Kang, Ji In;Hong, Ji-Young;Choi, Jae Sue;Lee, Sang Kook
Biomolecules & Therapeutics
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제24권3호
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pp.320-327
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2016
Columbianadin (CBN), a natural coumarin from Angelica decursiva (Umbelliferae), is known to have various biological activities including anti-inflammatory and anti-cancer effects. In this study, the anti-proliferative mechanism of actions mediated by CBN was investigated in HCT-116 human colon cancer cells. CBN effectively suppressed the growth of colon cancer cells. Low concentration (up to $25{\mu}M$) of CBN induced apoptosis, and high concentration ($50{\mu}M$) of CBN induced necroptosis. The induction of apoptosis by CBN was correlated with the modulation of caspase-9, caspase-3, Bax, Bcl-2, Bim and Bid, and the induction of necroptosis was related with RIP-3, and caspase-8. In addition, CBN induced the accumulation of ROS and imbalance in the intracellular antioxidant enzymes such as SOD-1, SOD-2, catalase and GPx-1. These findings demonstrate that CBN has the potential to be a candidate in the development of anti-cancer agent derived from natural products.
Apigenin, a naturally occurring flavonoid, is known to exhibit significant anticancer activity. This study was designed to determine the effects of apigenin on two malignant mesothelioma cell lines, MSTO-211H and H2452, and to explore the underlying mechanism(s). Apigenin significantly inhibited cell viability with a concomitant increase in intracellular reactive oxygen species (ROS) and caused the loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨm), and ATP depletion, resulting in apoptosis and necroptosis in monolayer cell culture. Apigenin upregulated DNA damage response proteins, including the DNA double strand break marker phospho (p)-histone H2A.X. and caused a transition delay at the G2/M phase of cell cycle. Western blot analysis showed that apigenin treatment upregulated protein levels of cleaved caspase-3, cleaved PARP, p-MLKL, and p-RIP3 along with an increased Bax/Bcl-2 ratio. ATP supplementation restored cell viability and levels of DNA damage-, apoptosisand necroptosis-related proteins that apigenin caused. In addition, N-acetylcysteine reduced ROS production and improved ΔΨm loss and cell death that were caused by apigenin. In a 3D spheroid culture model, ROS-dependent necroptosis was found to be a mechanism involved in the anti-cancer activity of apigenin against malignant mesothelioma cells. Taken together, our findings suggest that apigenin can induce ROS-dependent necroptotic cell death due to ATP depletion through mitochondrial dysfunction. This study provides us a possible mechanism underlying why apigenin could be used as a therapeutic candidate for treating malignant mesothelioma.
Su Hwan Lee;Ju Hye Shin;Min Woo Park;Junhyung Kim;Kyung Soo Chung;Sungwon Na;Ji-Hwan Ryu;Jin Hwa Lee;Moo Suk Park;Young Sam Kim;Jong-Seok Moon
IMMUNE NETWORK
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제22권2호
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pp.18.1-18.15
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2022
Dysfunction of mitochondrial metabolism is implicated in cellular injury and cell death. While mitochondrial dysfunction is associated with lung injury by lung inflammation, the mechanism by which the impairment of mitochondrial ATP synthesis regulates necroptosis during acute lung injury (ALI) by lung inflammation is unclear. Here, we showed that the impairment of mitochondrial ATP synthesis induces receptor interacting serine/threonine kinase 3 (RIPK3)-dependent necroptosis during lung injury by lung inflammation. We found that the impairment of mitochondrial ATP synthesis by oligomycin, an inhibitor of ATP synthase, resulted in increased lung injury and RIPK3 levels in lung tissues during lung inflammation by LPS in mice. The elevated RIPK3 and RIPK3 phosphorylation levels by oligomycin resulted in high mixed lineage kinase domain-like (MLKL) phosphorylation, the terminal molecule in necroptotic cell death pathway, in lung epithelial cells during lung inflammation. Moreover, the levels of protein in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) were increased by the activation of necroptosis via oligomycin during lung inflammation. Furthermore, the levels of ATP5A, a catalytic subunit of the mitochondrial ATP synthase complex for ATP synthesis, were reduced in lung epithelial cells of lung tissues from patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS), the most severe form of ALI. The levels of RIPK3, RIPK3 phosphorylation and MLKL phosphorylation were elevated in lung epithelial cells in patients with ARDS. Our results suggest that the impairment of mitochondrial ATP synthesis induces RIPK3-dependent necroptosis in lung epithelial cells during lung injury by lung inflammation.
Background: The treatment of acute kidney injury (AKI), a common disease in dogs, is limited. Therefore, an effective method to prevent AKI in veterinary clinics is particularly crucial. Objectives: Hydrogen sulfide (H2S) is the third gaseous signal molecule involved in various physiological functions of the body. The present study investigated the effect of H2S on cisplatin-induced AKI and the involved mechanisms in dogs. Methods: Cisplatin-injected dogs developed AKI symptoms as indicated by renal dysfunction and pathological changes. In the H2S-treated group, 50 mM sodium hydrosulfide (NaHS) solution was injected at 1 mg/kg/h for 30 min before cisplatin injection. After 72 h, tissue and blood samples were collected immediately. We performed biochemical tests, optical microscopy studies, analysis with test kits, quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction, and western blot analysis. Results: The study results demonstrated that cisplatin injection increased necroptosis and regulated the corresponding protein expression of receptor interacting protein kinase (RIPK) 1, RIPK3, and poly ADP-ribose polymerase 1; furthermore, it activated the expressions of inflammatory factors, including tumor necrosis factor-alpha, nuclear factor kappa B, and interleukin-1β, in canine kidney tissues. Moreover, cisplatin triggered oxidative stress and affected energy metabolism. Conversely, an injection of NaHS solution considerably reduced the aforementioned changes. Conclusions: In conclusion, H2S protects the kidney from cisplatin-induced AKI through the mitigation of necroptosis and inflammation. These findings provide new and valuable clues for the treatment of canine AKI and are of great significance for AKI prevention in veterinary clinics.
VvpM, one of the extracellular metalloproteases produced by Vibrio vulnificus, induces apoptotic cell death via a pathway consisting of ERK activation, cytochrome c release, and activation of caspases-9 and -3. VvpM-treated cells also showed necrotic cell death as stained by propidium iodide (PI). The percentage of PI-stained cells was decreased by pretreatment with Necrostatin-1, indicating that VvpM-mediated cell death occurs through necroptosis. The appearance of autophagic vesicles and lipidated form of light-chain-3B in rVvpM-treated cells suggests an involvement of autophagy in this process. Therefore, the multifarious action of VvpM might be one of the factors responsible for V. vulnificus pathogenesis.
Limei Wang;Haijing Yan;Xiaomeng Chen;Lin Han;Guibo Liu;Hua Yang;Danli Lu;Wenting Liu;Chengye Che
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제33권1호
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pp.43-50
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2023
Fungal keratitis is a refractory kind of keratopathy. We attempted to investigate the antiinflammatory role of thymol on Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) keratitis. Wound healing and fluorescein staining of the cornea were applied to verify thymol's safety. Mice models of A. fumigatus keratitis underwent subconjunctival injection of thymol. The anti-inflammatory roles of thymol were verified by hematoxylin-eosin (HE) staining, slit lamp observation, quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR), and Western blotting. In contrast with the DMSO group, more transparent corneas and less inflammatory cells infiltration were detected in mice treated with 50 ㎍/ml thymol. Thymol downregulated the synthesis of TLR4, MyD88, NF-kB, IL-1β, NLRP3, caspase 1, caspase 8, GSDMD, RIPK3 and MLKL. In summary, we proved that thymol played a protective part in A. fumigatus keratitis by cutting down inflammatory cells aggregation, downregulating the TLR4/ MyD88/ NF-kB/ IL-1β signal expression and reducing necroptosis and pyroptosis.
MicroRNAs (miRNAs) are a class of noncoding RNAs that negatively regulate target messenger RNAs. In multicellular eukaryotes, numerous miRNAs perform basic cellular functions, including cell proliferation, differentiation, and death. Abnormal expression of miRNAs weakens or modifies various apoptosis pathways, leading to the development of human cancer. Cell death occurs in an active manner that maintains tissue homeostasis and eliminates potentially harmful cells through regulated cell death processes, including apoptosis, autophagic cell death, and necroptosis. In this review, we discuss the involvement of miRNAs in regulating cell death pathways in cancers and the potential therapeutic functions of miRNAs in cancer treatment.
Cryopreservation is an option for the preservation of pre- or post-pubertal female or male fertility. This technique not only is beneficial for human clinical applications, but also plays a crucial role in the breeding of livestock and endangered species. Unfortunately, frozen germ cells, including oocytes, sperm, embryos, and spermatogonial stem cells, are subject to cryoinjury. As a result, various cryoprotective agents and freezing techniques have been developed to mitigate this damage. Despite extensive research aimed at reducing apoptotic cell death during freezing, a low survival rate and impaired cell function are still observed after freeze-thawing. In recent decades, several cell death pathways other than apoptosis have been identified. However, the relationship between these pathways and cryoinjury is not yet fully understood, although necroptosis and autophagy appear to be linked to cryoinjury. Therefore, gaining a deeper understanding of the molecular mechanisms of cryoinjury could aid in the development of new strategies to enhance the effectiveness of the freezing of reproductive tissues. In this review, we focus on the pathways through which cryoinjury leads to cell death and propose novel approaches to enhance freezing efficacy based on signaling molecules.
In addition to inducing apoptosis, caspase inhibition contributes to necroptosis and/or autophagy depending on the cell type and cellular context. In macrophages, necroptosis can be induced by co-treatment with Toll-like receptor (TLR) ligands (lipopolysaccharide [LPS] for TLR4 and polyinosinic-polycytidylic acid [poly I:C] for TLR3) and a cell-permeable pan-caspase inhibitor zVAD. Here, we elucidated the signaling pathways and molecular mechanisms of cell death. We showed that LPS/zVAD- and poly I:C/zVAD-induced cell death in bone marrow-derived macrophages (BMDMs) was inhibited by receptor-interacting protein kinase 1 (RIP1) inhibitor necrostatin-1 and autophagy inhibitor 3-methyladenine. Electron microscopic images displayed autophagosome/autolysosomes, and immunoblotting data revealed increased LC3II expression. Although zVAD did not affect LPS- or poly I:C-induced activation of IKK, JNK, and p38, it enhanced IRF3 and STAT1 activation as well as type I interferon (IFN) expression. In addition, zVAD inhibited ERK and Akt phosphorylation induced by LPS and poly I:C. Of note, zVAD-induced enhancement of the IRF3/IFN/STAT1 axis was abolished by necrostatin-1, while zVAD-induced inhibition of ERK and Akt was not. Our data further support the involvement of autocrine IFNs action in reactive oxygen species (ROS)-dependent necroptosis, LPS/zVAD-elicited ROS production was inhibited by necrostatin-1, neutralizing antibody of IFN receptor (IFNR) and JAK inhibitor AZD1480. Accordingly, both cell death and ROS production induced by TLR ligands plus zVAD were abrogated in STAT1 knockout macrophages. We conclude that enhanced TRIF-RIP1-dependent autocrine action of IFNβ, rather than inhibition of ERK or Akt, is involved in TLRs/zVAD-induced autophagic and necroptotic cell death via the JAK/STAT1/ROS pathway.
In attempting to identify effective anticancer drugs from natural products that are harmless to humans, we found that the gomisin J from Schisandra chinensis fruit has anticancer activity. Schisandra chinensis fruits are used in traditional herbal medicine and gomisin J is one of their chemical constituents. In the present study, we examined the anticancer activity of gomisin J in MCF7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines and in MCF10A normal cell line, in a time- and concentration-dependent manner. Our data revealed that gomisin J exerted a much stronger cytotoxic effect on MCF7 and MDA-MB-231 cancer cells than on MCF10A normal cells. Gomisin J suppressed the proliferation and decreased the viability of MCF7 and MDA-MB-231 cells at relatively low (<10 ㎍/ml) and high (>30 ㎍/ml) concentrations, respectively. Our data also revealed that gomisin J induced necroptosis, a programmed form of necrosis, as well as apoptosis. Notably, gomisin J predominantly induced necroptosis in MCF7 cells that are known to have high resistance to many pro-apoptotic anticancer drugs, while MDA-MB-231 exhibited a much lower level of necroptosis but instead a higher level of apoptosis. This data indicated the possibility that it may be used as a more effective anticancer drug, especially in apoptosis-resistant malignant cancer cells. In an extended study, gomisin J exhibited a strong cytotoxic effect on all tested various types of 13 cancer cell lines, indicating its potential to be used against a wide range of different types of cancer cells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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