Choi, Jong Seob;Piao, Yunxian;Kim, Kyung Hoon;Seo, Tae Seok
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.274.1-274.1
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2013
We report the circumferential alignment of human aortic smooth muscle cells (HASMCs) in an orthogonally micropatterned circular microfluidic channel to form an in vivo-like smooth muscle cell layer. To realize a biomimetic smooth muscle cell layer which is aligned perpendicular to the axis of blood vessel, we first fabricated a half-circular polydimethylsiloxane (PDMS) microchannel by soft lithography using a convex PDMS mold. The orthogonally micro wrinkle patterns were generated inside the half-circular microchannel by stretching-releasing operation under UV irradiation. Upon UV treatment with uniaxial 40 % stretch of a PDMS substrate and releasing process, the microwrinkle patterns perpendicular to the axial direction of the circular microchannel were generated, which could guide the circumferential alignment of HASMCs successfully during cultivation. The analysis of orientation angle, shape index, and contractile protein marker expression indicates that the cultured HASMCs revealed the in vivo-like cell phenotype. Finally, we produced circular microchannels by bonding two half-circular microchannels, and cultured the HASMCs circumferentially with high alignment and viability for 5 days. These results are the first demonstration for constructing an in vivo-like 3D smooth muscle cell layer in the circular microfluidic channel which can provide novel bioassay platforms for in-depth study of HASMC biology and vascular function.
Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a life-threatening disorder worldwide. Fibroblast growth factor 21 (FGF21) was shown to display a high level in the plasma of patients with AAA; however, its detailed functions underlying AAA pathogenesis are unclear. An in vitro AAA model was established in human aortic vascular smooth muscle cells (HASMCs) by angiotensin II (Ang-II) stimulation. Cell counting kit-8, wound healing, and Transwell assays were utilized for measuring cell proliferation and migration. RT-qPCR was used for detecting mRNA expression of FGF21 and activating transcription factor 4 (ATF4). Western blotting was utilized for assessing protein levels of FGF21, ATF4, and markers for the contractile phenotype of HASMCs. ChIP and luciferase reporter assays were implemented for identifying the binding relation between AFT4 and FGF21 promoters. FGF21 and ATF4 were both upregulated in Ang-II-treated HASMCs. Knocking down FGF21 attenuated Ang-II-induced proliferation, migration, and phenotype switch of HASMCs. ATF4 activated FGF21 transcription by binding to its promoter. FGF21 overexpression reversed AFT4 silencing-mediated inhibition of cell proliferation, migration, and phenotype switch. ATF4 transcriptionally upregulates FGF21 to promote the proliferation, migration, and phenotype switch of Ang-II-treated HASMCs.
Dan Zhou;Hae Chan Ha;Goowon Yang;Ji Min Jang;Bo Kyung Park;Bo Kyung Park;In Chul Shin;Dae Kyong Kim
BMB Reports
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v.56
no.8
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pp.445-450
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2023
The development of atherosclerotic cardiovascular disease is associated with the phenotypic switching of vascular smooth muscle cells (SMCs) from a contractile to a synthetic state, leading to cell migration and proliferation. Platelet-derived growth factor-BB (PDGF-BB) modulates this de-differentiation by initiating a number of biological processes. In this study, we show that gene expression of hyaluronic acid (HA) and proteoglycan link protein 1 (HAPLN1) was upregulated during differentiation of human aortic SMCs (HASMCs) into a contractile state, but downregulated upon during PDGF-BB-induced dedifferentiation. This is the first study showing that the treatment of HASMCs with full-length recombinant human HAPLN1 (rhHAPLN1) significantly reversed PDGF-BB-induced decrease in the protein levels of contractile markers (SM22α, α-SMA, calponin, and SM-MHC), and inhibited the proliferation and migration of HASMCs induced by PDGF-BB. Furthermore, our results show that rhHAPLN1 significantly inhibited the phosphorylation of FAK, AKT, STAT3, p38 MAPK and Raf mediated by the binding of PDGF-BB to PDGFRβ. Together, these results indicated that rhHAPLN1 can suppress the PDGF-BB-stimulated phenotypic switching and subsequent de-differentiation of HASMCs, highlighting its potential as a novel therapeutic target for atherosclerosis and other vascular diseases.
Park, Sun Haeng;Koo, Hyun Jung;Sung, Yoon Young;Kim, Ho Kyoung
BMB Reports
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v.46
no.7
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pp.352-357
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2013
Atherosclerosis, which manifests as acute coronary syndrome, stroke, and peripheral arterial diseases, is a chronic inflammatory disease of the arterial wall. Prunella vulgaris, a perennial herb with a worldwide distribution, has been used as a traditional medicine in inflammatory disease. Here, we investigated the effects of P. vulgaris ethanol extract on TNF-${\alpha}$-induced inflammatory responses in human aortic smooth muscle cells (HASMCs). We found that P. vulgaris ethanol extract inhibited adhesion of monocyte/macrophage-like THP-1 cells to activated HASMCs. It also decreased expression of intercellular adhesion molecule-1, vascular cell adhesion molecule-1, E-selectin and ROS, No production in TNF-${\alpha}$-induced HASMCs and reduced NF-${\kappa}B$ activation. Furthermore, P. vulgaris extract suppressed TNF-${\alpha}$-induced phosphorylation of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) and extracellular signal-regulated kinase (ERK). These results demonstrate that P. vulgaris possesses anti-inflammatory properties and can regulate TNF-${\alpha}$-induced expression of adhesion molecules by inhibiting the p38 MAPK/ERK signaling pathway.
Periodontal disease, a form of chronic inflammatory bacterial infectious disease, is known to be a risk factor for cardiovascular disease (CVD). Porphyromonas gingivalis has been implicated in periodontal disease and widely studied for its role in the pathogenesis of CVD. A previous study demonstrating that periodontopathic P. gingivalis is involved in CVD showed that invasion of endothelial cells by the bacterium is accompanied by an increase in cytokine production, which may result in vascular atherosclerotic changes. The present study was performed in order to further elucidate the role of P. gingivalis in the process of atherosclerosis and CVD. For this purpose, invasion of human aortic smooth muscle cells (HASMC) by P. gingivalis 381 and its isogenic mutants of KDP150 ($fimA^-$), CW120 ($ppk^-$) and KS7 ($relA^-$) was assessed using a metronidazole protection assay. Wild type P. gingivalis invaded HASMCs with an efficiency of 0.12%. In contrast, KDP150 failed to demonstrate any invasive ability. CW120 and KS7 showed relatively higher invasion efficiencies, but results for these variants were still negligible when compared to the wild type invasiveness. These results suggest that fimbriae are required for invasion and that energy metabolism in association with regulatory genes involved in stress and stringent response may also be important for this process. ELISA assays revealed that the invasive P. gingivalis 381 increased production of the proinflammatory cytokine interleukin (IL)-$1{\beta}$ and the chemotactic cytokines (chemokine) IL (interleukin)-8 and monocyte chemotactic (MCP) protein-1 during the 30-90 min incubation periods (P<0.05). Expression of RANTES (regulation upon activation, normal T cell expressed and secreted) and Toll-like receptor (TLR)-4, a pattern recognition receptor (PRR), was increased in HASMCs infected with P. gingivalis 381 by RT-PCR analysis. P. gingivalis infection did not alter interferon-$\gamma$-inducible protein-10 expression in HASMCs. HASMC nonspecific necrosis and apoptotic cell death were measured by lactate dehydrogenase (LDH) and caspase activity assays, respectively. LDH release from HASMCs and HAMC caspase activity were significantly higher after a 90 min incubation with P. gingivalis 381. Taken together, P. gingivalis invasion of HASMCs induces inflammatory cytokine production, apoptotic cell death, and expression of TLR-4, a PRR which may react with the bacterial molecules and induce the expression of the chemokines IL-8, MCP-1 and RANTES. Overall, these results suggest that invasive P. gingivalis may participate in the pathogenesis of atherosclerosis, leading to CVD.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.20
no.5
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pp.1233-1240
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2006
We have recently demonstrated that Siegesbeckia glabrescens(SG), a herbal medicine, induces apoptosis via nitric oxide(NO) production in human aortic smooth muscle cells(HASMCS). However, the molecular pathways involved in SG-mediated apoptosis are not fully understand. In the present study, we investigated the cellular mechanisms of SG-induced apoptosis in HASMCS. SG induced NO production through inducible nitric oxide synthase(iNOS) induction. The apoptotic effect of SG was attenuated by L-NNA, a NOS inhibitor. In the presence of L-NNA, the degradation of procaspase-3 by SG was inhibited. SG treatment induced a decrease in Bcl-2 expression but did not affect the expression of Bax. In addition, SG treatment evoked both down-regulation of PKC ${\alpha}$ and inhibition of PKC ${\alpha}$ phosphorylation. These downregulations were reversed by addition of L-NNA. It seems likely to De a downregulation of PKC${\alpha}$ due to long term treatment with PMA. Taken together, these results suggest that apoptotic effects of SG may be due to NO production via iNOS mRNA expression. Furthermore, Bcl-2 and PKC${\alpha}$ downregulation, and caspase-3 activation may be involved in the mechanisms for apoptotic effects by SG.
The objective of this study was to examine the effect of 7 traditional Korean formulations (7TKFs) on intimal thickening of rat carotid artery injured by balloon catheter in vivo and on the proliferation of human smooth muscle cells (HASMCs) and secretion of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) in vitro. 7TKFs (400 mg/kg) were administered orally for 4 weeks from the day of balloon injury in the rats. HASMC proliferation was assessed by 3-(4,5-dimethylthiazol-2)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay while enzymatic action of MMP-2 was carried out by gelatin zymography. Among 7TKFs, Samhwang-sasim-tang (SST), Banha-sasim-tang (BST) and Kegi-honghwa-tang (KHT) significantly reduced the intimal thickening by suppressing HASMC proliferation and MMP-2 expression in both extracellular and intracellular levels. Thus, the results suggest that SST, BST and KHT can be considered as a therapeutic value in the prevention of atherosclerosis because restenosis after PTCA (percutaneous transluminal coronary angioplasty) is supposed to be 'accelerated atherosclerosis'.
Kim, Tae-Ho;Lee, Dong Gil;Kim, Young-Ae;Lee, Byung Ho;Yi, Kyu Yang;Jung, Yi-Sook
Biomolecules & Therapeutics
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v.25
no.3
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pp.308-314
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2017
Urotensin II (UII) is a mitogenic and hypertrophic agent that can induce the proliferation of vascular cells. UII inhibition has been considered as beneficial strategy for atherosclerosis and restenosis. However, currently there is no therapeutics clinically available for atherosclerosis or restenosis. In this study, we evaluated the effects of a newly synthesized UII receptor (UT) antagonist, KR-36996, on the proliferation of SMCs in vitro and neointima formation in vivo in comparison with GSK-1440115, a known potent UT antagonist. In primary human aortic SMCs (HASMCs), UII (50 nM) induced proliferation was significantly inhibited by KR-36996 at 1, 10, and 100 nM which showed greater potency ($IC_{50}$: 3.5 nM) than GSK-1440115 ($IC_{50}$: 82.3 nM). UII-induced proliferation of HASMC cells was inhibited by U0126, an ERK1/2 inhibitor, but not by SP600125 (inhibitor of JNK) or SB202190 (inhibitor of p38 MAPK). UII increased the phosphorylation level of ERK1/2. Such increase was significantly inhibited by KR-36996. UII-induced proliferation was also inhibited by trolox, a scavenger for reactive oxygen species (ROS). UII-induced ROS generation was also decreased by KR-36996 treatment. In a carotid artery ligation mouse model, intimal thickening was dramatically suppressed by oral treatment with KR-36996 (30 mg/kg) which showed better efficacy than GSK-1440115. These results suggest that KR-36996 is a better candidate than GSK-1440115 in preventing vascular proliferation in the pathogenesis of atherosclerosis and restenosis.
Cynanchum wilfordii Radix (CWR), Arctium lappa L (ALL), and Dioscorea opposite (DO) have been known to improve blood lipid profile, blood pressure, and inflammation. To find the optimal combination ratio of CWR, ALL, and DO in terms of vascular health improvement, we compared the effects of various combinations on gene expression of Vascular cell adhesion protein 1 (VCAM-1) in human aortic smooth muscle cells (HASMC). VCAM-1 mediates endothelial leukocyte adhesion and is upregulated in atherosclerosis. Cells was stimulated by TNF-α (10 ng/㎖, 2h) and treated with various combinations for 24 h. A combination (CADM5, CWR:ALL:DO = 2:1:1) showed the strongest suppression of VCAM-1 so that CADM5 was chosen for further experiments. We performed cell viability test with CADM5 (0, 3.125, 12.5, 25, 50, and 100 ㎍/㎖) and no cytotoxicity was found. We also investigated the effect of CADM5 on protein expression of VCAM-1, ICAM-1, Nrf-2, and HO-1 using western blotting. We found that CADM5 diminished the expression of VCAM-1 and increased the expression of Nrf-2 and HO-1. Therefore, we concluded that CADM5 (CWR:ALL:DO = 2:1:1) effectively improves vascular health by regulating the expression of VCAM-1.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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