 2 weeks, the mice were sensitized and challenged with ovalbumin (OVA). Treatment group were given rutin (37.5 or 75 mg/kg body weight) during OVA sensitization and challenge. Rutin treatment was found to significantly inhibit cellular infiltration in the airways and Th2 and Th17 cytokine levels as well. Flow cytometry revealed effectively raised $CD4^+CD25^+Fox3^+$ Treg cells and supressed Th17 cell population on rutin treatment. Airway hyper-responsiveness observed following CS and OVA challenge were inhibited by rutin. $NF-{\kappa}B$ and iNOS, chief regulators of inflammatory responses robustly activated by CS and OVA were down-regulated by rutin. Rutin also inhibited the expression of matrix metalloproteinase 9, thereby aiding in prevention of airway remodelling in asthma thereby revealing to be a potent candidate in asthma therapy.
Objectives: We examined the prevalence of tobacco use and exposure to secondhand smoke among middle-school students in Korea using the Global Youth Tobacco Survey (GYTS) in 2013. Methods: The GYTS in Korea was conducted between July and August 2013 by the Korea Centers for Disease Control and Prevention. Data were collected using a self-administered anonymous questionnaire from a nationally representative sample of middle-school students aged 13-15 years in sampled classrooms. Results: The GYTS in Korea was completed by 4235 students aged 13-15 years in 43 middle schools. Approximately one in five of the students (17.8%) reported that they had tried cigarettes in the past, while 5.2% reported currently being cigarette smokers. Current cigarette smoking was higher in boys (7.5%) than in girls (2.6%). Of the students, 29.7% had been exposed to secondhand smoke at home, 47.4% inside enclosed public places, and 53.9% in outdoor public places. Of the current cigarette smokers, 25.7% bought their cigarettes from a store despite a law prohibiting this. Additionally, 58.0% of students noticed point-of-sale tobacco advertisements or promotions, 66.8% of current cigarette smokers wanted to stop smoking, and 70.9% of students had been taught about the dangers of tobacco use in school. Conclusions: These findings provide an opportunity to develop, implement, and evaluate a comprehensive tobacco control policy. The results suggest that youth have relatively easy access to cigarettes and are regularly exposed to secondhand smoke in public places, as well as to point-of-sale tobacco advertisements and promotions. Strict enforcement of the ban on tobacco sales to youth, expanding smoke-free areas, and advertising bans are needed to reduce tobacco use among youth.
Jeong-Won Kim;Jin-Hwa Kim;Chang-Yeop Kim;Ji-Soo Jeong;Je-Won Ko;Tae-Won Kim
Journal of Ginseng Research
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v.48
no.2
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pp.181-189
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2024
Background: Cigarette smoke is generally accepted as a major contributor to chronic obstructive pulmonary disease (COPD), which is characterized by emphysematous lesions. In this study, we investigated the protective effects of Korean Red Ginseng (KRG) against cigarette smoke condensate (CSC)-induced emphysema. Methods: Mice were instilled with 50 mg/kg of CSC intranasally once a week for 4 weeks, KRG was administered to the mice once daily for 4 weeks at doses of 100 or 300 mg/kg, and dexamethasone (DEX, positive control) was administered to the mice once daily for 2 weeks at 3 mg/kg. Results: KRG markedly decreased the macrophage population in bronchoalveolar lavage fluid and reduced emphysematous lesions in the lung tissues. KRG suppressed CSC-induced apoptosis as revealed by terminal deoxynucleotidyl transferase deoxyuridine triphosphate nick-end labeling staining and Caspase 3 immunohistochemistry. Additionally, KRG effectively inhibited CSC-mediated activation of Bcl-2-associated X protein/Caspase 3 signaling, followed by the induction of cell survival signaling, including vascular endothelial growth factor/phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B in vivo and in vitro. The DEX group also showed similar improved results in vivo and in vitro. Conclusion: Taken together, KRG effectively inhibits macrophage-mediated emphysema induced by CSC exposure, possibly via the suppression of pro-apoptotic signaling, which results in cell survival pathway activation. These findings suggest that KRG has therapeutic potential for the prevention of emphysema in COPD patients.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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