Park, So-Jung;Shin, Ji-Hyun;Kang, Hee;Hwang, Jung-Jin;Cho, Dong-Hyung
BMB Reports
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v.44
no.8
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pp.517-522
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2011
Mitochondrial dynamics not only involves mitochondrial morphology but also mitochondrial biogenesis, mitochondrial distribution, and cell death. To identify specific regulators to mitochondria dynamics, we screened a chemical library and identified niclosamide as a potent inducer of mitochondria fission. Niclosamide promoted mitochondrial fragmentation but this was blocked by down-regulation of Drp1. Niclosamide treatment resulted in the disruption of mitochondria membrane potential and reduction of ATP levels. Moreover, niclosamide led to apoptotic cell death by caspase-3 activation. Interestingly, niclosamide also increased autophagic activity. Inhibition of autophagy suppressed niclosamide-induced cell death. Therefore, our findings suggest that niclosamide induces mitochondria fragmentation and may contribute to apoptotic and autophagic cell death.
Oxidative stress brings about apoptosis through various mechanisms. In particular, oxidative stress in neuronal cells can causes a variety of brain diseases. This study was conducted to investigate the effect of Bidens tripartita on oxidative stress in neuronal cells. B. tripartita has traditionally been used in Russia as a medicine for diseases such as rhinitis, angina and colitis. Over-production of glutamate induces oxidative stress. When the oxidative stress occurs in the cells, reactive oxygen species (ROS) and Ca2+ increase. In addition, the abrupt decline of mitochondrial membrane potential and the decrease of glutathione related enzymes such as glutathione reductase (GR) and glutathione peroxidase (GPx) are also observed. The samples used in the experiment showed cytoprotective effect in the MTT assay. It also lowered the ROS and Ca2+ level, and increased degree of mitochondrial membrane potential, GR and GPx. As a result, B. tripartita had a positive effect against oxidative stress. Thus, it is expected to have potential for treatment and prevention of degenerative brain diseases such as Alzheimer's disease.
Mitochondria play pivotal roles in the ATP production, apoptosis and generation of reactive oxygen species. Although dynamic regulation of mitochondria morphology is a critical step to maintain cellular homeostasis, the regulatory mechanisms are not yet fully elucidated. In this study, we identified miR-200a-3p as a novel regulator of mitochondrial dynamics by targeting mitochondrial fission factor (MFF). We demonstrated that the ectopic expression of miR-200a-3p enhanced mitochondrial elongation, mitochondrial ATP synthesis, mitochondrial membrane potential and oxygen consumption rate. These results indicate that miR-200a-3p positively regulates mitochondrial elongation by downregulating MFF expression.
In traditional systems of medicine including homeopathy, the Condurango extract (Con) is often used to cure stomach cancer mainly, without having any scientific validation of its anti-cancer ability. Con has therefore been tested against non-small-cell lung cancer cells (NSCLC) A549 and NCI-H522 (H522) known to contain the KRAS mutation, making them resistant to most chemotherapeutic agents. As cancer cells generally defy cytotoxicity developed by chemopreventive agents and escape cell death, any drug showing the capability of preferentially killing cancer cells through apoptosis is worth consideration for judicious application. A549 and H522 cells were exposed to $0.35{\mu}g/{\mu}l$ and $0.25{\mu}g/{\mu}l$ of Con, respectively, for 48 h and analysed based on various protocols associated with apoptosis and DNA damage, such as MTT assay to determine cell viability, LDH assay, DNA fragmentation assay, comet assay, and microscopical examinations of DNA binding fluorescence stains like DAPI, Hoechst 33258 and acridine orange/ethidium bromide to determine the extent of DNA damage made in drug-treated and untreated cells and the results compared. Changes in mitochondrial membrane potential and the generation of reactive oxygen species were also documented through standard techniques. Con killed almost 50% of the cancer cells but spared normal cells significantly. Fluorescence studies revealed increased DNA nick formation and depolarized membrane potentials after drug treatment in both cell types. Caspase-3 expression levels confirmed the apoptosis-inducing potential of Con in both the NSCLC lines. Thus, overall results suggest considerable anticancer potential of Con against NSCLC in vitro, validating its use against lung cancer by practitioners of traditional medicine including homeopathy.
Ha, Sang-Won;Kim, Yun-Jeong;Kim, Won-Yong;Lee, Chung-Soo
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.13
no.2
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pp.115-121
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2009
Functional defects in mitochondria are involved in the induction of cell death in cancer cells. We assessed the toxic effect of camptothecin against the human cervical and uterine tumor cell line SiHa with respect to the mitochondria-mediated cell death process, and examined the combined effect of camptothecin and anticancer drugs. Camptothecin caused apoptosis in SiHa cells by inducing mitochondrial membrane permeability changes that lead to the loss of mitochondrial membrane potential, decreased Bcl-2 levels, cytochrome c release, caspase-3 activation, formation of reactive oxygen species and depletion of GSH. Combination of camptothecin with other anticancer drugs (carboplatin, paclitaxel, doxorubicin and mitomycin c) or signaling inhibitors (farnesyltransferase inhibitor and ERK inhibitor) did not enhance the camptothecin-induced cell death and caspase-3 activation. These results suggest that camptothecin may cause cell death in SiHa cells by inducing changes in mitochondrial membrane permeability, which leads to cytochrome c release and activation of caspase-3. This effect is also associated with increased formation of reactive oxygen species and depletion of GSH. Combination with other anticancer drugs (or signaling inhibitors) does not appear to increase the anti-tumor effect of camptothecin against SiHa cells, but rather may reduce it. Combination of camptothecin with other anticancer drugs does not seem to provide a benefit in the treatment of cervical and uterine cancer compared with camptothecin monotherapy.
Preciously, we demonstrated that a novel NHE-1 inhibitor, KR-33028 attenuated cortical neuronal apoptosis induced by glutamate. In the present study, we investigated the signaling mechanism of neuroprotective effect of KR-33028 against glutamate-induced neuronal apoptosis, especially focusing on mitochondrial death pathway. Our data showed that glutamate induces a biphasic rise in mitochondrial $Ca^{2+}$ and that KR-33028 significantly prevents the second phase increase, but not the first phase increase in mitochondrial $Ca^{2+}$. Furthermore, KR-33028 restored the ${\Delta}{\Psi}_m$ dissipation and cytochrome c release into cytoplasm induced by glutamate in a concentration-dependent manner. The inhibition of mitochondrial $Ca^{2+}$ overload by ruthenium red also inhibited glutamate-induced apoptotic cell death, mitochondrial membrane potential, ${\Delta}{\Psi}_m$ dissipation and cytochrome c release. These data suggest that inhibition of mitochondrial $Ca^{2+}$ overload is likely to be attributable to anti-apoptotic effect of KR-33028. Taken together, our results suggest that anti-apoptotic effects of NHE-1 inhibitor, KR-33028 may be mediated through maintenance of mitochondrial function.
Nongbua, Thanapol;Utta, Apirak;Am-in, Nutthee;Suwimonteerabutr, Junpen;Johannisson, Anders;Morrell, Jane M
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.33
no.9
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pp.1411-1420
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2020
Objective: The aim of study was to investigate the effects of season and single layer centrifugation (SLC) before cryopreservation on post-thaw bull sperm quality in Thailand. Methods: Semen was collected from 6 bulls (Bos indicus) in summer, rainy season and winter 2014 through 2016. Semen characteristics, sperm morphology, sperm kinematics, viability, chromatin structure and mitochondrial membrane were evaluated. Meteorological data were available from the local meteorological station; Results: Season had an effect on semen characteristics in the raw ejaculate, with higher proportions of normal spermatozoa and lower abnormalities in winter than in the other two seasons. Sperm kinematics, viability, DNA fragmentation index, and mitochondrial membrane potential were not different between seasons. Sperm samples selected by SLC had greater normal morphology and a lower proportion with bent tails than controls and higher values of progressive motility (PRO), beat cross frequency, linearity, straightness, wobble (WOB), and lower values of slow motility, velocity average path (VAP), velocity curved line, and amplitude of lateral head displacement than controls. In addition, SLC-selection had a favorable effect on PRO, VAP, and WOB that differed among seasons. Conclusion: Our results suggested that these bulls were well adapted to their location, with season having an effect on sperm morphology. Moreover, SLC could be used prior to cryopreservation, regardless of season, to enhance normal morphology and kinematics of bull sperm samples without adversely affecting other parameters of sperm quality. However, there was considerable variation among bulls in DNA fragmentation index, mitochondrial membrane potential and sperm viability. In addition, SLC had a positive effect on sperm morphology and sperm kinematics, which could be expected to influence fertility.
Voacanga globosa (Blanco), a plant endemic to the Philippines, is traditionally used especially by indigenous people of Bataan in the treatment of ulcers, wounds and tumorous growths. This study aimed to provide scientific evidence to therapeutic properties by determining cytotoxic and pro-apoptotic activity of HPLC fractions from leaves on HCT116 human colon carcinoma and A549 human lung carcinoma cell lines. Ethanolic extraction was performed on V globosa leaves followed by hexane and ethyl acetate partitioning. Silica gel column chromatography and high performance liquid chromatography (HPLC) produced MP1, MP2 and MP3 fractions. Cytotoxic activity of the fractions was determined through MTT assay against the cancer cell lines HCT116 and A549 and the non-cancer AA8 Chinese hamster ovarian cell line. Pro-apoptotic activities of the most active fractions were further assessed through DAPI staining, TUNEL assay and JC-1 mitochondrial membrane potential assay with HCT116 cells. While the MPI fraction exerted no significant activity against all cell lines tested, MP2 and MP3 fractions demonstrated high toxicity against HCT116 and A549 cells. The MP3 fraction induced formation of apoptotic bodies, condensed DNA and other morphological changes consistent with apoptosis of HCT116 cells and TUNEL assay showed significant increase in DNA fragmentation over time. In these cells, the MP3 fraction also induced mitochondrial membrane destabilization, which is generally associated with the beginning of apoptosis. Phytochemical analysis demonstrated the presence only of saponins and terpenoids in the MP3 fraction. The results indicate that the MP3 fraction exerts cytotoxic activity on HCT116 cells via induction of apoptosis triggered by loss of mitochondrial membrane potential crucial for cell survival.
Arduino, Daniela M.;Esteves, A. Raquel;Domingues, A. Filipa;Pereira, Claudia M.F.;Cardoso, Sandra M.;Oliveira, Catarina R.
BMB Reports
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v.42
no.11
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pp.719-724
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2009
Recent studies have revealed that endoplasmic reticulum (ER) disturbance is involved in the pathophysiology of neurodegenerative disorders, contributing to the activation of the ER stress-mediated apoptotic pathway. Therefore, we investigated here the molecular mechanisms underlying the ER-mitochondria axis, focusing on calcium as a potential mediator of cell death signals. Using NT2 cells treated with brefeldin A or tunicamycin, we observed that ER stress induces changes in the mitochondrial function, impairing mitochondrial membrane potential and distressing mitochondrial respiratory chain complex Moreover, stress stimuli at ER level evoked calcium fluxes between ER and mitochondria. Under these conditions, ER stress activated the unfolded protein response by an overexpression of GRP78, and also caspase-4 and-2, both involved upstream of caspase-9. Our findings show that ER and mitochondria interconnection plays a prominent role in the induction of neuronal cell death under particular stress circumstances.
This study aimed to investigate the neuroprotective effects of 1-methoxylespeflorin G11 (MLG), a pterocarpan, against glutamate-induced neurotoxicity in neuronal HT22 hippocampal cells. The protective effects of MLG were evaluated using MTT assay and microscopic analysis. The extent of apoptosis was studied using flow cytometric analysis performed on the damaged cells probed with annexin V/propidium iodide. Moreover, mitochondrial reactive oxygen species (ROS) were assessed using flow cytometry through MitoSOXTM Red staining. To determine mitochondrial membrane potential, staining with tetramethylrhodamine and JC-1 was performed followed by flow cytometry. The results demonstrated that MLG attenuates glutamate-induced apoptosis in HT22 cells by inhibiting intracellular ROS generation and mitochondrial dysfunction. Additionally, MLG prevented glutamate-induced apoptotic pathway in HT22 cells through upregulation of Bcl-2 and downregulation of cleaved PARP-1, AIF, and phosphorylated MAPK cascades. In addition, MLG treatment induced HO-1 expression in HT22 cells. These results suggested that MLG exhibits neuroprotective effects against glutamate-induced neurotoxicity in neuronal HT22 cells by inhibiting oxidative stress and apoptosis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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