Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidases (NOXs) are the major enzymatic source of reactive oxygen species (ROS). NOX2 and NOX4 are expressed in the heart but its role in hypoxia-induced atrial natriuretic peptide (ANP) secretion is unclear. This study investigated the effect of NOX on ANP secretion induced by hypoxia in isolated beating rat atria. The results showed that hypoxia significantly upregulated NOX4 but not NOX2 expression, which was completely abolished by endothelin-1 (ET-1) type A and B receptor antagonists BQ123 (0.3 μM) and BQ788 (0.3 μM). ET-1-upregulated NOX4 expression was also blocked by antagonists of secreted phospholipase A2 (sPLA2; varespladib, 5.0 μM) and cytosolic PLA2 (cPLA2; CAY10650, 120.0 nM), and ET-1-induced cPLA2 expression was inhibited by varespladib under normoxia. Moreover, hypoxia-increased ANP secretion was evidently attenuated by the NOX4 antagonist GLX351322 (35.0 μM) and inhibitor of ROS N-Acetyl-D-cysteine (NAC, 15.0 mM), and hypoxia-increased production of ROS was blocked by GLX351322. In addition, hypoxia markedly upregulated Src expression, which was blocked by ET receptors, NOX4, and ROS antagonists. ET-1-increased Src expression was also inhibited by NAC under normoxia. Furthermore, hypoxia-activated extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) and protein kinase B (Akt) were completely abolished by Src inhibitor 1 (1.0 μM), and hypoxia-increased GATA4 was inhibited by the ERK1/2 and Akt antagonists PD98059 (10.0 μM) and LY294002 (10.0 μM), respectively. However, hypoxia-induced ANP secretion was substantially inhibited by Src inhibitor. These results indicate that NOX4/Src modulated by ET-1 regulates ANP secretion by activating ERK1/2 and Akt/GATA4 signaling in isolated beating rat hypoxic atria.
Park, Jung-Min;Pel, Pisey;Chin, Young-Won;Lee, Moo-Yeol
Natural Product Sciences
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제24권1호
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pp.59-65
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2018
An isoform of NADPH oxidase (NOX), NOX2 is a superoxide-generating enzyme involved in diverse pathophysiological events. Although its potential as a therapeutic target has been validated, there is no clinically available inhibitor. Herein, NOX2-inhibitory activity was screened with the constituents isolated from Schisandra chinensis, which has been reported to have antioxidant and reactive oxygen species (ROS)-scavenging effects. Among the partitions prepared from crude methanolic extract, a chloroform-soluble partition showed the highest NOX2-inhibitory activity in PLB-985 cell-based NOX2 assay. A total of twenty nine compounds (1 - 29) were identified from the chloroform fraction, including two first isolated compounds; dimethyl-malate (25) and 2-(2-hydroxyacetyl) furan (27) from this plants. Of these constituents, two compounds (gomisin T, and pregomisin) exhibited an NOX2-inhibitory effect with the $IC_{50}$ of $9.4{\pm}3.6$, and $62.9{\pm}11.3{\mu}M$, respectively. They are confirmed not to be nonspecific superoxide scavengers in a counter assay using a xanthine-xanthine oxidase system. These findings suggest the potential application of gomisin T (6) and other constituents of S. chinensis to inhibit NOX2.
Entamoeba histolytica is an enteric tissue-invasive protozoan parasite causing amoebic colitis and liver abscesses in humans. Amoebic contact with host cells activates intracellular signaling pathways that lead to host cell death via generation of caspase-3, calpain, Ca2+ elevation, and reactive oxygen species (ROS). We previously reported that various NADPH oxidases (NOXs) are responsible for ROS-dependent death of various host cells induced by amoeba. In the present study, we investigated the specific NOX isoform involved in ROS-dependent death of hepatocytes induced by amoebas. Co-incubation of hepatoma HepG2 cells with live amoebic trophozoites resulted in remarkably increased DNA fragmentation compared to cells incubated with medium alone. HepG2 cells that adhered to amoebic trophozoites showed strong dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCF-DA) fluorescence, suggesting intracellular ROS accumulation within host cells stimulated by amoebic trophozoites. Pretreatment of HepG2 cells with the general NOX inhibitor DPI or NOX2-specific inhibitor GSK 2795039 reduced Entamoeba-induced ROS generation. Similarly, Entamoeba-induced LDH release from HepG2 cells was effectively inhibited by pretreatment with DPI or GSK 2795039. In NOX2-silenced HepG2 cells, Entamoeba-induced LDH release was also significantly inhibited compared with controls. Taken together, the results support an important role of NOX2-derived ROS in hepatocyte death induced by E. histolytica.
Kim, Kyeong Ah;Kim, Ju Young;Lee, Young Ah;Min, Arim;Bahk, Young Yil;Shin, Myeong Heon
Parasites, Hosts and Diseases
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제51권1호
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pp.61-68
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2013
Entamoeba histolytica, which causes amoebic colitis and occasionally liver abscess in humans, is able to induce host cell death. However, signaling mechanisms of colon cell death induced by E. histolytica are not fully elucidated. In this study, we investigated the signaling role of NOX in cell death of HT29 colonic epithelial cells induced by E. histolytica. Incubation of HT29 cells with amoebic trophozoites resulted in DNA fragmentation that is a hallmark of apoptotic cell death. In addition, E. histolytica generate intracellular reactive oxygen species (ROS) in a contact-dependent manner. Inhibition of intracellular ROS level with treatment with DPI, an inhibitor of NADPH oxidases (NOXs), decreased Entamoebainduced ROS generation and cell death in HT29 cells. However, pan-caspase inhibitor did not affect E. histolytica-induced HT29 cell death. In HT29 cells, catalytic subunit NOX1 and regulatory subunit Rac1 for NOX1 activation were highly expressed. We next investigated whether NADPH oxidase 1 (NOX1)-derived ROS is closely associated with HT29 cell death induced by E. histolytica. Suppression of Rac1 by siRNA significantly inhibited Entamoeba-induced cell death. Moreover, knockdown of NOX1 by siRNA, effectively inhibited E. histolytica-triggered DNA fragmentation in HT29 cells. These results suggest that NOX1-derived ROS is required for apoptotic cell death in HT29 colon epithelial cells induced by E. histolytica.
Lee, Sae Rom;An, Eun Jung;Kim, Jaesang;Bae, Yun Soo
Biomolecules & Therapeutics
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제28권1호
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pp.25-33
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2020
Several recent studies have reported that reactive oxygen species (ROS), superoxide anion and hydrogen peroxide (H2O2), play important roles in various cellular signaling networks. NADPH oxidase (Nox) isozymes have been shown to mediate receptor-mediated ROS generation for physiological signaling processes involved in cell growth, differentiation, apoptosis, and fibrosis. Detectable intracellular levels of ROS can be induced by the electron leakage from mitochondrial respiratory chain as well as by activation of cytochrome p450, glucose oxidase and xanthine oxidase, leading to oxidative stress. The up-regulation and the hyper-activation of NADPH oxidases (Nox) also likely contribute to oxidative stress in pathophysiologic stages. Elevation of the renal ROS level through hyperglycemia-mediated Nox activation results in the oxidative stress which induces a damage to kidney tissues, causing to diabetic nephropathy (DN). Nox inhibitors are currently being developed as the therapeutics of DN. In this review, we summarize Nox-mediated ROS generation and development of Nox inhibitors for therapeutics of DN treatment.
Lee, Ji-Eun;Cho, Kyu Eun;Lee, Kyung Eun;Kim, Jaesang;Bae, Yun Soo
Molecules and Cells
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제37권12호
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pp.907-911
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2014
The function of reactive oxygen species (ROS) as second messengers in cell differentiation has been demonstrated only for a limited number of cell types. Here, we used a well-established protocol for BMP2-induced neuronal differentiation of neural crest stem cells (NCSCs) to examine the function of BMP2-induced ROS during the process. We first show that BMP2 indeed induces ROS generation in NCSCs and that blocking ROS generation by pretreatment of cells with diphenyleneiodonium (DPI) as NADPH oxidase (Nox) inhibitor inhibits neuronal differentiation. Among the ROS-generating Nox isozymes, only Nox4 was expressed at a detectable level in NCSCs. Nox4 appears to be critical for survival of NCSCs at least in vitro as down-regulation by RNA interference led to apoptotic response from NCSCs. Interestingly, development of neural crest-derived peripheral neural structures in Nox4-/- mouse appears to be grossly normal, although Nox4-/- embryos were born at a sub-Mendelian ratio and showed delayed over-all development. Specifically, cranial and dorsal root ganglia, derived from NCSCs, were clearly present in Nox4-/- embryo at embryonic days (E) 9.5 and 10.5. These results suggest that Nox4-mediated ROS generation likely plays important role in fate determination and differentiation of NCSCs, but other Nox isozymes play redundant function during embryogenesis.
The role of nitric oxide (NO) in the hemorrhagic hypotension was examined using a NO synthase inhibitor, $N^{\omega}-nitro-L-arginine$ methyl ester (L-NAME), in conscious rats. The rats were bled at a constant rate (2 ml/kg/min) through a femoral arterial catheter until the mean arterial pressure (MAP) was reduced by 50 mmHg. We studied the responses to hemorrhage under normal condition (Control) and after the pretreatment with 3 doses of L-NAME (1.6, 8, 40 mg/kg i.v. of NOX1.6, NOX8, and NOX40, respectively). Intravenous bolus injection of L-NAME produced a sustained increase in MAP and decrease in heart rate (HR). During hemorrhage, the MAP fell faster in the NOX8 and NOX40-treated groups than in Control group, but the control group showed same response to NOX1.6. HR greatly increased in NOX groups. The recovery from hemorrhagic hypotension was slowed in the control group, which was not treated with L-NAME. In comparison with the control group, NOX8 and NOX1.6-treated groups registered a significant recovery in MAP during the 15 min recovery period, but NOX40 brought about only a slight increase in MAP. NO precursor, L-arginine (150 mg/kg i.v.), produced significant bradycardic responses before and after hemorrhage and significant depressor response only after hemorrhagic hypotension regardless of pretreatment with L-NAME. These data suggest that the role of NO in blood pressure regulation is greater after hemorrhagic hypotension than basal condition, but the effect of NO can be detrimental to the recovery from hemorrhagic hypotension. In addition, the bradycardic response of L-arginine provides indirect evidence that NO may inhibit sympathetic activity, especially after hemorrhagic hypotension.
[Purpose] Aerobic exercise training (AT) reverses aging-induced deterioration of arterial stiffness via increased arterial nitric oxide (NO) production. Asymmetric dimethylarginine (ADMA), an endogenous inhibitor of NO synthase, was decreased by AT. However, whether AT-induced changes in ADMA levels are related to changes in nitrite/nitrate (NOx) levels remains unclear. Accordingly, we aimed to clarify whether the relationship between plasma ADMA and NOx levels afected the AT-induced reduction of arterial stifness in middle-aged and older adults. [Methods] Thirty-one healthy middle-aged and older male and female subjects (66.4 ± 1.3 years) were randomly divided into two groups: exercise intervention and sedentary controls. Subjects in the training group completed an 8-week AT (60%-70% peak oxygen uptake [${\dot{V}}O_{2peak}$] for 45 min, 3 days/week). [Results] AT signifcantly increased ${\dot{V}}O_{2peak}$ (P < 0.05) and decreased carotid β-stifness (P < 0.01). Moreover, plasma ADMA levels were significantly decreased while plasma NOx levels and NOx/ADMA ratio were significantly increased by AT (P < 0.01). Additionally, no sex diferences in AT-induced changes of circulating ADMA and NOx levels, NOx/ADMA ratio, and carotid β-stifness were observed. Furthermore, the AT-induced increase in circulating ADMA levels was negatively correlated with an increase in circulating NOx levels (r = -0.414, P < 0.05), and the AT-induced increase in NOx/ADMA ratio was negatively correlated with a decrease in carotid β-stifness (r = -0.514, P < 0.01). [Conclusion] These results suggest that the increase in circulating NOx with reduction of ADMA elicited by AT is associated with a decrease in arterial stiffness regardless of sex in middle-aged and older adults.
본 연구에서는 죽상경화 플락에서 발견되는 펩티도글리칸이 혈관염증에서 어떠한 역할을 하는지 알아보기 위하여 염증성 사이토카인의 한 종류인 인터루킨-1 알파의 발현에 대한 영향을 조사하였다. 실험방법으로는 혈관염증을 주도하는 단핵구/대식세포인 THP-1 세포주에 펩티도글리칸을 처리하고 인터루킨-1 알파의 발현을 RT-PCR, real-time PCR, ELISA 방법으로 분석하였다. 펩티도글리칸의 처리 시간과 농도에 비례하여 단핵구/대식세포에서 인터루킨-1 알파의 전사체와 단백질 분비가 증가함을 관찰하였다. 또한 펩티도글리칸의 작용기전을 규명하기 위하여 신호전달을 차단하는 억제제를 세포에 처리하고 인터루킨-1 알파의 발현을 조사하였다. TLR2/4의 억제제인 OxPAPC 그리고 세포 kinase의 작용을 억제하는 LY294002(PI3 kinase 억제), Akti IV (Akt 억제), rapamycin (mTOR 억제), U0126 (MEK 억제), SB202190 (p38 MAPK 억제), SP6001250 (JNK 억제), DPI (NOX 억제)를 처리하는 경우 인터루킨-1 알파 전사체의 발현 그리고 단백질의 분비가 감소되었다. 반면에 LPS의 작용을 억제하는 polymyxin B는 인터루킨-1 알파의 발현에 영향을 주지 않았다. 이상의 결과는, 펩티도글리칸이 TLR2, PI3K, Akt, mTOR, MAPKs를 통하여 단핵구/대식세포의 인터루킨-1 알파 발현을 증가시키고 혈관염증에 기여한다는 것을 나타낸다.
We investigated that the role of nitric oxide (NO) on ischemic rats in brain and heart. Ischemia was induced by both common carotid arteries (CCA) occlusion for 24h following reperfusion. Then tissue samples were removed and measured NOx. In brain, NOx was increased by about 40% vs. normal and it was significantly inhibited by aminoguanidine, selective iNOS inhibitor. This result showed that NOx concentration was increased by iNOS. We investigated the role of $Ca^{2+}$ during ischemia. Nimodipine, L-type calcium channel blocker, didn't inhibit the increases of NOx concentration during ischemia. It suggested that increased NOx was due to calcium-independent NOS. MK-801, which N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonist, didn't significantly prevent the increases of NOx. In heart, ischemia caused NOx decrease and it is inconsistent with NOx increase in brain. Aminoguanidine and nimodipine didnt affect on NOx decrease. But MK-801 more lowered NOx concentration than those of ischemia control group. It seemed that $Ca^{2+}$ influx in heart partially occurred via NMDA receptor and inhibited by NMDA receptor antagonist. The mean arterial pressure (MAP) in ischemic rats after 24h of CCA occlusion was decreased when compared to normal value, whereas the heart rates (HR) was not different between two groups. Aminoguanidine or MK801 had no effect on MAP or HR, but nimodipine reduced MAP. There was no difference the effects of aminoguanidine, nimodipine, or MK-801, on MAP and HR between normal rats and ischemic rats. In summary, ischemic model caused an increase of NOx concentration, suggesting that this may be produced via iNOS, which is calcium independent in brain. However in heart, ischemia decreased NOx concentration and NMDA receptor was partially involved. The basal MAP was decreased in ischemic rats but HR was not different from normal control, suggesting that increased NOx in brain of ischemic rat may result in the hypotension.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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