As a component of the neurovascular unit, cerebral smooth muscle cells (CSMCs) are an important mediator in the development of cerebral vascular diseases such as stroke. Epoxyeicosatrienoic acids (EETs) are the products of arachidonic acid catalyzed by cytochrome P450 epoxygenase. EETs are shown to exert neuroprotective effects. In this article, the role of EET in the growth and apoptosis of CSMCs and the underlying mechanisms under oxygen glucose deprivation (OGD) conditions were addressed. The viability of CMSCs was decreased significantly in the OGD group, while different subtypes of EETs, especially 14,15-EET, could increase the viability of CSMCs under OGD conditions. RAPA (serine/threonine kinase Mammalian Target of Rapamycin), a specific mTOR inhibitor, could elevate the level of oxygen free radicals in CSMCs as well as the anti-apoptotic effects of 14,15-EET under OGD conditions. However, SP600125, a specific JNK (c-Jun N-terminal protein kinase) pathway inhibitor, could attenuate oxygen free radicals levels in CSMCs as well as the anti-apoptotic effects of 14,15-EET under OGD conditions. These results strongly suggest that EETs exert protective functions during the growth and apoptosis of CSMCs, via the JNK/c-Jun and mTOR signaling pathways in vitro. We are the first to disclose the beneficial roles and underlying mechanism of 14,15-EET in CSMC under OGD conditions.
Choi, Hyeong Sim;Jeong, Eun-Hui;Lee, Tae-Gul;Kim, Seo Yun;Kim, Hye-Ryoun;Kim, Cheol Hyeon
Tuberculosis and Respiratory Diseases
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제75권1호
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pp.9-17
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2013
Background: In cancer cells, autophagy is generally induced as a pro-survival mechanism in response to treatment-associated genotoxic and metabolic stress. Thus, concurrent autophagy inhibition can be expected to have a synergistic effect with chemotherapy on cancer cell death. Monensin, a polyether antibiotic, is known as an autophagy inhibitor, which interferes with the fusion of autophagosome and lysosome. There have been a few reports of its effect in combination with anticancer drugs. We performed this study to investigate whether erlotinib, an epidermal growth factor receptor inhibitor, or rapamycin, an mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitor, is effective in combination therapy with monensin in non-small cell lung cancer cells. Methods: NCI-H1299 cells were treated with rapamycin or erlotinib, with or without monensin pretreatment, and then subjected to growth inhibition assay, apoptosis analysis by flow cytometry, and cell cycle analysis on the basis of the DNA contents histogram. Finally, a Western blot analysis was done to examine the changes of proteins related to apoptosis and cell cycle control. Results: Monensin synergistically increases growth inhibition and apoptosis induced by rapamycin or erlotinib. The number of cells in the sub-$G_1$ phase increases noticeably after the combination treatment. Increase of proapoptotic proteins, including bax, cleaved caspase 3, and cleaved poly(ADP-ribose) polymerase, and decrease of anti-apoptotic proteins, bcl-2 and bcl-xL, are augmented by the combination treatment with monensin. The promoters of cell cycle progression, notch3 and skp2, decrease and p21, a cyclin-dependent kinase inhibitor, accumulates within the cell during this process. Conclusion: Our findings suggest that concurrent autophagy inhibition could have a role in lung cancer treatment.
Gliomas, the most highly malignant central nervous system tumors, are associated with an extremely poor patient survival rate. Given that gliomas are derived from mutations in glial precursor cells, a considerable number of them strongly react with glial precursor cell-specific markers. Thus, we investigated whether malignant gliomas can be converted to glial cells through the regulation of endogenous gene expression implicated in glial precursor cells. In the present study, we used three small-molecule compounds, [cyclic adenosine monophosphate (cAMP) enhancer, a mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitor, and a bromodomain and extra-terminal motif (BET) inhibitor] for glial reprogramming. Small-molecule-induced gliomas (SMiGs) were not only transformed into exhibiting a glial-specific morphology, but also showed positive reactions with glial-specific markers such as glial fibrillary acidic protein (GFAP), 2',3'-cyclic nucleotide 3'-phosphohydrolase (CNP) and anti-oligodendrocyte (RIP). A microarray analysis indicated that SMiGs exhibited a marked increase in specific gene levels, whereas that of a malignant cancer-specific gene was greatly decreased. Moreover, proliferation of the cells was markedly suppressed after the conversion of malignant glioma cells into glial cells. Our findings confirmed that malignant gliomas can be reprogrammed to non-proliferating glial cells, using a combination of small molecules, and their proliferation can be regulated by their differentiation. We suggest that our small-molecule combination (with forskolin, rapamycin and I-BET151) may be the next generation of anticancer agents that act by reprogramming malignant gliomas to differentiate into glial cells.
Background: Gintonin (GT), a novel ginseng-derived exogenous ligand of lysophosphatidic acid (LPA) receptors, has been shown to induce cell proliferation and migration in the hippocampus, regulate calcium-dependent ion channels in the astrocytes, and reduce β-amyloid plaque in the brain. However, whether GT influences autophagy in cortical astrocytes is not yet investigated. Methods: We examined the effect of GT on autophagy in primary cortical astrocytes using immunoblot and immunocytochemistry assays. Suppression of specific proteins was performed via siRNA. LC3 puncta was determined using confocal microscopy. Results: GT strongly upregulated autophagy marker LC3 by a concentration- as well as time-dependent manner via G protein-coupled LPA receptors. GT-induced autophagy was further confirmed by the formation of LC3 puncta. Interestingly, on pretreatment with an mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitor, rapamycin, GT further enhanced LC3-II and LC3 puncta expression. However, GT-induced autophagy was significantly attenuated by inhibition of autophagy by 3-methyladenine and knockdown Beclin-1, Atg5, and Atg7 gene expression. Importantly, when pretreated with a lysosomotropic agent, E-64d/peps A or bafilomycin A1, GT significantly increased the levels of LC3-II along with the formation of LC3 puncta. In addition, GT treatment enhanced autophagic flux, which led to an increase in lysosome-associated membrane protein 1 and degradation of ubiquitinated p62/SQSTM1. Conclusion: GT induces autophagy via mTOR-mediated pathway and elevates autophagic flux. This study demonstrates that GT can be used as an autophagy-inducing agent in cortical astrocytes.
개똥쑥은 예로부터 항암, 항바이러스 및 항균의 효능을 지니는 것으로 알려져 왔지만 작용 기작에 대한 내용이 많이 알려지지 않았다. 본 연구에서는 AGS 인체 위암 세포를 대상으로 개똥쑥 추출물(AAE)에 의한 apoptosis 효과와 신호경로 연구를 시행하였다. AAE의 암세포 성장에 미치는 영향을 확인하기 위하여 AGS cell에 AAE를 처리하고 MTT assay와 LDH assay를 수행한 결과 AAE 농도 의존적으로 나타난 세포 성장 억제가 세포 손상에 의한 것임을 확인하였다. 또한, AAE에 의한 암세포 증식 억제 효과가 apoptosis에 의한 것인지 확인하기 위하여 Hoechst 33342 staining과 Annexin V-PI staining을 수행한 결과, Hoechst 33342 staining에서 apoptotic body와 세포질 응축이 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인하였고, Annexin V-PI staining에서 apoptotic cells의 변화가 농도 의존적으로 증가함을 확인하였다. Western blotting의 결과 AAE가 농도 의존적으로 세포 생장에 관여하는 신호 단백질인 p-Akt, p-TSC2, p-mTOR, p-GSK-$3{\beta}$의 발현이 감소함을 확인하였고, anti-apoptotic 단백질인 Bcl-2의 발현이 억제됨으로써 proapoptotic 단백질인 Bax, Bak의 발현이 증가하는 일련의 신호경로를 조절할 수 있다는 것을 확인하였다. 미토콘드리아 막 전위의 탈분극 유도를 확인하기 위한 JC-1 assay 수행 결과, AAE 농도 의존적으로 미토콘드리아 막 전위의 탈분극이 유도됨을 확인하였다. 탈분극에 의한 caspase 활성을 확인하기 위해 caspase-3/7 activity assay를 수행한 결과, AAE 농도 의존적으로 caspase activity 증가를 확인하였다. 또한, apoptosis가 일어나는 일련의 신호경로를 확인하기 위해 apoptosis 상위 단백질인 Akt, mTOR, GSK-$3{\beta}$의 활성을 억제하는 LY294002, Rapamycin, BIO를 각각 AGS cell에 처리하고 세포증식에 미치는 영향과 신호 단백질의 발현 양상을 알아보기 위해 MTT assay, LDH assay, western blotting을 수행하였다. 그 결과 AAE와 LY294002, Rapamycin 처리군에서 세포증식 억제와 LDH 방출량 증가뿐만 아니라 세포 생장 신호 단백질인 p-mTOR, p-TSC2, p-Akt, p-GSK-$3{\beta}$의 발현이 감소하는 것을 확인하였고, Bcl-2의 발현이 억제됨으로써 Bax와 Bak의 발현을 증가시키는 신호경로를 조절할 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 AGS cell에 개똥쑥 추출물을 처리하였을 때 유도되는 apoptosis 효과는 Akt/mTOR/GSK-$3{\beta}$ 경로 활성 억제를 통해 Bcl-2 발현이 감소함에 따라 Bax, Bak를 활성화해 세포질로의 cytochrome C 유리에 따른 caspase 활성으로 이루어진다는 것을 알 수 있었다.
Colorectal cancer (CRC) is the third most common malignancy and fourth most common cause of cancer mortality worldwide. Untreated chronic inflammation in the intestine ranks among the top three high-risk conditions for colitis-associated colorectal cancer (CAC). Signal Transducer and Activator of Transcription 3 (STAT3) protein is a member of the STAT family of transcription factors often deregulated in CRC. In this review, we try to emphasize the critical role of STAT3 in CAC as well as the crosstalk of STAT3 with inflammatory cytokines, nuclear factor (NF)-${\kappa}B$, PI3K/Akt, Mammalian Target of Rapamycin (mTOR), Notch, $Wnt/{\beta}$-catenin and microRNA (MiR) pathways. STAT3 is considered as a primary drug target to treat CAC in humans and rodents. Also we updated the findings for inhibitors of STAT3 with regard to effects on tumorigenesis. This review will hopefully provide insights on the use of STAT3 as a therapeutic target in CAC.
Background: As a process of aging, skeletal muscle mass and function gradually decrease. It is reported that ginsenoside Rb1 and Rb2 play a role as AMP-activated protein kinase activator, resulting in regulating glucose homeostasis, and Rb1 reduces oxidative stress in aged skeletal muscles through activating the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt/Nrf2 pathway. We examined the effects of Rb1 and Rb2 on differentiation of the muscle stem cells and myotube formation. Methods: C2C12 myoblasts treated with Rb1 and/or Rb2 were differentiated and induced to myotube formation, followed by immunoblotting for myogenic marker proteins, such as myosin heavy chain, MyoD, and myogenin, or immunostaining for myosin heavy chain or immunoprecipitation analysis for heterodimerization of MyoD/E-proteins. Results: Rb1 and Rb2 enhanced myoblast differentiation through accelerating MyoD/E-protein heterodimerization and increased myotube hypertrophy, accompanied by activation of Akt/mammalian target of rapamycin signaling. In addition, Rb1 and Rb2 induced the MyoD-mediated transdifferentiation of the rhabdomyosarcoma cells into myoblasts. Furthermore, co-treatment with Rb1 and Rb2 had synergistically enhanced myoblast differentiation through Akt activation. Conclusion: Rb1 and Rb2 upregulate myotube growth and myogenic differentiation through activating Akt/mammalian target of rapamycin signaling and inducing myogenic conversion of fibroblasts. Thus, our first finding indicates that Rb1 and Rb2 have strong potential as a helpful remedy to prevent and treat muscle atrophy, such as age-related muscular dystrophy.
Mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) plays a major role in cell growth, proliferation, polarity, differentiation, development, and controls transitioning between anabolic and catabolic states of the cell. It collects almost all extracellular and intracellular signals from growth factors, nutrients, and maintains cellular homeostasis, and is involved in several pathological conditions including, neurodegeneration, Type 2 diabetes (T2D), obesity, and cancer. In this review, we summarize current knowledge of upstream signaling of mTORC1 to explain etiology of T2D and hypertriglyceridemia, in which state, the role of telomere attrition is explained. We discuss if chronic inhibition of mTORC1 can reverse adverse effects resulting from hyperactivation. In conclusion, we suggest the regulatory roles of telomerase (TERT) and hexokinase II (HKII) on mTORC1 as possible remedies to treat hyperactivation. The former inhibits mTORC1 under nutrientrich while the latter under starved condition. We provide an idea of TOS (TOR signaling) motifs that can be used for regulation of mTORC1.
Mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) plays a major role in cell growth, proliferation, polarity, differentiation, development, and controls transitioning between anabolic and catabolic states of the cell. It collects almost all extracellular and intracellular signals from growth factors, nutrients, and maintains cellular homeostasis, and is involved in several pathological conditions including, neurodegeneration, Type 2 diabetes (T2D), obesity, and cancer. In this review, we summarize current knowledge of upstream signaling of mTORC1 to explain etiology of T2D and hypertriglyceridemia, in which state, the role of telomere attrition is explained. We discuss if chronic inhibition of mTORC1 can reverse adverse effects resulting from hyperactivation. In conclusion, we suggest the regulatory roles of telomerase (TERT) and hexokinase II (HKII) on mTORC1 as possible remedies to treat hyperactivation. The former inhibits mTORC1 under nutrient-rich while the latter under starved condition. We provide an idea of TOS (TOR signaling) motifs that can be used for regulation of mTORC1.
Particulate matter (PM) constitutes a hazardous blend of organic and inorganic particles that poses health risks. Inhalation of fine airborne PM with a diameter of ≤ 2.5 ㎛ (PM2.5) can lead to significant lung impairments. (+)-afzelechin (AZC), a natural compound sourced from Bergenia ligulata, boasts a range of attributes, including antioxidant, antimicrobial, anticancer, and cardiovascular effects. However, knowledge about the therapeutic potential of AZC for patients with PM2.5-induced lung injuries remains limited. Thus, in this study, we investigated the protective attributes of AZC against lung damage caused by PM2.5 exposure. AZC was administered to the mice 30 min after intratracheal instillation of PM2.5. Various parameters, such as changes in lung tissue wet/dry (W/D) weight ratio, total protein/total cell ratio, lymphocyte counts, levels of inflammatory cytokines in bronchoalveolar lavage fluid (BALF), vascular permeability, and histology, were evaluated in mice exposed to PM2.5. Data demonstrated that AZC mitigated lung damage, reduced W/D weight ratio, and curbed hyperpermeability induced by PM2.5 exposure. Furthermore, AZC effectively lowered plasma levels of inflammatory cytokines produced by PM2.5 exposure. It reduced the total protein concentration in BALF and successfully alleviated PM2.5-induced lymphocytosis. Additionally, AZC substantially diminished the expression levels of Toll-like receptors 4 (TLR4), MyD88, and autophagy-related proteins LC3 II and Beclin 1. In contrast, it elevated the protein phosphorylation of the mammalian target of rapamycin (mTOR). Consequently, the anti-inflammatory attribute of AZC positions it as a promising therapeutic agent for mitigating PM2.5-induced lung injuries by modulating the TLR4-MyD88 and mTOR-autophagy pathways.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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