Oxaliplatin is a first-line therapy for colorectal cancer, but cancer cell resistance to the drug compromises its efficacy. To explore mechanisms of drug resistance, we treated colorectal cancer cells (HCT116 and SW620) long-term with oxaliplatin and established stable oxaliplatin-resistant lines (HCT116-OX and SW620-OX). Compared with parental cell lines, $IC_{50}$s for various chemotherapeutic agents (oxaliplatin, cisplatin and doxorubicin) were increased in oxaliplatin-resistant cell lines and this was accompanied by activation of nuclear factor erythroid-2 p45-related factor 2 (Nrf2) and NADPH quinone oxidoreductase 1 (NQO1). Furthermore, luteolin inhibited the Nrf2 pathway in oxaliplatin-resistant cell lines in a dose-dependent manner. Luteolin also inhibited Nrf2 target gene [NQO1, heme oxygenase-1 (HO-1) and $GST{\alpha}1/2$] expression and decreased reduced glutathione in wild type mouse small intestinal cells. There was no apparent effect in Nrf2-/- mice. Luteolin combined with other chemotherapeutics had greater anti-cancer activity in resistant cell lines (combined index values below 1), indicating a synergistic effect. Therefore, adaptive activation of Nrf2 may contribute to the development of acquired drug-resistance and luteolin could restore sensitivity of oxaliplatin-resistant cell lines to chemotherapeutic drugs. Inhibition of the Nrf2 pathway may be the mechanism for this restored therapeutic response.
Azhary, Nevin M Al;Kamel, Mahmoud M;Ismail, Yahia M;Mahmoud, Amal A;Radwan, Enas M
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.17
no.11
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pp.4945-4949
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2016
Background: Breast cancer is the commonest cancer in Egyptian females. Nrf2 is involved in oxidative stress while P73 functions in response to DNA damage. This study aimed to assess the role of Nrf2 promoter and P73 G4C14 to A4T14 SNPs in breast cancer in Egypt. Patients: Eighty-five female patients with breast tumours (41 malignant, 44 benign) were included. Nrf2 (rs6721961) and p73 (G4A) SNPs were determined by PCR- CTPP assay. Results: Genotype frequencies of the Nrf2 promoter SNP were 34.2% and 37.9% for AA in benign and malignant groups respectively, and 43.9% and 40.5% for CC and, 21.9 % and 21.6% for CA. Genotype frequencies for the P73 G4A SNP were 52.9% and 44.7% for GA in benign and malignant groups respectively, and 47.1% and 55.3% for GG. Discussion: Nrf2 genotypes in pre - and post-menopausal patients, showed significantly different distributions in the 2 patient groups, the AA genotype being significantly more common in pre-menopausal patients. The P73 G4A SNP showed no relation to age of disease onset. Conclusion: The Nrf2 (rs6721961) AA genotype might be related to early breast cancer onset. In contrast the P73 G4A polymorphism showed no relation to either disease risk or age at presentation.
Kim, Kyun-Ha;Jeong, Ja-Haeng;Jeong, Han-Sol;Ha, Ki-Tae;Joo, Myung-Soo
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.26
no.3
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pp.344-350
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2012
Previously, we showed that Dangguisoo-san (DGSS), an herbal formula that has been traditionally used for the treatment of blood stagnation, is also applicable for inflammatory lung diseases. Activation of Nrf2, an anti-inflammatory transcription factor, and suppression of NF-${\kappa}B$, a pro-inflammatory transcription factor, were suggested as an underlying mechanism. However, the constituents responsible for these activities remain unidentified. To this end, we prepared the water extracts of the 9 constituents of DGSS and tested for their effect on Nrf2 by using an Nrf2-Luciferase reporter cell line and western blot analysis. Results show that Carthamus tinctorius L.(CT), one of the 9 constituents of DGSS, strongly activated Nrf2. Similarly, when measured the effect of the 9 constituents on NF-${\kappa}B$ by using an NF-${\kappa}B$-Luciferase reporter cell line and western blotting for nuclear p65, indicative of activated NF-${\kappa}B$, most constituents were capable of suppressing NF-${\kappa}B$ in various degrees. However, CT and Cyperus rotundus L. (CR) strongly suppressed NF-${\kappa}B$ activity elicited by LPS. Of note, CT activated Nrf2 and suppressed NF-${\kappa}B$ strongly as well. Our results contributes to corroborating the anti-inflammatory effects of DGSS by identifying CT and CR as two major herbs responsible for activating Nrf2 and suppressing NF-${\kappa}B$. These results suggest that CT and CR represent some of the effects of DGSS in the regulation of inflammation.
The protective adaptive response to electrophiles and reactive oxygen species is mediated by the induction of phase II detoxifying genes including glutathione S-transferases (GSTs). NF-E2-related factor-2 (Nrf2) phosphorylation by protein kinase C (PKC) is a critical event for its nuclear translocation in response to oxidative stress. Previously, we have shown that peroxynitrite plays a role in activation of Nrf2 and Nrf2 binding to the antioxidant response element (ARE) via the pathway of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase) and that nitric oxide synthase in hepatocytes is required for GSTA2 induction. In view of the importance of PKC and Pl3-kinase in Nrf2-mediated GST induction, we investigated the role of these kinases in peroxynitrite formation for GSTA2 induction by oxidative stress and determined the relationship between PKC and PI3-kinase. Although PKC activation by phorbol 12-myristate-13-acetate (PMA) did not increase the extents of constitutive and inducible GSTA2 expression, either PKC depletion by PMA or PKC inhibition by staurosporine significantly inhibited GSTA2 induction by tert-butylhydroquinone (t-SHa) a prooxidant chemical. Therefore, the basal PKC activity is req- uisite for GSTA2 induction. 3-Morpholinosydnonimine (SIN-1), which decomposes and yields peroxynitrite, induced GSTA2, which was not inhibited by PKC depletion, but slightly enhanced by PKC activation, suggesting that PKC promotes peroxynitrite formation for Nrf2-mediated GSTA2 induction. Treatment of cells with S-nitroso-N-acetyl-penicillamine (SNAP), an exogenous NO donor, in combination with t-BHQ may produce peroxynitrite. GSTA2 induction by SNAP + t-BHQ was not decreased by PKC depletion, but rather enhanced by PKC activation, showing that the activity of PKC might be required for peroxynitrite formation. LY294002 a P13-kinase inhibitor blocked GSTA2 induction by t-BHQ, which was reversed by PMA-induced PKC activation. These results provide evidence that PKC may playa role in formation of peroxynitrite that activates Nrf2 for GSTA2 induction and that PKC may serve an activator for GSTA2 induction downstream of PI3-kinase.
Nuclear factor E2-related factor 2 (Nrf2), a transcription factor, controls the expression of genes encoding cytoprotective proteins, including antioxidant enzymes that combat oxidative and electrophilic stress to maintain redox homeostasis. However, recent studies demonstrated that, in cancer, aberrant activation of Nrf2 by epigenetic alterations promotes high expression of cytoprotective proteins, which can decrease the efficacy of anticancer drugs used for chemotherapy. In this review, we summarize recent findings regarding the relationship between oxidative stress, Nrf2, epigenetic modification, and anticancer drug resistance, which should aid in development of new strategies to improve chemotherapeutic efficacy.
Acetaminophen (APAP) known as paracetamol is the main ingredient in Tylenol, which has analgesic and anti-pyretic properties. Inappropriate use of APAP causes major morbidity and mortality secondary to hepatic failure. Overdose of APAP depletes the hepatic glutathione (GSH) rapidly, and the metabolic intermediate leads to hepatocellular death. This article reviews the mechanisms of hepatotoxicity and provides an overview of current research studies. Pharmacokinetics including metabolism (activation and detoxification), subsequent transport (efflux)-facilitating excretion, and some other aspects related to toxicity are discussed. Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2)-regulated gene battery plays a critical role in the multiple steps associated with the mitigation of APAP toxicity. The role of Nrf2 as a protective target is described, and potential natural products inhibiting APAP toxicity are outlined. This review provides an update on the mechanism of APAP toxicity and highlights the beneficial role of Nrf2 and specific natural products in hepatoprotection.
Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterized by airflow limitation due to chronic airway inflammation and destruction of the alveolar structure from persistent exposure to oxidative stress. The body has various antioxidant mechanisms for efficiently coping with such oxidative stress. The nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2)-antioxidant response element (ARE) is a representative system. Dysregulation of the Nrf2-ARE pathway is responsible for the development and promotion of COPD. Furthermore, COPD severity is also closely related to this pathway. There has been a clinical impetus to use Nrf2 for diagnostic and therapeutic purposes. Therefore, in this work, we systematically reviewed the clinical significance of Nrf2 in COPD patients, and discuss the value of Nrf2 as a potential COPD biomarker.
Lee, Da Hyun;Park, Jeong Su;Lee, Yu Seol;Sung, Su Haeng;Lee, Yong-ho;Bae, Soo Han
BMB Reports
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v.50
no.2
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pp.91-96
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2017
Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) provides a cellular defense against oxidative stress by inducing the expression of antioxidant and detoxification enzymes. The calcium antagonist, verapamil, is an FDA-approved drug prescribed for the treatment of hypertension. Here, we show that verapamil acts as a potent Nrf2 activator without causing cytotoxicity, through degradation of Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1), a Nrf2 repressor. Furthermore, verapamil-induced Keap1 degradation is prominently mediated by a p62-dependent autophagic pathway. Correspondingly, verapamil protects cells from acetaminophen-induced oxidative damage through Nrf2 activation. These results demonstrated the underlying mechanisms for the protective role of verapamil against acetaminophen-induced cytotoxicity.
Cancer stem cells (CSCs) are a subset of tumor cells, which are characterized by resistance against chemotherapy and environmental stress, and are known to cause tumor relapse after therapy. A number of molecular mechanisms underlie the chemoresistance of CSCs, including high expression levels of drug efflux transporters. We investigated the role of the antioxidant transcription factor NF-E2-related factor 2 (NRF2) in chemoresistance development, using a CSC-enriched colonosphere system. HCT116 colonospheres were more resistant to doxorubicin-induced cell death and expressed higher levels of drug efflux transporters such as P-glycoprotein (Pgp) and breast cancer resistance protein (BCRP) compared to HCT116 monolayers. Notably, levels of NRF2 and expression of its target genes were substantially elevated in colonospheres, and these increases were linked to doxorubicin resistance. When NRF2 expression was silenced in colonospheres, Pgp and BCRP expression was downregulated, and doxorubicin resistance was diminished. Collectively, these results indicate that NRF2 activation contributes to chemoresistance acquisition in CSC-enriched colonospheres through the upregulation of drug efflux transporters.
Seo-Hyuk Chang;Hoi-Khoanh Giong;Da-Young Kim;Suji Kim;Seungjun Oh;Ui Jeong Yun;Jeong-Soo Lee;Kye Won Park
BMB Reports
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v.56
no.9
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pp.496-501
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2023
Elongation of most bones occur at the growth plate through endochondral ossification in postnatal mammals. The maturation of chondrocyte is a crucial factor in longitudinal bone growth, which is regulated by a complex network of paracrine and endocrine signaling pathways. Here, we show that a phytochemical sulfuretin can stimulate hypertrophic chondrocyte differentiation in vitro and in vivo. We found that sulfuretin stabilized nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2), stimulated its transcriptional activity, and induced expression of its target genes. Sulfuretin treatment resulted in an increase in body length of zebrafish larvae and induced the expression of chondrocyte markers. Consistently, a clinically available Nrf2 activator, dimethyl fumarate (DMF), induced the expression of hypertrophic chondrocyte markers and increased the body length of zebrafish. Importantly, we found that chondrocyte gene expression in cell culture and skeletal growth in zebrafish stimulated by sulfuretin were significantly abrogated by Nrf2 depletion, suggesting that such stimulatory effects of sulfuretin were dependent on Nrf2, at least in part. Taken together, these data show that sulfuretin has a potential use as supporting ingredients for enhancing bone growth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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