There is considerable current interest in the effect of regular vigorous exercise and in particular endurance-running as a possible measure in improving myocardial function. Some data indicate that the aging heart may actually suffer from vigorous endurance exercise. On the contrary appropriate exercise in aged animals improves myocardial function and aerobic energy metabolism. So far there is relatively little data to indicate that endurance exercise is in fact beneficial in improving myocardial function or damaging to heart of aged animals. The present investigation aimed to study the possible effect of a long range treadmill training program on the heart in aging rats. Male rats aged 3, 10, and 20 months were divided at random into a control (sedentary) and an exercise group. The training group was exercised for 5 days a week on an automated treadmill for 20minutes at 18m/min over a period of 5 months. The exercise regimen of our experiments did not cause any significant changes in the tissues and ultrastructural as com-pared with sedentary age-matched control. Tissues and ultrastructures of myocardial cells in trained group aged 8 months are intact and well organized as well as sedentary control group. Age associated tissue and ultrastructural changes of trained group aged 15 months included : an increase in transformed mitochondria, vacuoles, lysosomes, lipid droplets and early lipofuscin. But the trained heart did not show significant difference in tissue and ultrastructural properties from those of sedentary controls. Endurance-trained group aged 25 months showed significant qualitative tissue and ultrastructural difference as compared with age-matched controls. In addition to those found in 25 months control group, focal necrosis, myofibril fraying, hypercontraction band, seperation of intercalated discs, degenerating nucleus and infiltration of collagenous fiber into myocyte were noted in trained 25 months group. The stereological examination of the mi-crographs disclosed no significant difference in the myoflbril, mitochondrion, sarcotubule and in-terstitium volume density and surface density of mitochondrial cristae and numerical density of mitochondria between trained and control group aged 8 and 15 months. In the trained 25 months group, significant increase in volume density of interstitium, lipofucsin granule were shown as compared to untrained age-matched control. On the other hand, significant decrease in mitochondrion volume density was shown. The myofibril volume density did not differ between trained and control group although trained group showed slight increase. From the data obtained a reduced mitochondria/myofibrils ratio was found in trained rat heart aged 25 months and there was no difference between trained and control rat aged 15 months. But a slight but not significant increase was found in the trained group aged 8 months as compared with same age control group. Such increase in the ratio in young animals is considered to be of great importance to cardiac pumping and adaptability. Whereas such adaptations don't seem to occur in aged heart muscle. This study proposed that repeated endurance exercise do not cause any significant qualitative and quantitative ultrastructural change of heart muscle in young(3months) and adult (10months) suggesting that the heart is able to adapt to the exercise. On the contrary, the repeated endurance exercise stress may actually induce degenerative changes in the aged heart muscle(20months).
The precise mechanism of the Excitation-Contraction Coupling is still uncertain. But the concept that Ca2+ induced Ca2+ release [CICR] from the Ryanodine receptor in the sarcoplasmic reticulum [foot structure] may play a major role in E-C coupling has been widely accepted since 1970`s. It is believed that increased cytosolic Ca2+ followed by CICR is main contributor for E-C coupling of striated muscle. Resulting phenomena of ischemic /post-reperfusion myocyte is increased cytosolic Ca2+, even to the absence of Ca2+ in reperfusate. So intracellular inhibitor to CICR might prevent the ischemic and reperfusion damage of myocardial cells. The relatively purified foot protein, especially heavy sarcoplasmic reticulum rich, of the skeletal muscle was incorporated into the black lipid bilayer [Phosphatidyl ethanolamine: Phosphatidyl serine=l: 1]. Under the steady state of membrane potential [+20 mV], ionic current through Ryanodine receptor was measured with Cs+ as charge carrier. In the cis chamber [Cytoplasmic side], Mg2+ strongly inhibited CICR of Ryanodine receptor[Kd=6.2 nM]. In conclusion, naturally existing intracellular free Mg2+ can inhibit CICR from intracellular Ca2+ reservior [heavy SR]. So post-ischemic or post-reperfusing myocardium could be preserved using additional free Mg2+ in cardioplegic solution or reperfusate, otherwise the optimal concentration is undetermined.
Apoptosis is a general phenomenon of all multicellular organisms and caspases form a group of important proteins central to suicide of cells. Pathologies like cancer, Myocardial infarction, Stroke, Sepsis, Alzheimer's, Psoriasis, Parkinson and Huntington diseases are often associated with change in caspase 3 mediated apoptosis and therefore, caspases may serve as potential inhibitory targets for drug development. In the present study, two series of synthetic acetylated tetrapeptides containing aldehyde and fluromethyl keto groups respectively at the C terminus were proposed. All these compounds were evaluated for binding affinity against caspase 3 structure. In series 1 compound Ac-DEHD-CHO demonstrated appreciable and high binding affinity (Rerank Score: -138.899) against caspase 3. While in series 2 it was Ac-WEVD-FMK which showed higher binding affinity (Rerank Score: -139.317). Further these two compounds met ADMET properties and demonstrated to be non-toxic.
Kim, Na-Ri;Han, Jin;Kim, Eui-Yong;Ho, Won-Kyung;Earm, Yung E.
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.2
no.5
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pp.581-589
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1998
A regulating mechanism of the ATP-sensitive potassium channels $(K_{ATP}\;channels)$ is yet to fully explained. This study was carried out to investigate the effects of intracellular application of monocarboxylates (acetate, formate, lactate, and pyruvate) on $K_{ATP}$ channels in isolated rabbit ventricular myocytes. Single channel currents of $K_{ATP}$ channels were recorded using the excised inside-out or permeabilized attached (open-cell) patch-clamp technique at room temperature. Intracellular application of acetate, formate and pyruvate led to an inhibition of channel activity, whereas intracellular application of lactate increased channel activity. These effects were reversible upon washout. Analysis of single channel kinetics showed that monocarboxylates did not affect open-time constant and close-time constant. These results suggest that monocarboxylates participate in modulating $K_{ATP}$ channels activity in cardiac cells and that modulation of $K_{ATP}$ channels activity may resolve the discrepancy between the low $K_i$ in excised membrane patches and high levels of intracellular ATP concentration during myocardial ischemia or hypoxia.
Certain metabolic aspects of halothane's cardiac depressant action on the contractility of the myocardium were elucidated from a sudy of the effect of pyruvate on halothane-depressed rat atria. Approximately 6 mg% halothane was required to maintain a 50% depression of the contractility of rat atria suspended in a modified Krebs-Ringer bicarbonate glucose medium, pH 7.4, $30^{\circ}C$ for a 2 hr. period. Pyruvate was found to restore partially the contractility of halothane-depressed atria. The maximally effective concentration of pyruvate was 2.5 mM. There was minimal pyruvate effect on the force of contraction of control atria. The effect of pyruvate on halothane-depressed atria was shown to be due to the pyruvate and not the sodium ion of the sodium pyruvate. Pyruvate was found to produce no increase in the contractility of atria depressed by hypertonic medium, but caused a further depression. Selected aspects regarding the action of halothane on glucose metabolism in myocardial cells are discussed. The results are consistent with the hypothesis that at least a part of the negative inotropic action of halothane is due to an inhibition of glucose uptake or utilization in the glycolytic pathway.
Oh, Ji Hee;Kim, Yun Kyoung;Moon, Sanghoon;Kim, Young Jin;Kim, Bong-Jo
Genomics & Informatics
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v.12
no.4
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pp.225-230
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2014
Platelets are derived from the fragments that are formed from the cytoplasm of bone marrow megakaryocytes-small irregularly shaped anuclear cells. Platelets respond to vascular damage, contracts blood vessels, and attaches to the damaged region, thereby stopping bleeding, together with the action of blood coagulation factors. Platelet activation is known to affect genes associated with vascular risk factors, as well as with arteriosclerosis and myocardial infarction. Here, we performed a genome-wide association study with 352,228 single-nucleotide polymorphisms typed in 8,842 subjects of the Korea Association Resource (KARE) project and replicated the results in 7,861 subjects from an independent population. We identified genetic associations between platelet count and common variants nearby chromosome 4p16.1 ($p=1.46{\times}10^{10}$, in the KIAA0232 gene), 6p21 ($p=1.36{\times}10^{-7}$, in the BAK1 gene), and 12q24.12 ($p=1.11{\times}10^{-15}$, in the SH2B3 gene). Our results illustrate the value of large-scale discovery and a focus for several novel research avenues.
Cardiomyocyte apoptosis is initiated by various cellular insults and accumulated cardiomyocyte apoptosis leads to the pathogenesis of heart failure. Excessive reactive oxygen species (ROS) provoke apoptotic cascades. Manganese superoxide dismutase (MnSOD) is an important antioxidant enzyme that converts cellular ROS into harmless products. In this study, we demonstrate that MnSOD is down-regulated upon hydrogen peroxide treatment or ischemia/reperfusion (I/R) injury. Enhanced expression of MnSOD attenuates cardiomyocyte apoptosis and myocardial infarction induced by I/R injury. Further, we show that miR-23a directly regulates the expression of MnSOD. miR-23a regulates cardiomyocyte apoptosis by suppressing the expression of MnSOD. Our study reveals a novel model regulating cardiomyocyte apoptosis which is composed of miR-23a and MnSOD. Our study provides a new method to tackling apoptosis related cardiac diseases.
Rani, Shilpa;Sreenivasaiah, Pradeep Kumar;Cho, Chunghee;Kim, Do Han
Molecules and Cells
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v.40
no.1
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pp.66-72
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2017
Pathological hypertrophy of the heart is closely associated with endoplasmic reticulum stress (ERS), leading to maladaptations such as myocardial fibrosis, induction of apoptosis, and cardiac dysfunctions. Salubrinal is a known selective inhibitor of protein phosphatase 1 (PP1) complex involving dephosphorylation of phospho-eukaryotic translation initiation factor 2 subunit $(p-eIF2)-{\alpha}$, the key signaling process in the ERS pathway. In this study, the effects of salubrinal were examined on cardiac hypertrophy using the mouse model of transverse aortic constriction (TAC) and cell model of neonatal rat ventricular myocytes (NRVMs). Treatment of TAC-induced mice with salubrinal ($0.5mg{\cdot}kg^{-1}{\cdot}day^{-1}$) alleviated cardiac hypertrophy and tissue fibrosis. Salubrinal also alleviated hypertrophic growth in endothelin 1 (ET1)-treated NRVMs. Therefore, the present results suggest that salubrinal may be a potentially efficacious drug for treating pathological cardiac remodeling.
The aim of this study was to explore the role of IL-6-miR-210 in the regulation of Tregs function and atrial fibrosis in atrial fibrillation (AF). The levels of interleukin (IL)-6 and IL-10 in AF patients were detected by using ELISA. Proportions of Treg cells were detected by fluorescence activated cell sorting analysis in AF patients. The expression of Foxp3, α-SMA, collagen I and collagen III were determined by western blot. The atrial mechanocytes were authenticated by vimentin immunostaining. The expression of miR-210 was performed by quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR). TargetScan was used to predict potential targets of miR-210. The cardiomyocyte transverse sections in AF model group were observed by H&E staining. The myocardial filaments were observed by masson staining. The level of IL-6 was highly increased while the level of IL-10 (Tregs) was significantly decreased in AF patients as compared to normal control subjects, and IL-6 suppressed Tregs function and promoted the expression of α-SMA, collagen I and collagen III. Furthermore, miR-210 regulated Tregs function by targeting Foxp3, and IL-6 promoted expression of miR-210 via regulating hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α). IL-6-miR-210 suppresses regulatory T cell function and promotes atrial fibrosis by targeting Foxp3.
Kim, Ji Yong;Lee, Jai-Sung;Han, Yong-Seok;Lee, Jun Hee;Bae, Inhyu;Yoon, Yeo Min;Kwon, Sang Mo;Lee, Sang Hun
Biomolecules & Therapeutics
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v.23
no.6
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pp.517-524
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2015
Human mesenchymal stem cells (MSCs) have been used in cell-based therapy to promote revascularization after peripheral or myocardial ischemia. High levels of reactive oxygen species (ROS) are involved in the senescence and apoptosis of MSCs, causing defective neovascularization. Here, we examined the effect of the natural antioxidant lycopene on oxidative stress-induced apoptosis in MSCs. Although $H_2O_2$ ($200{\mu}M$) increased intracellular ROS levels in human MSCs, lycopene ($10{\mu}M$) pretreatment suppressed $H_2O_2$-induced ROS generation and increased survival. $H_2O_2$-induced ROS increased the levels of phosphorylated p38 mitogen activated protein kinase (MAPK), Jun-N-terminal kinase (JNK), ataxia telangiectasia mutated (ATM), and p53, which were inhibited by lycopene pretreatment. Furthermore, lycopene pretreatment decreased the expression of cleaved poly (ADP ribose) polymerase-1 (PARP-1) and caspase-3 and increased the expression of B-cell lymphoma 2 (Bcl-2) and Bcl-2-associated X protein (Bax), which were induced by $H_2O_2$ treatment. Moreover, lycopene significantly increased manganese superoxide dismutase (MnSOD) expression and decreased cellular ROS levels via the PI3K-Akt pathway. Our findings show that lycopene pretreatment prevents ischemic injury by suppressing apoptosis-associated signal pathway and enhancing anti-oxidant protein, suggesting that lycopene could be developed as a beneficial broad-spectrum agent for the successful MSC transplantation in ischemic diseases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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