Objective: The aim of this study was to investigate the protective effect of wheat phytase as a structural decomposer of inflammatory nucleotides, extracellular adenosine triphosphate (ATP), and uridine diphosphate (UDP) on HT-29 cells. Methods: Phosphatase activities of wheat phytase against ATP and UDP was investigated in the presence or absence of inhibitors such as L-phenylalanine and L-homoarginine using a Pi Color Lock gold phosphate detection kit. Viability of HT-29 cells exposed to intact- or dephosphorylated-nucleotides was analyzed with an EZ-CYTOX kit. Secretion levels of pro-inflammatory cytokines (IL-6 and IL-8) in HT-29 cells exposed to substrate treated with or without wheat phytase were measured with enzyme-linked immunosorbent assay kits. Activation of caspase-3 in HT-29 cells treated with intact ATP or dephosphorylated-ATP was investigated using a colorimetric assay kit. Results: Wheat phytase dephosphorylated both nucleotides, ATP and UDP, in a dose-dependent manner. Regardless of the presence or absence of enzyme inhibitors (L-phenylalanine and L-homoarginine), wheat phytase dephosphorylated UDP. Only L-phenylalanine inhibited the dephosphorylation of ATP by wheat phytase. However, the level of inhibition was less than 10%. Wheat phytase significantly enhanced the viability of HT-29 cells against ATP- and UDP-induced cytotoxicity. Interleukin (IL)-8 released from HT-29 cells with nucleotides dephosphorylated by wheat phytase was higher than that released from HT-29 cells with intact nucleotides. Moreover, the release of IL-6 was strongly induced from HT-29 cells with UDP dephosphorylated by wheat phytase. HT-29 cells with ATP degraded by wheat phytase showed significantly (13%) lower activity of caspase-3 than HT-29 cells with intact ATP. Conclusion: Wheat phytase can be a candidate for veterinary medicine to prevent cell death in animals. In this context, wheat phytase beyond its nutritional aspects might be a novel and promising tool for promoting growth and function of intestinal epithelial cells under luminal ATP and UDP surge in the gut.
This review provides an overview of dietary nucleotides as an alternative to in-feed antibiotics for weaning pigs. Dietary nucleotides are composed of DNA or RNA molecules and are normally contained in protein-rich feed ingredient, brewer's yeast, yeast extract, and milk. Weaning pigs are suffering from several stresses, such as environmental challenges (i.e. crowding, transportation, and feeding). Such stressors can damage the intestinal epithelium and cause an invasion by Escherichia coli, secondary inflammatory responses, and post weaning diarrhea. To overcome weaning disorder, people often use antibiotics which reduce symptoms and boost growth performance. However, since antibiotics were banned due to concerns of antibiotic resistant bacteria, researchers are studying alternative materials to antibiotics. Dietary nucleotides are one of the alternative materials for replacing antibiotics and can be used in abnormal conditions, such as weaning diarrhea, low digestibility, and disease condition. Nucleotides have substances that have important roles in cell division and cell growth, affecting growth performance, intestinal condition, and immunological effect at the weaning stage. However, nucleotides' composition is very different between sources and this aspect makes it difficult to utilize nucleotides at the weaning stage. Therefore, this review paper focuses on i) the characteristics and functions of dietary nucleotides and ii) the effect of dietary nucleotides on the growth performance and immune system of pigs.
Silwal, Prashanta;Lim, Kyu;Heo, Jun-Young;Park, Jong IL;Namgung, Uk;Park, Seung-Kiel
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.22
no.4
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pp.379-389
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2018
A nucleobase adenine is a fundamental component of nucleic acids and adenine nucleotides. Various biological roles of adenine have been discovered. It is not produced from degradation of adenine nucleotides in mammals but produced mainly during polyamine synthesis by dividing cells. Anti-inflammatory roles of adenine have been supported in IgE-mediated allergic reactions, immunological functions of lymphocytes and dextran sodium sulfate-induced colitis. However adenine effects on Toll-like receptor 4 (TLR4)-mediated inflammation by lipopolysaccharide (LPS), a cell wall component of Gram negative bacteria, is not examined. Here we investigated anti-inflammatory roles of adenine in LPS-stimulated immune cells, including a macrophage cell line RAW264.7 and bone marrow derived mast cells (BMMCs) and peritoneal cells in mice. In RAW264.7 cells stimulated with LPS, adenine inhibited production of pro-inflammatory cytokines $TNF-{\alpha}$ and IL-6 and inflammatory lipid mediators, prostaglandin $E_2$ and leukotriene $B_4$. Adenine impeded signaling pathways eliciting production of these inflammatory mediators. It suppressed $I{\kappa}B$ phosphorylation, nuclear translocation of nuclear factor ${\kappa}B$ ($NF-{\kappa}B$), phosphorylation of Akt and mitogen activated protein kinases (MAPKs) JNK and ERK. Although adenine raised cellular AMP which could activate AMP-dependent protein kinase (AMPK), the enzyme activity was not enhanced. In BMMCs, adenine inhibited the LPS-induced production of $TNF-{\alpha}$, IL-6 and IL-13 and also hindered phosphorylation of $NF-{\kappa}B$ and Akt. In peritoneal cavity, adenine suppressed the LPS-induced production of $TNF-{\alpha}$ and IL-6 by peritoneal cells in mice. These results show that adenine attenuates the LPS-induced inflammatory reactions.
Kim, Jeung-Il;Kim, Hye-Young;Kim, Sun-Mi;Lee, Sae-A;Son, Yong-Hae;Eo, Seong-Kug;Rhim, Byung-Yong;Kim, Koanhoi
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.15
no.1
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pp.31-36
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2011
To understand the roles of purinergic receptors and cellular molecules below the receptors in the vascular inflammatory response, we determined if extracellular nucleotides up-regulated chemokine expression in vascular smooth muscle cells (VSMCs). Human aortic smooth muscle cells (AoSMCs) abundantly express $PSY_1$, $PSY_6$, and $PSY_{11}$ receptors, which all respond to extracellular nucleotides. Exposure of human AoSMCs to $NAD^+$, an agonist of the human $PSY_{11}$ receptor, and $NADP^+$ as well as ATP, an agonist for $PSY_1$ and $PSY_{11}$ receptors, caused increase in chemokine (C-C motif) ligand 2 gene (CCL2) transcript and CCL2 release; however, UPT did not affect CCL2 expression. CCL2 release by $NAD^+$ and $NADP^+$ was inhibited by a concentration dependent manner by suramin, an antagonist of P2-purinergic receptors. $NAD^+$ and $NADP^+$ activated protein kinase C and enhanced phosphorylation of mitogen-activated protein kinases and Akt. $NAD^+$- and $NADP^+$-mediated CCL2 release was significantly attenuated by SP6001250, U0126, LY294002, Akt inhibitor IV, RO318220, GF109203X, and diphenyleneiodium chloride. These results indicate that extracellular nucleotides can promote the proinflammatory VSMC phenotype by up-regulating CCL2 expression, and that multiple cellular elements, including phosphatidylinositol 3-kinase, Akt, protein kinase C, and mitogen-activated protein kinases, are involved in that process.
Innate immune responses are primary, relatively limited, and specific responses to numerous pathogens and toxic molecules. Protein expression involved in these innate responses must be tightly regulated at both transcriptional level and post-transcriptional level to avoid the development of excessive inflammation that can be potentially harmful to the host. MicroRNAs are small noncoding RNAs (∼22 nucleotides [nts]) that participate in the regulation of numerous physiological responses by targeting specific messenger RNAs to suppress their translation. Recent work has shown that several negative regulators of transcription including microRNAs play important roles in inhibiting the exacerbation of inflammatory responses and in the maintenance of immunological homeostasis. This emerging research area will provide new insights on how microRNAs regulate innate immune signaling. It might show that dysregulation of microRNA synthesis is associated with the pathogenesis of inflammatory and infectious diseases. In this review, we focused on miR-146 and miR-125 and described the roles these miRNAs in modulating innate immune signaling. These microRNAs can control inflammatory responses and the outcomes of pathogenic infections.
Park, Tae-Hyun;Jung, Hyun-Ah;Choi, Jae-Sue;Chung, Hae-Young
Proceedings of the PSK Conference
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2002.10a
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pp.318.3-319
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2002
Peroxynitrite(ONOO-), formed from the reaction of superoxide(O2-) and nitric oxide(NO), is a potent oxidant that contributes to oxidation of various cellular constituents including lipids. amino acids, sulphydryls and nucleotides. It can cause cellular injury such as DNA fragmentation and apoptotic cell death. Also. the toxicity of ONOO- has been reported to be involved in inflammatory and nurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease. and atherosclerosis. (omitted)
Glycyrrhiza glabra is a well-known medicinal herb that grows in various parts of the world and glabridin is a major chemical compound that is found in the root extract of Glycyrrhiza glabra. Glabridin is a natural compound known to have antioxidant, anti-inflammatory, anti-atherogenic, anti-osteoporotic and skin-whitening. In this study, we investigated if glabridin inhibited platelet aggregation and thrombus formation. We observed that glabridin inhibited collagen-induced platelet aggregation and suppressed signal transduction molecules such as phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K), Akt, glycogen synthase kinase-3α/β (GSK-3α/β), SYK, cytosolic phospholipase A2, and p38 expression. In addition, glabridin suppressed thromboxane A2 generation and thrombin-induced clot retraction. Taken together, glabridin showed strong antiplatelet effects and may be used to block thrombosis- and platelet-mediated cardiovascular diseases.
Park, Sung Nam;Son, Young Woo;Choi, Eun Joo;You, Hyung-Keun;Kim, Min Seuk
International Journal of Oral Biology
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v.43
no.4
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pp.223-230
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2018
Exosomes are Nano-sized lipid vesicles secreted from mammalian cells containing diverse cellular materials such as proteins, lipids, and nucleotides. Multiple lines of evidence indicate that in saliva, exosomes and their contents such as microRNAs (miRNAs) mediate numerous cellular responses upon delivery to recipient cells. The objective of this study was to characterize the different expression profile of exosomal miRNAs in saliva samples, periodically isolated from a single periodontitis patient. Unstimulated saliva was collected from a single patient over time periods for managing periodontitis. MicroRNAs extracted from each phase were investigated for the expression of exosomal miRNAs. Salivary exosomal miRNAs were analyzed using Affymetrix miRNA arrays and prediction of target genes and pathways for its different expression performed using DIANA-mirPath, a web-based, computational tool. Following the delivery of miRNA mimics (hsa-miR-4487, -4532, and -7108-5p) into human gingival fibroblasts, the expression of pro-inflammatory cytokines and activation of the MAPK pathway were evaluated through RT-PCR and western blotting. In each phase, 13 and 43 miRNAs were found to be differently expressed $({\mid}FC{\mid}{\geq}2)$. Among these, hsa-miR-4487 $({\mid}FC{\mid}=9.292005)$ and has-miR-4532 $({\mid}FC{\mid}=18.322697)$ were highly up-regulated in the clinically severe phase, whereas hsa-miR-7108-5p $({\mid}FC{\mid}=12.20601)$ was strongly up-regulated in the clinically mild phase. In addition, the overexpression of miRNA mimics in human gingival fibroblasts resulted in a significant induction of IL-6 mRNA expression and p38 phosphorylation. The findings of this study established alterations in salivary exosomal miRNAs which are dependent on the severity of periodontitis and may act as potential candidates for the treatment of oral inflammatory diseases.
The intestinal environment plays a critical role in maintaining swine health. Many factors such as diet, microbiota, and host intestinal immune response influence the intestinal environment. Intestinal alkaline phosphatase (IAP) is an important apical brush border enzyme that is influenced by these factors. IAP dephosphorylates bacterial lipopolysaccharides (LPS), unmethylated cytosine-guanosine dinucleotides, and flagellin, reducing bacterial toxicity and consequently regulating toll-like receptors (TLRs) activation and inflammation. It also desphosphorylates extracellular nucleotides such as uridine diphosphate and adenosine triphosphate, consequently reducing inflammation, modulating, and preserving the homeostasis of the intestinal microbiota. The apical localization of IAP on the epithelial surface reveals its role on LPS (from luminal bacteria) detoxification. As the expression of IAP is reported to be downregulated in piglets at weaning, LPS from commensal and pathogenic gram-negative bacteria could increase inflammatory processes by TLR-4 activation, increasing diarrhea events during this phase. Although some studies had reported potential IAP roles to promote gut health, investigations about exogenous IAP effects or feed additives modulating IAP expression and activity yet are necessary. However, we discussed in this paper that the critical assessment reported can suggest that exogenous IAP or feed additives that could increase its expression could show beneficial effects to reduce diarrhea events during the post weaning phase. Therefore, the main goals of this review are to discuss IAP's role in intestinal inflammatory processes and present feed additives used as growth promoters that may modulate IAP expression and activity to promote gut health in piglets.
Han Seo;Hyun-Chae Lee;Ki Chul Lee;Doosik Kim;Jiwook Kim;Donghee Kang;Hyung-Joo Chung;Hee-Jae Cha;Jeongtae Kim;Kyoung Seob Song
Molecules and Cells
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v.46
no.11
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pp.700-709
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2023
Mucus hyperproduction and hypersecretion are observed often in respiratory diseases. MUC8 is a glycoprotein synthesized by epithelial cells and generally expressed in the respiratory track. However, the physiological mechanism by which extracellular nucleotides induce MUC8 gene expression in human airway epithelial cells is unclear. Here, we show that UTP could induce MUC8 gene expression through P2Y2-PLCβ3-Ca2+ activation. Because the full-length cDNA sequence of MUC8 has not been identified, a specific siRNA-MUC8 was designed based on the partial cDNA sequence of MUC8. siRNA-MUC8 significantly increased TNF-α production and decreased IL-1Ra production, suggesting that MUC8 may downregulate UTP/P2Y2-induced airway inflammation. Interestingly, the PDZ peptide of ZO-1 protein strongly abolished UTP-induced TNF-α production and increased IL-1Ra production and MUC8 gene expression. In addition, the PDZ peptide dramatically increased the levels of UTP-induced ZO proteins and TEER (trans-epithelial electrical resistance). These results show that the anti-inflammatory mucin MUC8 may contribute to homeostasis, and the PDZ peptide can be a novel therapeutic candidate for UTP-induced airway inflammation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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