Kwan, Kenneth Kin Leung;Yun, Huang;Dong, Tina Ting Xia;Tsim, Karl Wah Keung
Journal of Ginseng Research
/
v.45
no.4
/
pp.473-481
/
2021
Background: Mitochondrial dysfunction is one of the significant reasons for Alzheimer's disease (AD). Ginsenosides, natural molecules extracted from Panax ginseng, have been demonstrated to exert essential neuroprotective functions, which can ascribe to its anti-oxidative effect, enhancing central metabolism and improving mitochondrial function. However, a comprehensive analysis of cellular mitochondrial bioenergetics after ginsenoside treatment under Aβ-oxidative stress is missing. Methods: The antioxidant activities of ginsenoside Rb1, Rd, Re, Rg1 were compared by measuring the cell survival and reactive oxygen species (ROS) formation. Next, the protective effects of ginsenosides of mitochondrial bioenergetics were examined by measuring oxygen consumption rate (OCR) in PC12 cells under Aβ-oxidative stress with an extracellular flux analyzer. Meanwhile, mitochondrial membrane potential (MMP) and mitochondrial dynamics were evaluated by confocal laser scanning microscopy. Results: Ginsenoside Rg1 possessed the strongest anti-oxidative property, and which therefore provided the best protective function to PC12 cells under the Aβ oxidative stress by increasing ATP production to 3 folds, spare capacity to 2 folds, maximal respiration to 2 folds and non-mitochondrial respiration to 1.5 folds, as compared to Aβ cell model. Furthermore, ginsenoside Rg1 enhanced MMP and mitochondrial interconnectivity, and simultaneously reduced mitochondrial circularity. Conclusion: In the present study, these results demonstrated that ginsenoside Rg1 could be the best natural compound, as compared with other ginsenosides, by modulating the OCR of cultured PC12 cells during oxidative phosphorylation, in regulating MMP and in improving mitochondria dynamics under Aβ-induced oxidative stress.
The ATP-inhibited Plant Mitochondrial $K^+$ Channel ($PmitoK_{ATP}$) was discovered about fifteen years ago in Durum Wheat Mitochondria (DWM). $PmitoK_{ATP}$ catalyses the electrophoretic $K^+$ uniport through the inner mitochondrial membrane; moreover, the co-operation between $PmitoK_{ATP}$ and $K^+/H^+$ antiporter allows such a great operation of a $K^+$ cycle to collapse mitochondrial membrane potential (${\Delta}{\Psi}$) and ${\Delta}pH$, thus impairing protonmotive force (${\Delta}p$). A possible physiological role of such ${\Delta}{\Psi}$ control is the restriction of harmful reactive oxygen species (ROS) production under environmental/oxidative stress conditions. Interestingly, DWM lacking ${\Delta}p$ were found to be nevertheless fully coupled and able to regularly accomplish ATP synthesis; this unexpected behaviour makes necessary to recast in some way the classical chemiosmotic model. In the whole, $PmitoK_{ATP}$ may oppose to large scale ROS production by lowering ${\Delta}{\Psi}$ under environmental/oxidative stress, but, when stress is moderate, this occurs without impairing ATP synthesis in a crucial moment for cell and mitochondrial bioenergetics.
[Purpose] The purpose of this study was to investigate the effects of treadmill exercise on oxidative stress in the hippocampal tissue and mitochondrial dynamic-related proteins in rats fed a long-term high-fat diet (HFD). [Methods] Obesity was induced in experimental animals using high fat feed, and the experimental groups were divided into a normal diet-control (ND-CON; n=12), a high fat diet-control (HFD-CON; n=12) and a high fat diet-treadmill exercise (HFD-TE; n=12) group. The rats were subsequently subjected to treadmill exercise (progressively increasing load intensity) for 8 weeks (5 min at 8 m/min, then 5 min at 11 m/min, and finally 20 min at 14 m/min). We assessed weight, triglyceride (TG) concentration, total cholesterol (TC), area under the curve, homeostatic model assessment of insulin resistance, and AVF/body weight. Western blotting was used to examine expression of proteins related to oxidative stress and mitochondrial dynamics, and immunohistochemistry was performed to examine the immunoreactivity of gp91phox. [Results] Treadmill exercise effectively improved the oxidative stress in the hippocampal tissue, expression of mitochondrial dynamic-related proteins, and activation of NADPH oxidase (gp91phox) and induced weight, blood profile, and abdominal fat loss. [Conclusion] Twenty weeks of high fat diet induced obesity, which was shown to inhibit normal mitochondria fusion and fission functions in hippocampal tissues. However, treadmill exercise was shown to have positive effects on these pathophysiological phenomena. Therefore, treadmill exercise should be considered during prevention and treatment of obesity-induced metabolic diseases.
Arduino, Daniela M.;Esteves, A. Raquel;Domingues, A. Filipa;Pereira, Claudia M.F.;Cardoso, Sandra M.;Oliveira, Catarina R.
BMB Reports
/
v.42
no.11
/
pp.719-724
/
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.
[Purpose] The purpose of the study was to determine the combined effects of resveratrol supplementation with high-flow LSS on mitochondrial biogenesis in human vascular endothelial cells. [Methods] Cultured human umbilical vein endothelial cells were treated with 20 μM of RSV. For the shear experiments, cells grown to a >90% confluence were exposed to physiological levels of LSS (5 to 20 dyne/cm2) for 12 to 36 hours using a cone and plate shear apparatus. Gene expressions were analyzed by western blotting. [Results] Depletion of mitochondrial integrity was directly associated with increase in endothelial activation/dysfunction. The expressions of mitochondrial biogenesis regulator genes, such as SIRT1, PGC-1α, and TFAM, and the mitochondrial contents were significantly increased after treatment with both resveratrol and high-flow LSS for 12 hours. However, supplementation of resveratrol to high-flow LSS for a prolonged duration had no synergistic effect on the levels of mitochondrial biogenesis regulator gene expressions and mitochondrial content compared to the LSS treatment alone. [Conclusion] The present study demonstrated that the supplementation of resveratrol to high-flow LSS has no synergistic effects on enhancing mitochondrial integrity in human vascular endothelial cells.
Obesity is known to induce inhibition of glucose uptake, reduction of lipid metabolism, and progressive loss of skeletal muscle function, which are all associated with mitochondrial dysfunction in skeletal muscle. Mitochondria are dynamic organelles that regulate cellular metabolism and bioenergetics, including ATP production via oxidative phosphorylation. Due to these critical roles of mitochondria, mitochondrial dysfunction results in various diseases such as obesity and type 2 diabetes. Obesity is associated with impairment of mitochondrial function (e.g., decrease in $O_2$ respiration and increase in oxidative stress) in skeletal muscle. The balance between mitochondrial fusion and fission is critical to maintain mitochondrial homeostasis in skeletal muscle. Obesity impairs mitochondrial dynamics, leading to an unbalance between fusion and fission by favorably shifting fission or reducing fusion proteins. Mitophagy is the catabolic process of damaged or unnecessary mitochondria. Obesity reduces mitochondrial biogenesis in skeletal muscle and increases accumulation of dysfunctional cellular organelles, suggesting that mitophagy does not work properly in obesity. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress are reported to trigger apoptosis, and mitochondrial apoptosis is induced by obesity in skeletal muscle. It is well known that exercise is the most effective intervention to protect against obesity. Although the cellular and molecular mechanisms by which exercise protects against obesity-induced mitochondrial dysfunction in skeletal muscle are not clearly elucidated, exercise training attenuates mitochondrial dysfunction, allows mitochondria to maintain the balance between mitochondrial dynamics and mitophagy, and reduces apoptotic signaling in obese skeletal muscle.
Background: As the major pathophysiological feature of obstructive sleep apnea (OSA), chronic intermittent hypoxia (CIH) is vital for the occurrence of cardiovascular complications. The activation of calpain-1 mediates the production of endothelial reactive oxygen species (ROS) and impairs nitric oxide (NO) bioavailability, resulting in vascular endothelial dysfunction (VED). Ginsenoside Rg1 is thought to against endothelial cell dysfunction, but the potential mechanism of CIH-induced VED remains unclear. Methods: C57BL/6 mice and human coronary artery endothelial cells (HCAECs) were exposed to CIH following knockout or overexpression of calpain-1. The effect of ginsenoside Rg1 on VED, oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and the expression levels of calpain-1, PP2A and p-eNOS were detected both in vivo and in vitro. Results: CIH promoted VED, oxidative stress and mitochondrial dysfunction accompanied by enhanced levels of calpain-1 and PP2A and reduced levels of p-eNOS in mice and cellular levels. Ginsenoside Rg1, calpain-1 knockout, OKA, NAC and TEMPOL treatment protected against CIH-induced VED, oxidative stress and mitochondrial dysfunction, which is likely concomitant with the downregulated protein expression of calpain-1 and PP2A and the upregulation of p-eNOS in mice and cellular levels. Calpain-1 overexpression increased the expression of PP2A, reduced the level of p-eNOS, and accelerated the occurrence and development of VED, oxidative stress and mitochondrial dysfunction in HCAECs exposed to CIH. Moreover, scavengers of O2·-, H2O2, complex I or mitoKATP abolished CIH-induced impairment in endothelial-dependent relaxation. Conclusion: Ginsenoside Rg1 may alleviate CIH-induced vascular endothelial dysfunction by suppressing the formation of mitochondrial reactive oxygen species through the calpain-1 pathway.
Activator protein-1 can induce either cell survival or death, which is controlled by opposing effects of different Jun members. It is generally accepted that c-Jun is pro-apoptotic, but that JunD is anti-apoptotic in stress-exposed cells. Additionally, although there are reports suggesting that JunB plays a protective role, its role in stress-induced apoptosis remains unclear. Here, we investigated the role of JunB in $H_2O_2$-induced cell death using cells that over-expressed the protein or were transfected with si-JunB. Inhibition of JunB expression accelerated $H_2O_2$-mediated loss of mitochondrial membrane potential (MMP) and cytotoxicity. Conversely, over-expression of JunB protein led to significant inhibition of the MMP loss and cell death. The increase in JunB expression also attenuated nuclear relocation of apoptosis-inducing factor and mitochondrial Bcl-2 reduction that occurred following $H_2O_2$ exposure. These results suggest that JunB can signal survival against oxidant-mediated cell death by suppressing mitochondrial stress.
Proceedings of the Microbiological Society of Korea Conference
/
2002.10a
/
pp.76-78
/
2002
Heat shock proteins (HSPs) are induced in most living cells by mild heat treatment, ethanol, heavy metal ions and hypoxia. In yeast Saccharomyces cerevisiae, mild heat pretreatment strongly induces Hsp104 and thus provide acquired thermotolerance. The ability of hsp104 deleted mutant $({\triangle}hsp104)$ to acquire tolerance to extreme temperature is severely impaired. In providing thermotolerance, two ATP binding domains are indispensible, as demonstrated in ClpA and ClpB proteases of E. coli. The mechanisms by which Hsp104 protects cells from severe heat stress are not yet completely elucidated. We have investigated regulation of mitochondrial metabolic pathways controlled by the functional Hsp104 protein using $^{13}C_NMR$ spectroscopy and observed that the turnover rate of TCA cycle was enhanced in the absence of Hsp104. Production of ROS, which are toxic to kill cells radiply via oxidative stress, was also examined by fluorescence assay. Mitochondrial dysfunction was manifested in increased ROS levels and higher sensitivity for oxidative stress in the absence of Hsp104 protein expressed. Finally, we have identified mitochondrial complex I and Ferritin as binding protein(s) of Hsp104 by yeast two hybrid experiment. Based on these observations, we suggest that Hsp104 protein functions as a protector of oxidative stress via either keeping mitochondrial integrity, direct binding to mitochonrial components or regulating metal-catalyzed redox chemistry.
Min Ju Kim;Se‑Been Jeon;Hyo‑Gu Kang;Bong‑Seok Song;Bo‑Woong Sim;Sun‑Uk Kim;Pil‑Soo Jeong;Seong‑Keun Cho
Journal of Animal Reproduction and Biotechnology
/
v.39
no.1
/
pp.48-57
/
2024
Background: Cadmium (Cd) is toxic heavy metal that accumulates in organisms after passing through their respiratory and digestive tracts. Although several studies have reported the toxic effects of Cd exposure on human health, its role in embryonic development during preimplantation stage remains unclear. We investigated the effects of Cd on porcine embryonic development and elucidated the mechanism. Methods: We cultured parthenogenetic embryos in media treated with 0, 20, 40, or 60 µM Cd for 6 days and evaluated the rates of cleavage and blastocyst formation. To investigate the mechanism of Cd toxicity, we examined intracellular reactive oxygen species (ROS) and glutathione (GSH) levels. Moreover, we examined mitochondrial content, membrane potential, and ROS. Results: Cleavage and blastocyst formation rates began to decrease significantly in the 40 µM Cd group compared with the control. During post-blastulation, development was significantly delayed in the Cd group. Cd exposure significantly decreased cell number and increased apoptosis rate compared with the control. Embryos exposed to Cd had significantly higher ROS and lower GSH levels, as well as lower expression of antioxidant enzymes, compared with the control. Moreover, embryos exposed to Cd exhibited a significant decrease in mitochondrial content, mitochondrial membrane potential, and expression of mitochondrial genes and an increase in mitochondrial ROS compared to the control. Conclusions: We demonstrated that Cd exposure impairs porcine embryonic development by inducing oxidative stress and mitochondrial dysfunction. Our findings provide insights into the toxicity of Cd exposure on mammalian embryonic development and highlight the importance of preventing Cd pollution.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.