Background: The effect of ginsenoside Rh2 (G-Rh2) on mast cell-mediated anaphylaxis remains unclear. Herein, we investigated the effects of G-Rh2 on OVA-induced asthmatic mice and on mast cell-mediated anaphylaxis. Methods: Asthma model was established for evaluating airway changes and ear allergy. RPMCs and RBL-2H3 were used for in vitro experiments. Calcium uptake, histamine release and degranulation were detected. ELISA and Western blot measured cytokine and protein levels, respectively. Results: G-Rh2 inhibited OVA-induced airway remodeling, the production of TNF-α, IL-4, IL-8, IL-1β and the degranulation of mast cells of asthmatic mice. G-Rh2 inhibited the activation of Syk and Lyn in lung tissue of OVA-induced asthmatic mice. G-Rh2 inhibited serum IgE production in OVA induced asthmatic mice. Furthermore, G-Rh2 reduced the ear allergy in IgE-sensitized mice. G-Rh2 decreased the ear thickness. In vitro experiments G-Rh2 significantly reduced calcium uptake and inhibited histamine release and degranulation in RPMCs. In addition, G-Rh2 reduced the production of IL-1β, TNF-α, IL-8, and IL-4 in IgE-sensitized RBL-2H3 cells. Interestingly, G-Rh2 was involved in the FcεRI pathway activation of mast cells and the transduction of the Lyn/Syk signaling pathway. G-Rh2 inhibited PI3K activity in a dose-dependent manner. By blocking the antigen-induced phosphorylation of Lyn, Syk, LAT, PLCγ2, PI3K ERK1/2 and Raf-1 expression, G-Rh2 inhibited the NF-κB, AKT-Nrf2, and p38MAPK-Nrf2 pathways. However, G-Rh2 up-regulated Keap-1 expression. Meanwhile, G-Rh2 reduced the levels of p-AKT, p38MAPK and Nrf2 in RBL-2H3 sensitized IgE cells and inhibited NF-κB signaling pathway activation by activating the AKT-Nrf2 and p38MAPK-Nrf2 pathways. Conclusion: G-Rh2 inhibits mast cell-induced allergic inflammation, which might be mediated by the AKT-Nrf2/NF-kB and p38MAPK-Nrf2/NF-κB signaling pathways.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.8
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pp.5088-5094
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2014
Hovenia dulcis extract (HDE) has positive effects on alcohol degradation, recovery of liver damage and antioxidant activities. This study examined whether HDE exerts an ameliorative effect on inflammatory orifacial pain in an animal algesic model with formalin. The animals (rats) were divided into four groups: group I (control), group II (right facial subcutaneous injection of 5% formalin, inflammatory orifacial pain group), group III (5% formalin + distilled water administration), and group IV injection (5% formalin + 4.5 ml/kg of HDE), respectively. The scores from the scratch and effleurage tests were applied to evaluate the differences between three groups. The expression of p38 MAPK, iNOS and Nrf2 in the brain and medulla oblongata, which are involved in pain regulation, inflammation, antioxidation and nitric oxide production, were analyzed by western blot. The degree of orifacial pain was significantly lower in group IV than in groups I, II and, III. The expression of p38MAPK, iNOS and Nrf2 in the brain and medulla were also lower in group IV than in the other groups. These findings suggested that a Hovenia dulcis extract can attenuate inflammatory orifacial pain by suppressing the expression of p38 MAPK, iNOS and Nrf2.
Silymarin, which is derived from dried Silybum marianum (milk thistle) seeds and fruits, possesses various beneficial properties, such as hepatoprotective, antioxidative, anti-inflammatory, and anticancer activity. This research aimed to explore the antioxidative activity of silymarin against oxidative stress and understand its molecular mechanism in RAW 264.7 cells. The study employed cell viability and reactive oxygen species (ROS) formation assays and western blot analysis. The results demonstrated that silymarin effectively reduced intracellular ROS levels induced by lipopolysaccharide (LPS) in a dose-dependent manner without causing any cytotoxic effects. Moreover, silymarin treatment significantly upregulated the expression of heme oxygenase (HO)-1, a phase II enzyme known for its potent antioxidative activity. Additionally, silymarin treatment significantly induced the expression of nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor (Nrf) 2, a transcription factor responsible for regulating antioxidative enzymes, which was consistent with the upregulated HO-1 expression. To investigate the involvement of key signaling pathways in maintaining cellular redox homeostasis against oxidative stress, the phosphorylation status of mitogen-activated protein kinase (MAPK) and phosphoinositide 3-kinase (PI3K) was estimated by western blot analysis. The results showed that silymarin potently induced HO-1 expression, which was mediated by the phosphorylation of p38 MAPK. To further validate the antioxidative potential of silymarin-induced HO-1 expression, tert-butyl hydroperoxide (t-BHP)-induced oxidative damage was employed and attenuated by silymarin treatment, as identified by a selective inhibitor for each signaling molecule. In conclusion, silymarin robustly enhanced antioxidative activity by inducing HO-1 via the Nrf2/p38 MAPK signaling pathway in RAW 264.7 cells.
Orostachys japonicus shows various biological activities. However, the molecular mechanisms remain unknown in LPS-stimulated macrophages. Here, we investigated the anti-oxidizing effect of the dichloromethane (DCM) and hexane fractions from O. japonicus (OJD and OJH) against oxidative stress in RAW 264.7 cells stimulated by LPS. OJD and OJH significantly increased the expression of heme oxygenase-1 (HO-1) in a dose- and time-dependent manner. Additionally, it was found that the expression of HO-1 was stimulated by Nrf2 activated via degradation of Keap1. ERK and p38 inhibitors repressed HO-1 induced by OJD and OJH in LPS-stimulated cells, respectively. In conclusion, these results suggest that OJD and OJH may block oxidative damage stimulated by LPS, via increasing the expression of HO-1 and Nrf2, and MAPK signaling pathway.
Jin, Chang Hyun;So, Yang Kang;Han, Sung Nim;Kim, Jin-Baek
Biomolecules & Therapeutics
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v.24
no.5
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pp.510-516
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2016
Isoegomaketone (IK) was isolated from Perilla frutescens, which has been widely used as a food in Asian cuisine, and evaluated for its biological activity. We have already confirmed that IK induced the HO-1 expression via Nrf2 activation in RAW264.7 cells. In this study, we investigated the effect of IK on the mechanism of HO-1 expression. IK upregulated HO-1 mRNA and protein expression in a dose dependent manner. The level of HO-1 mRNA peaked at 4 h after $15{\mu}M$ IK treatment. To investigate the mechanisms of HO-1 expression modulation by IK, we used pharmacological inhibitors for the protein kinase C (PKC) family, PI3K, and p38 MAPK. IK-induced HO-1 mRNA expression was only suppressed by SB203580, a specific inhibitor of p38 MAPK. ROS scavengers (N-acetyl-L-cysteine, NAC, and glutathione, GSH) also blocked the IK-induced ROS production and HO-1 expression. Furthermore, both NAC and SB203580 suppressed the IK-induced Nrf2 activation. In addition, ROS scavengers suppressed other oxidative enzymes such as catalase (CAT), glutathione S-transferase (GST), and NADH quinone oxidoreductase (NQO-1) in IK-treated RAW264.7 cells. Taken together, it can be concluded that IK induced the HO-1 expression through the ROS/p38 MAPK/Nrf2 pathway in RAW264.7 cells.
Bak, Min Ji;Truong, Van-Long;Ko, Se-Yeon;Nguyen, Xuan Ngan Giang;Jun, Mira;Hong, Soon-Gi;Lee, Jong-Won;Jeong, Woo-Sik
Journal of Ginseng Research
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v.40
no.4
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pp.423-430
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2016
Background: The induction of cellular defensive genes such as phase II detoxifying and antioxidant enzymes is a highly effective strategy for protection against carcinogenesis as well as slowing cancer development. Transcription factor Nrf2 (nuclear factor E2-related factor 2) is responsible for activation of phase II enzymes induced by natural chemopreventive compounds. Methods: Red ginseng oil (RGO) was extracted using a supercritical $CO_2$ extraction system and chemical profile of RGO was investigated by GC/MS. Effects of RGO on regulation of the Nrf2/antioxidant response element (ARE) pathway were determined by ARE-luciferase assay, western blotting, and confocal microscopy. Results: The predominant components of RGO were 9,12-octadecadienoic acid (31.48%), bicyclo[10.1.0] tridec-1-ene (22.54%), and 22,23-dihydrostigmasterol (16.90%). RGO treatment significantly increased nuclear translocation of Nrf2 as well as ARE reporter gene activity, leading to upregulation of heme oxygenase-1 and NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1. Phosphorylation of the upstream kinases such as apoptosis signal-regulating kinase (ASK)1, mitogen-activated protein kinase (MAPK) kinase (MKK)4/7, c-Jun N-terminal kinase (JNK), and p38 MAPK were enhanced by treatment with RGO. In addition, RGO-mediated Nrf2 expression and nuclear translocation was attenuated by JNK inhibitor SP600125 and p38 MAPK inhibitor SB202190. Conclusion: RGO could be used as a potential chemopreventive agent, possibly by induction of Nrf2/ARE-mediated phase II enzymes via ASK1-MKK4/7-JNK and p38 MAPK signaling pathways.
Roy, Anupom;Park, Hee-Juhn;Jung, Hyun Ah;Choi, Jae Sue
Natural Product Sciences
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v.24
no.1
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pp.13-20
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2018
Estragole is a naturally occurring phenylpropanoid obtained from essential oils found in a broad diversity of plants. Although the phenylpropanoids show many biological activities, clear regulation of the inflammatory signaling pathways has not yet been determined. Here, we scrutinized the anti-inflammatory effect of estragole. The anti-inflammatory effect of estragole was determined through the inhibitory mechanisms of inducible nitric oxide synthase (iNOS), cyclooxygenase (COX-2), nuclear factor kappa B ($NF-{\kappa}B$), and mitogen-activated protein kinases (MAPK) pathways and the activation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf-2)/heme oxygenase (HO)-1 pathways in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 cells. Estragole significantly inhibited NO production, iNOS and COX-2 expression as well as LPS-induced $NF-{\kappa}B$ and MAPK activation. Furthermore, estragole suppressed LPS-induced intracellular ROS production but up-regulated the stress response gene HO-1 via the activation of transcription factor Nrf-2. These findings demonstrate that estragole inhibits the LPS-induced expression of inflammatory mediators via the down-regulation of iNOS, COX-2, $NF-{\kappa}B$, and MAPK pathways, as well as the up-regulation of the Nrf-2/HO-1 pathway, indicating that this phenylpropanoid has potential therapeutic and preventive applications in various inflammatory diseases.
Nuclear factor erythroid derived 2-related factor-2 (Nrf2) is a master transcription regulator of antioxidant and cytoprotective proteins that mediate cellular defense against oxidative and inflammatory stresses. Disruption of cellular stress response by Nrf2 deficiency causes enhanced susceptibility to infection and related inflammatory diseases as a consequence of exacerbated immune-mediated hypersensitivity and autoimmunity. The cellular defense capacity potentiated by Nrf2 activation appears to balance the population of $CD4^+$ and $CD8^+$ of lymph node cells for proper innate immune responses. Nrf2 can negatively regulate the activation of pro-inflammatory signaling molecules such as p38 MAPK, NF-${\kappa}B$, and AP-1. Nrf2 subsequently functions to inhibit the production of pro-inflammatory mediators including cytokines, chemokines, cell adhesion molecules, matrix metalloproteinases, COX-2 and iNOS. Although not clearly elucidated, the antioxidative function of genes targeted by Nrf2 may cooperatively regulate the innate immune response and also repress the expression of pro-inflammatory mediators.
Background: Heme oxygenase-1 (HO-1) is known to modulates the cellular functions, including cell proliferation and apoptosis. It is known that a high level of HO-1 expression is found in many tumors, and HO-1 plays an important role in rapid tumor growth on account of its antioxidant and antiapoptotic effects. Cisplatin is a widely used anti-cancer agent for the treatment of lung cancer. However, the development of resistance to cisplatin is a major obstacle to its use in clinical treatment. We previously demonstrated that inhibiting HO-1 expression through the transcriptional activation of Nrf2 induces apoptosis in A549 cells. The aim of this study was to determine of the inhibiting HO-1 enhance the chemosensitivity of A549 cells to cisplatin. Materials and Methods: The human lung cancer cell line, A549, was treated cisplatin, and the cell viability was measured by a MTT assay. The change in HO-1, Nrf2, and MAPK expression after the cisplatin treatment was examined by Western blotting. HO-1 inhibition was suppressed by ZnPP, which is a specific pharmacologic inhibitor of HO activity, and small interfering RNA (siRNA). Flow cytometry analysis and Western blot were performed in to determine the level of apoptosis. The level of hydrogen peroxide ($H_2O_2$) generation was monitored fluoimetrically using 2',7'-dichlorofluorescein diacetate. Results: The A549 cells showed more resistance to the cisplatin treatment than the other cell lines examined, whereas cisplatin increased the expression of HO-1 and Nrf2, as well as the phosphorylation of MAPK in a time-dependent fashion. Inhibitors of the MAPK pathway blocked the induction of HO-1 and Nrf2 by the cisplatin treatment in A549 cells. In addition, the cisplatin-treated A549 cells transfected with dither the HO-1 small interfering RNA (siRNA) or ZnPP, specific HO-1 inhibitor, showed in a more significantly decrease in viability than the cisplatin-only-treated group. The combination treatment of ZnPP and cisplatin caused in a marked increase in the ROS generation and a decrease in the HO-1 expression. Conclusion: Cisplatin increases the expression of HO-1, probably through the MAPK-Nrf2 pathway, and the inhibition of HO-1 enhances the chemosensitivity of A549 cells to cisplatin.
Chrysoeriol is a widespread flavone, and it is usually found in alfalfa, which has been used as a traditional medicine to treat dyspepsia, asthma, and urinary system disorders. Recently, analysis has been conducted on the anti-inflammatory activity of chrysoeriol, but information on its antioxidative capacity is limited. In this study, the antioxidative potential of chrysoeriol against oxidative damage and its molecular mechanisms were evaluated by analysis of the cell viability, reactive oxygen species (ROS) formation, and Western blots in the RAW 264.7 cell line. Chrysoeriol significantly scavenged lipopolysaccharide (LPS)-induced intracellular ROS formation in a dose-dependent manner, without any cytotoxicity. Heme oxygenase-1 (HO-1), a phase II enzyme that exerts antioxidative activity, was also potently induced by chrysoeriol treatment, which corresponded to the translocation of nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2) into the nucleus. Moreover, mitogen-activated protein kinase (MAPK) and phosphoinositide 3-kinase (PI3K) were analyzed due to their important role in maintaining cellular redox homeostasis against oxidative stress. As a result, chrysoeriol-induced HO-1 upregulation was mediated by extracellular signal - regulated kinase (ERK), c-Jun $NH_2$-terminal kinase (JNK), and p38 phosphorylation. To identify the antioxidative potential exerted by HO-1, tert-butyl hydroperoxide (t-BHP)-induced oxidative damage was applied and mitigated by chrysoeriol treatment, which was confirmed by the HO-1 selective inhibitor and inducer, respectively. Consequently, chrysoeriol strongly strengthened the HO-1-mediated antioxidative potential through the regulation of the Nrf2/MAPK signaling pathways.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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