Mitochondrial DNA (mtDNA) deletion is a well-known marker for oxidative stress and aging and also contributes to their unfavorable effects in cultured cells and animal tissues. This study was conducted to investigate the effect of ionizing radiation (IR) on mtDNA deletion and the involvement of reactive oxygen species (ROS) in this process in human lung fibroblast (IMR-90) cells. Young IMR-90 cells at population doubling (PD) 39 were irradiated with $^{137}Cs$$\gamma$-rays and the intracellular ROS level was determined by 2',7'-dichlorofluorescein diacetate (DCFH-DA) and mtDNA common deletion (4977bp) was detected by nested PCR. Old cells at PD 55 and $H_2O_2$-treated young cells were compared as the positive control. IR increased the intracellular ROS level and mtDNA 4977 bp deletion in IMR-90 cells dose-dependently. The increases of ROS level and mtDNA deletion were also observed in old cells and $H_2O_2$-treated young cells. To confirm the increased ROS level is essential for mtDNA deletion in irradiated cells, the effects of N-acetylcysteine (NAC) on IRinduced ROS and mtDNA deletion were examined. 5 mM NAC significantly attenuated the IR-induced ROS increase and mtDNA deletion. These results suggest that IR induces the mtDNA deletion and this process is mediated by ROS in IMR-90 cells.
Mitochondrial DNA (mtDNA) deletion is a well-known marker for oxidative stress and aging, and contributes to harmful effects in cultured cells and animal tissues. mtDNA biogenesis genes (NRF-1, TFAM) are essential for the maintenance of mtDNA, as well as the transcription and replication of mitochondrial genomes. Considering that oxidative stress is known to affect mitochondrial biogenesis, we hypothesized that ionizing radiation (IR)-induced reactive oxygen species (ROS) causes mtDNA deletion by modulating the mitochondrial biogenesis, thereby leading to cellular senescence. Therefore, we examined the effects of IR on ROS levels, cellular senescence, mitochondrial biogenesis, and mtDNA deletion in IMR-90 human lung fibroblast cells. Young IMR-90 cells at population doubling (PD) 39 were irradiated at 4 or 8 Gy. Old cells at PD55, and H2O2-treated young cells at PD 39, were compared as a positive control. The IR increased the intracellular ROS level, senescence-associated ${\beta}$-galactosidase (SA-${\beta}$-gal) activity, and mtDNA common deletion (4977 bp), and it decreased the mRNA expression of NRF-1 and TFAM in IMR-90 cells. Similar results were also observed in old cells (PD 55) and $H_2O_2$-treated young cells. To confirm that a increase in ROS level is essential for mtDNA deletion and changes of mitochondrial biogenesis in irradiated cells, the effects of N-acetylcysteine (NAC) were examined. In irradiated and $H_2O_2$-treated cells, 5 mM NAC significantly attenuated the increases of ROS, mtDNA deletion, and SA-${\beta}$-gal activity, and recovered from decreased expressions of NRF-1 and TFAM mRNA. These results suggest that ROS is a key cause of IR-induced mtDNA deletion, and the suppression of the mitochondrial biogenesis gene may mediate this process.
Kok-Tong Tan;Yu-Hung Shih;Jiny Yin Gong;Xiang Zhang;Chiung-Yao Huang;Jui-Hsin Su;Jyh-Horng Sheu;Chi-Chen Lin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
/
제27권4호
/
pp.383-398
/
2023
Dihydroaustrasulfone alcohol (DA), the synthetic precursor of a natural compound (austrasulfone) isolated from the coral species Cladiella australis, has shown cytotoxic effects against cancer cells. However, it is unknown whether DA has antitumor effects on nasopharyngeal carcinoma (NPC). In this study, we determined the antitumor effects of DA and investigated its mechanism of action on human NPC cells. The MTT assay was used to determine the cytotoxic effect of DA. Subsequently, apoptosis and reactive oxygen species (ROS) analyses were performed by using flow cytometry. Apoptotic and PI3K/AKT pathway-related protein expression was determined using Western blotting. We found that DA significantly reduced the viability of NPC-39 cells and determined that apoptosis was involved in DA-induced cell death. The activity of caspase-9, caspase-8, caspase-3, and PARP induced by DA suggested caspase-mediated apoptosis in DA-treated NPC-39 cells. Apoptosis-associated proteins (DR4, DR5, FAS) in extrinsic pathways were also elevated by DA. The enhanced expression of proapoptotic Bax and decreased expression of antiapoptotic BCL-2 suggested that DA mediated mitochondrial apoptosis. DA reduced the expression of pPI3K and p-AKT in NPC-39 cells. DA also reduced apoptosis after introducing an active AKT cDNA, indicating that DA could block the PI3K/AKT pathway from being activated. DA increased intracellular ROS, but N-acetylcysteine (NAC), a ROS scavenger, reduced DA-induced cytotoxicity. NAC also reversed the chances in pPI3K/AKT expression and reduced DA-induced apoptosis. These findings suggest that ROS-mediates DA-induced apoptosis and PI3K/AKT signaling inactivation in human NPC cells.
The aim of this study was to investigate the mechanisms underlying apoptosis induced by a broussochalcone B (BCB) from Broussonetia papyrifera in HepG2 cells. The results showed that BCB treatment for 24 hr significantly inhibited cell viability in a dose-dependent manner, and induced apoptosis in HepG2 cells. More so, BCB treatment triggered the cleavage of caspase-8, -9, -3, poly (ADP-ribose) polymerase (PARP), increase of Bax level, and decrease of Bcl-2 expression. A general caspase inhibitor (z-VAD-fmk) blocked BCB-induced cell death. Furthermore, BCB treatment caused reactive oxygen species (ROS) production in a dose-dependent manner. In addition, an antioxidant N-acetylcysteine (NAC) blocked BCB-induced ROS production and cell death. Therefore, these results indicate that BCB-induced apoptosis is mediated by a caspase dependent pathway and ROS production in HepG2 cells.
Shim, Hye-Young;Park, Jong-Hwa;Paik, Hyun-Dong;Nah, Seung-Yeol;Kim, Darrick S.H.L.;Han, Ye Sun
Molecules and Cells
/
제24권1호
/
pp.95-104
/
2007
The mechanism of acacetin-induced apoptosis of human breast cancer MCF-7 cells was investigated. Acacetin caused 50% growth inhibition ($IC_{50}$) of MCF-7 cells at $26.4{\pm}0.7{\mu}M$ over 24 h in the MTT assay. Apoptosis was characterized by DNA fragmentation and an increase of sub-G1 cells and involved activation of caspase-7 and PARP (poly-ADP-ribose polymerase). Maximum caspase 7 activity was observed with $100{\mu}M$ acacetin for 24 h. Caspase 8 and 9 activation cascades mediated the activation of caspase 7. Acacetin caused a reduction of Bcl-2 expression leading to an increase of the Bax:Bcl-2 ratio. It also caused a loss of mitochondrial membrane potential that induced release of cytochrome c and apoptosis inducing factor (AIF) into the cytoplasm, enhancing ROS generation and subsequently resulting in apoptosis. Pretreatment of cells with N-acetylcysteine (NAC) reduced ROS generation and cell growth inhibition, and pretreatment with NAC or a caspase 8 inhibitor (Z-IETD-FMK) inhibited the acacetin-induced loss of mitochondrial membrane potential and release of cytochrome c and AIF. Stress-activated protein kinase/c-Jun $NH_4$-terminal kinase 1/2 (SAPK/JNK1/2) and c-Jun were activated by acacetin but extracellular-regulated kinase 1/2 (Erk1/2) nor p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) were not. Our results show that acacetin-induced apoptosis of MCF-7 cells is mediated by caspase activation cascades, ROS generation, mitochondria-mediated cell death signaling and the SAPK/JNK1/2-c-Jun signaling pathway, activated by acacetin-induced ROS generation.
Oleanolic acid (OA) has a wide variety of bioactivities such as hepatoprotective, anti-inflammatory and anti-cancer activity and is used for medicinal purposes in many Asian countries. In the present study, the effect of OA on induction of autophagy in human hepatocellular carcinoma HepG2 and SMC7721 cells and the related mechanisms were investigated. MTT assay showed that OA significantly inhibited HepG2 and SMC7721 cells growth. OA treatment enhanced formation of autophagic vacuoles as revealed by monodansylcadaverine (MDC) staining. At the same time, increasing punctuate distribution of microtubule-associated protein 1 light chain 3 (LC3) and an increasing ratio of LC3-II to LC3-I were also triggered by OA incubation. In addition, OA-induced cell death was significantly inhibited by autophagy inhibitors 3-methyladenine (3-MA) and chloroquine (CQ) pretreatment. And we found out that OA can suppress the PI3K/Akt1/mTOR signaling pathway. Furthermore, our data suggested that OA-triggered autophagy was ROS-dependent as demonstrated by elevated cellular ROS levels by OA treatment. When ROS was cleared by N-acetylcysteine (NAC), OA-induced LC3-II convertsion and cell death were all reversed. Taken together, our results suggest that OA exerts anticancer effect via autophagic cell death in hepatocellular carcinoma.
In order to get insight into the mechanism of cadmium (Cd)-induced brain injury, we investigated the effects of Cd on the induction of COX-2 in bEnd.3 mouse brain endothelial cells. Cd induced COX-2 expression and $PGE_2$ release, which were attenuated by thiol-reducing antioxidant N-acetylcysteine (NAC) indicating oxidative components might contribute to these events. Indeed, Cd increased cellular reactive oxygen species (ROS) level and DNA binding activity of nuclear factor-kB (NF-kB), an oxidative stress sensitive transcription factor. Cd-induced $PGE_2$ production and COX-2 expression were significantly attenuated by Bay 11 7082, a specific inhibitor of NF-kB and by SB203580, a specific inhibitor of p38 mitogen activated protein kinase (MAPK). These data suggest that Cd induces COX-2 expression through activation of NF-kB and p38 MAPK, the oxidative stress-sensitive signaling molecules, in brain endothelial cells.
Antioxidant properties have been proposed as a mechanism for the putative anti-inflammatory effects of phenolic compounds. To reveal the relationship between antioxidant activity and anti-inflammatory effects of various antioxidants, we measured 1, 1-diphenyl-2-picryhydrazyl(DPPH)-reducing activity and examined the inhibitory effects on LPS-induced inflammation-related gene expression in the BV2 microglial cell line. Lipopolysaccharide(LPS)(0.2 ${\mu}g/ml$) was used with or without antioxidants to treat cells, and the regulation of iNOS and cytokine gene expression was monitored using an RNase protection assay(RPA). Although, all tested antioxidants had similar DPPH-reducing activity and inhibited nitrite production, but the curcuminoid antioxidants(ferulic acid, caffeic acid, and curcumin) inhibited LPS-induced gene expression(iNOS, $TNF-\alpha,\;IL-1{\beta}$, IL-6, and IL-1 Ra) in a concentration-dependent manner. Other tested antioxidants did not exhibit the same effects; N-acetylcysteine(NAC) only began to suppress $IL-1{\beta}$ gene expression just below the concentration at which cytotoxicity occurred. Moreover, the antioxidant potency of curcuminoids appeared to have no correlation with anti-inflammatory potency. Only curcumin could inhibit LPS-induced microglial activation at a micromolar level. These data suggest that curcumin may be a safe antioxidant possessing anti-inflammatory activity.
지질과산화로부터 생성된 aldehyde 중 4-hydroxynonenal (HNE)는 산화적 손상과 관련된 다량의 arachidonic acids, linoleic acids 등으로부터 생성될 수 있다. 그러므로 HNE는 산화적 스트레스와 관련된 세포사에서 중요한 매개인자로 작용을 할 수가 있을 것이다. 본 연구는 HNE가 세포사를 유발할 것이라 가정하고, 먼저 흰쥐 전립선 유래 내피세포인 YPEN-1 세포에서 세포독성을 측정하였다. 세포생장 저해능력은 HNE를 $5\sim15\;{\mu}M$ 농도로 처리하여 형태적 변화와 MTT assay를 통하여 결과를 관찰하였다. 그 결과 HNE가 이 세포에서 핵형의 변화와 세포사를 유발시키는 것을 각각의 실험을 통해 확인이 되었다. 또한 이 사실을 단백질의 변화를 통하여 확인을 할 수가 있었다. HNE를 24시간 처리한 세포에서 poly(ADP-ribose) polymerase 단백질 분절이 매개되었고 Bax의 발현량이 증가하였다. 또한 세포내의 활성 산소종들을 발생시켰다. 이에 생성된 활성 산소종과 peroxynitrite가 세포사와 관련이 있는가를 밝히기 위하여 이들의 포식자들인 N-acetylcysteine과 penicillamine을 본 연구에서 사용하였다. 이들 포식자들에 의해 HNE에 의해 유도되는 세포사가 억제가 되었기에 산화적 활성화가 HNE에 의해 유도된 세포사와 관련이 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 HNE가 내피세포에서 ROS와 peroxynitrite 생성을 통하여 세포사를 일으킨다는 사실을 뒷받침해 준다.
세포의 이동은 성장, 면역 작용, 그리고 혈관 신생 등 많은 생리현상에 중요한 역할을 한다. 또한 염증 및 종양 세포 침윤 등의 다양한 병리적 현상과도 밀접한 연관이 있다. 본 연구에서는 lysophosphatidic acid (LPA)는 활성산소의 생성을 통해 SKOV-3 난소암세포의 이동을 조절한다는 것을 관찰하였다. 먼저, 난소 암세포인 SKOV-3에서 LPA에 의한 세포의 이동이 강하게 일어남을 확인하였다. LPA에 의한 SKOV-3 세포의 이동은 phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt 신호전달체계를 저해시키는 약물에 의해서 완벽히 억제됨을 확인하였으나 ERK 신호전달체계를 저해시키는 약물에 의해서는 전혀 영향을 받지 않았다. 그리고 SKOV-3 세포에서 LPA에 의한 활성산소 형성이 시간에 따라 강하게 일어남을 확인하였다. 더욱이 LPA에 의한 활성산소 형성도 PI3K 또는 Akt의 저해제에 의해서 완벽히 억제됨을 확인하였으나 ERK 신호전달을 억제하였을 때는 거의 영향을 받지 않았다. SKOV-3 세포에서 LPA에 의해 생성된 활성산소는 diphenylene idonium (DPI, $10{\mu}M$), apocyanin (Apo, $10{\mu}M$)과 같은 NADPH oxidase 억제제를 전 처리하였을 때 활성산소가 형성되지 못함을 관찰하였다. 그러나 xanthine oxidase (allopurinol, Allo, $10{\mu}M$), cyclooxygenase (indomethacin, Indo, $10{\mu}M$), 또는 mitochondrial respiratory chain complex I (rotenone, Rot, $10{\mu}M$)를 억제하였을 때는 LPA에 의한 활성산소 형성에 영향을 주지 못함을 확인하였다. 마지막으로 활성산소 억제제인 N-acetylcysteine (NAC, $10{\mu}M$)에 의해서 LPA에 의한 암세포의 이동이 억제됨을 관찰하였다. 이와 더불어 LPA에 의한 SKOV-3 세포의 이동도 NADPH oxidase 억제에 의해 저해가 됨을 확인하였다. 이러한 연구결과로 보아 LPA에 의한 활성산소의 형성에는 PI3K/Akt/NADPH oxidase 신호전달체계가 중추적인 역할을 하며 이를 통해 암세포의 이동을 조절한다는 것을 알 수 있었다.
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.