Lee, Sang Hyub;Jung, Bong-Kwang;Park, Jae-Hwan;Shin, Eun-Hee;Chai, Jong-Yil
Parasites, Hosts and Diseases
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제52권3호
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pp.273-280
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2014
The changing patterns of goblet cell hyperplasia, intestinal epithelial cell turnover, and intestinal motility were studied in ICR and C57BL/6 mice infected with Gymnophalloides seoi (Digenea: Gymnophallidae). Whereas ICR mice retained G. seoi worms until day 7 post-infection (PI), C57BL/6 mice showed a rapid worm expulsion within day 3 PI. Immunosuppression with Depo-Medrol significantly delayed the worm expulsion in C57BL/6 mice. Goblet cell counts were increased in both strains of mice, peaking at day 1 PI in C57BL/6 mice and slowly increasing until day 7 PI in ICR mice. In C57BL/6 mice infected with G. seoi, newly proliferating intestinal epithelial cells were remarkably increased in the crypt, and the increase was the highest at day 1 PI. However, in ICR mice, newly proliferating intestinal epithelial cells increased slowly from day 1 to day 7 PI. Intestinal motility was increased in G. seoi-infected mice, and its chronological pattern was highly correlated with the worm load in both strains of mice. Meanwhile, immunosuppression of C57BL/6 mice abrogated the goblet cell proliferation, reduced the epithelial cell proliferation, and suppressed the intestinal motility. Goblet cell hyperplasia, increased intestinal epithelial cell turnover, and increased intestinal motility should be important mucosal defense mechanisms in G. seoi-infected C57BL/6 mice.
The gut epithelial barrier, which is composed of the mucosal layer and the intestinal epithelium, has multiple defense mechanisms and interconnected regulatory mechanisms against enteric microbial pathogens. However, many bacterial pathogens have highly evolved infectious stratagems that manipulate mucin production, epithelial cell-cell junctions, cell death, and cell turnover to promote their replication and pathogenicity in the gut epithelial barrier. In this review, we focus on current knowledge about how bacterial pathogens regulate mucin levels to circumvent the epithelial mucus barrier and target cell-cell junctions to invade deeper tissues and increase their colonization. We also describe how bacterial pathogens manipulate various modes of epithelial cell death to facilitate bacterial dissemination and virulence effects. Finally, we discuss recent investigating how bacterial pathogens regulate epithelial cell turnover and intestinal stem cell populations to modulate intestinal epithelium homeostasis.
Objectives : Intestinal epithelial cell damage is closely associated with various intestinal diseases, such as Inflammatory Bowel Disease (IBD), Celiac Disease and Gastroenteritis, and it plays a crucial role in the development and progression of intestinal diseases. Therefore, it is important to develop drugs that target protection of intestinal epithelial cells. Here, we aimed to investigated whether Bambusae Caulis in Liquamen (BCL) against t-BHP induced oxidative stress injury in human intestinal epithelial cells and to explore the underlying molecular mechanism. Methods : In this study, we performed MTT assay, measurement of ROS generation, and immunoblot analysis to determine the cytoprotective efficacy in HT29 cells (human colorectal adenocarinoma cell line with epithelial morphogy). Results : First, we checked that BCL was not cytotoxic up to concentration 30 ㎍/mL in HT29 cells. Then, we confirmed that BCL inhibited t-BHP-induced ROS and cell death. BCL also reversed the expression of proteins associated apoptosis. Next, to confirm the relationship between efficacy of BCL and Nrf2, we conducted experiments using siNrf2. Asresult, the effects of inhibiting ROS production and cell death of BCL was reversed by siNrf2. Conclusion : BCL prevents t-BHP-induced oxidative stress and apoptosis. And the efficacy of BCL is related to Nrf2 activation.
Invasion of enteric bacteria, such as Salmonella and invasive E. coli, into intestinal epithelial cells induces proinflammatory gene responses and finally epithelial cell apoptosis. In this study, we asked whether invasive bacterial infection of human intestinal epithelial cells could upregulate cyclooxygenase-2 (COX-2) gene expression and whether increased COX-2 expression could influence intestinal epithelial cell apoptosis. Expression of COX-2 mRNA and prostaglandin (PG) $E_2$ production were upregulated in HT-29 colon epithelial cells which were infected with S. dublin or invasive E. coli, as examined by quantitative RT-PCR and radioimmunoassay. Inhibition of COX-2 expression and $PGE_2$ production using NS-398, a specific COX-2 inhibitor, showed a significant increase of epithelial cell apoptosis and caspase-3 activation in HT-29 cells infected with invasive bacteria. However, the addition of valerylsalicylate, a specific COX-1 inhibitor, did not change apoptosis in S. dublin-infected HT-29 cells. These results suggest that up regulated COX-2 expression and $PGE_2$ production in response to invasive bacterial infection could contribute to host defense by inhibiting apoptosis of intestinal epithelial cells.
We investigated the effect of bovine lactoferricin (Lfcin-B), a peptide derived from bovine lactoferrin, on activation of intestinal epithelial cells in IEC-6 intestinal cell, and protection against in vivo rotavirus (RV) infection. Treatment with Lfcin-B significantly enhanced the growth of IEC-6 cells and increased their capacity for attachment and spreading in culture plates. Also, Lfcin-B synergistically augmented the binding of IEC-6 cells to laminin, a component of the extracellular matrix (ECM). In the analysis of the intracellular mechanism related to Lfcin-B-induced activation of IEC-6 cells, this peptide upregulated tyrosine-dependent phosphorylation of focal adhesion kinase (FAK) and paxillin, which are intracellular proteins associated with cell adhesion, spreading, and signal transduction during cell activation. An experiment using synthetic peptides with various sequences of amino acids revealed that a sequence of 9 amino acids (FKCRRWQWR) corresponding to 17-25 of the N-terminus of Lfcin-B is responsible for the epithelial cell activation. In an in vivo experiment, treatment with Lfcin-B one day before RV infection effectively prevented RV-induced diarrhea and significantly reduced RV titers in the bowels of infected mice. These results suggest that Lfcin-B plays meaningful roles in the maintenance and repair of intestinal mucosal tissues, as well as in protecting against intestinal infection by RV. Collectively, Lfcin-B is a promising candidate with potential applications in drugs or functional foods beneficial for intestinal health and mucosal immunity.
Huibin Zhu;Jianhong Cao;Xinyi Liang;Meng Luo;Anrong Wang;Ling Hu;Ruliu Li
Journal of Ginseng Research
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제47권1호
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pp.89-96
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2023
Background and aim: Panax ginseng, a key herbal medicine of replenishing Qi and tonifying Spleen, is widely used in the treatment of gastrointestinal diseases in East Asia. In this study, we aim to investigate the potential effects and mechanisms of polysaccharides from P. ginseng (PGP) on intestinal mucosal restitution which is one of the crucial repair modalities during the recovery of mucosal injury controlled by the Ca2+ signaling. Methods: Rat model of intestinal mucosal injury was induced by indomethacin. The fractional cell migration was carried out by immunohistochemistry staining with BrdU. The morphological observations on intestinal mucosal injury were also performed. Intestinal epithelial cell (IEC-6) migration in vitro was conducted by scratch method. Western-blot was adopted to determine the expressions of PLC-𝛾1, Rac1, TRPC1, RhoA and Cav-1. Immunoprecipitation was used to evaluate the levels of Rac1/PLC-𝛾1, RhoA/TRPC1 and Cav-1/TRPC1. Results: The results showed that PGP effectively reduced the assessment of intestinal mucosal injury, reversed the inhibition of epithelial cell migration induced by Indomethacin, and increased the level of Ca2+ in intestinal mucosa in vivo. Moreover, PGP dramatically promoted IEC-6 cell migration, the expression of Ca2+ regulators (PLC-𝛾1, Rac1, TRPC1, Cav-1 and RhoA) as well as protein complexes (Rac1/PLC-𝛾1, Cav-1/TRPC1 and RhoA/TRPC1) in vitro. Conclusion: PGP increases the Ca2+ content in intestinal mucosa partly through controlling the regulators of Ca2+ mobilization, subsequently promotes intestinal epithelial cell migration, and then prevents intestinal mucosal injury induced by indomethacin.
Kim, Young-Hoon;Kim, Sae-Hun;Whang, Kwang-Youn;Kim, Young-Jun;Oh, Se-Jong
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제18권7호
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pp.1278-1285
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2008
The intestinal epithelial cell (IEC) layer of the intestinal tract makes direct contact with a number of microbiota communities, including bacteria known to have deleterious health effects. IECs possess innate protective strategies against pathogenic challenge, which primarily involve the formation of a physicochemical barrier. Intestinal tract mucins are principal components of the mucus layer on epithelial surfaces, and perform a protective function against microbial damage. However, little is currently known regarding the interactions between probiotics/pathogens and epithelial cell mucins. The principal objective of this study was to determine the effects of Lactobacillus on the upregulation of MUC2 mucin and the subsequent inhibition of E. coli O157:H7 attachment to epithelial cells. In the current study, the attachment of E. coli O157:H7 to HT-29 intestinal epithelial cells was inhibited significantly by L. acidophilus A4 and its cell extracts. It is also important to note that the expression of MUC2 mucin was increased as the result of the addition of L. acidophilus A4 cell extracts (10.0 mg/ml), which also induced a significant reduction in the degree to which E. coli O157:H7 attached to epithelial cells. In addition, the mRNA levels of IL-8, IL-1$\beta$, and TNF-$\alpha$ in HT-29 cells were significantly induced by treatment with L. acidophilus A4 extracts. These results indicate that MUC2 mucin and cytokines are important regulatory factors in the immune systems of the gut, and that selected lactobacilli may be able to induce the upregulation of MUC2 mucin and specific cytokines, thereby inhibiting the attachment of E. coli O157:H7.
유산균과 금은화, 발효 금은화는 장누수 증후군과 연관된 장 상피세포 점막 투과성 감소에 대하여 유의한 효과를 나타내었다. 따라서 유산균을 단독으로 사용하는 방법과 유산균을 이용해 발효시킨 금은화를 증가된 장 투과성 및 장내미생물 불균형으로 인한 장누수 증후군과 관련된 일련의 증상들을 치료하고 면역관련 질환 및 만성 염증성 질환에도 응용할 수 있을 것으로 예상되며 이에 대한 앞으로의 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
Ochratoxin A (OTA) is a well-known mycotoxin that causes disease through the ingestion of contaminated food or feed, for example, in the porcine industry. The intestinal epithelium acts as the first barrier against food contamination. We conducted a study on the exposure of the porcine intestinal epithelium to OTA. We used the intestinal porcine epithelial cell line IPEC-J2 as an in vitro model to evaluate the altered molecular mechanisms following OTA exposure. Gene expression profiling revealed that OTA upregulated 782 genes and downregulated 896, totalling 1678 differentially expressed genes. Furthermore, immunofluorescence, quantitative real-time polymerase chain reaction, and western blotting confirmed that OTA damages the tight junction protein ZO-1. Moreover, OTA activated the expression of inflammatory genes (IL-6, IL-8, IL-10, NF-kB, TLR4, and TNF-α). In summary, this study confirmed that OTA alters various molecular mechanisms and has several adverse effects on IPEC-J2 cells.
The mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway controls intestinal epithelial barrier permeability by regulating tight junctions (TJs) and epithelial cells damage. Heme oxygenase-1 (HO-1) and carbon monoxide (CO) protect the intestinal epithelial barrier function, but the molecular mechanism is not yet clarified. MAPK activation and barrier permeability were studied using monolayers of Caco-2 cells treated with tissue necrosis factor α (TNF-α) transfected with FUGW-HO-1 or pLKO.1-sh-HO-1 plasmid. Intestinal mucosal barrier permeability and MAPK activation were also investigated using carbon tetrachloride (CCl4) administration with CoPP (a HO-1 inducer), ZnPP (a HO-1 inhibitor), CO releasing molecule 2 (CORM-2), or inactived-CORM-2-treated wild-type mice and mice with HO-1 deficiency in intestinal epithelial cells. TNF-α increased epithelial TJ disruption and cleaved caspase-3 expression, induced ERK, p38, and JNK phosphorylation. In addition, HO-1 blocked TNF-α-induced increase in epithelial TJs disruption, cleaved caspase-3 expression, as well as ERK, p38, and JNK phosphorylation in an HO-1-dependent manner. CoPP and CORM-2 directly ameliorated intestinal mucosal injury, attenuated TJ disruption and cleaved caspase-3 expression, and inhibited epithelial ERK, p38, and JNK phosphorylation after chronic CCl4 injection. Conversely, ZnPP completely reversed these effects. Furthermore, mice with intestinal epithelial HO-1 deficient exhibited a robust increase in mucosal TJs disruption, cleaved caspase-3 expression, and MAPKs activation as compared to the control group mice. These data demonstrated that HO-1-dependent MAPK signaling inhibition preserves the intestinal mucosal barrier integrity by abrogating TJ dysregulation and epithelial cell damage. The differential targeting of gut HO-1-MAPK axis leads to improved intestinal disease therapy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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