This study attempted to confirm the antioxidative potential of luteolin against tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) induced oxidative damage and to investigate its molecular mechanism related to glutathione (GSH)-dependent enzymes in HepG2 cells. Treatment with luteolin resulted in attenuation of t-BHP induced generation of reactive oxygen species (ROS) and oxidative stress-mediated cell death. In addition, accelerated expression of GSH-dependent antioxidative enzymes, glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR), and heme oxygenase (HO)-1, as well as strengthened GSH content was induced by treatment with luteolin, which was in accordance with increased nuclear translocation of nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2), a transcription factor for phase 2 enzymes, in a dose-dependent manner. These results suggest that the cytoprotective potential of luteolin against oxidative damage can be attributed to fortified GSH-mediated antioxidative pathway and HO-1 expression through regulation of Nrf2 in HepG2 cells.
In the present study, we investigated the anti-inflammatory properties of Eucommia ulmoides Oliv. Bark. (EUE) in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated microglial BV-2 cells and found that EUE inhibited LPS-mediated up-regulation of pro-inflammatory response factors. In addition, EUE inhibited the elevated production of pro-inflammatory cytokines, mediators, and reactive oxygen species (ROS) in LPS-stimulated BV-2 microglial cells. Subsequent mechanistic studies revealed that EUE suppressed LPS-induced phosphorylation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs), phosphoinositide-3-kinase (PI3K)/Akt, glycogen synthase $kinase-3{\beta}$ ($GSK-3{\beta}$), and their downstream transcription factor, nuclear factor-kappa B ($NF-{\kappa}B$). EUE also blocked the nuclear translocation of $NF-{\kappa}B$ and inhibited its binding to DNA. We next demonstrated that EUE induced the nuclear translocation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) and upregulated heme oxygenase-1 (HO-1) expression. We determined that the significant up-regulation of HO-1 expression by EUE was a consequence of Nrf2 nuclear translocation; furthermore, EUE increased the DNA binding of Nrf2. In contrast, zinc protoporphyrin (ZnPP), a specific HO-1 inhibitor, blocked the ability of EUE to inhibit NO and $PGE_2$ production, indicating the vital role of HO-1. Overall, our results indicate that EUE inhibits pro-inflammatory responses by modulating MAPKs, PI3K/Akt, and $GSK-3{\beta}$, consequently suppressing $NF-{\kappa}B$ activation and inducing Nrf2-dependent HO-1 activation.
Myelophycus caespitosus, a brown alga belonging to genus Myelophycus, has been traditionally used as a food and medicinal resource in Northeastern Asia. However, few studies have been conducted on its pharmacological activity. In this study, we evaluated whether methanol extract of M. caespitosus (MEMC) could protect against oxidative damage caused by hydrogen peroxide (H2O2) in C2C12 murine myoblasts. Our results revealed that MEMC could suppress H2O2-induced growth inhibition and DNA damage while blocking the production of reactive oxygen species. In H2O2-treated cells, cell cycle progression was halted at the G2/M phase, accompanied by changes in expression of key cell cycle regulators. However, these effects were attenuated by MEMC. In addition, we found that MEMC protected cells from induction of apoptosis associated with mitochondrial impairment caused by H2O2 treatment. Furthermore, MEMC enhanced the phosphorylation of nuclear factor-erythroid-2 related factor 2 (Nrf2) and expression and activity of heme oxygenase-1 (HO-1) in H2O2-treaetd C2C12 myoblasts. However, such anti-apoptotic and cytoprotective effects of MEMC were greatly abolished by HO-1 inhibitor, suggesting that MEMC could increase Nrf2-mediated activity of HO-1 to protect C2C12 myoblasts from oxidative stress.
Silymarin은 간 보호, 항산화, 항염, 항암 등 다양한 생리 활성을 나타내는 것으로 보고되었고, 본 연구에서는 산화 스트레스에 대한 항산화 잠재력과 그 기전을 세포 생존력 및 활성산소종 생성 분석과 Western blot 분석을 통해 RAW 264.7 세포에서 알아보고자 하였다. Silymarin은 세포 독성 없이 lipopolysaccharide(LPS)에 의해 자극된 세포 내 활성산소종을 농도 의존적으로 소거하였다. 그리고 항산화 효과를 보여주는 것으로 알려진 제2상 효소 중 하나인 heme oxygenase (HO)-1의 발현은 silymarin 처리에 의해 강하게 유도되었다. 또한 silymarin 처리는 항산화 효소의 전사인자인 nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor (Nrf)-2의 발현을 유의미하게 유도하였고, 이는 HO-1 발현증가와 일치하였다. 세포내 산화와 환원 항상성 조절과 관련된 신호 전달물질인 mitogen activated protein kinase (MAPK)와 phosphoinositde 3-kinase (PI3K)의 인산화 정도 또한 Western blot으로 분석하였고, 그 결과 silymarin 은 p38 MAPK 인산화에 의해 HO-1 발현을 유도하는 것으로 나타났다. 그리고 tert-butyl hydroperoxide (t-BHP)를 이용하여 세포내 지질 과산화를 유도함으로써 silymarin에 의해 유도된 HO-1의 항산화 효과를 확인하였다. 그 결과 silymarin 처리에 의해 세포사멸이 유의적으로 억제되었고, p38의 선택적 저해제를 처리한 세포군에서는 t-BHP에 의해 유의적인 세포사멸이 발생하였다. 이 결과를 통해 silymarin은 Nrf-2/p38 MAPK 신호 전달 경로를 통해 HO-1의 발현을 유도하고, 이를 통해 항산화 효과를 높이는 것을 확인할 수 있었다.
Background: Fraxetin (7,8-dihydroxy-6-methoxy coumarin), a coumarin derivative, has been reported to possess antioxidative, anti-inflammatory and neuroprotective effects. A number of recent observations suggest that the induction of heme oxygenase-1 (HO-1) inhibits inflammation and tumorigenesis. In the present study, we determined the effect of fraxetin on HO-1 expression in HaCaT human keratinocytes and investigated its underlying molecular mechanisms. Methods: Reverse transcriptase-PCR and Western blot analysis were performed to detect HO-1 mRNA and protein expression, respectively. Cell viability was measured by the MTS test. The induction of intracellular reactive oxygen species (ROS) by fraxetin was evaluated by 2′,7′-dichlorofluorescin diacetate staining. Results: Fraxetin upregulated mRNA and protein expression of HO-1. Incubation with fraxetin induced the localization of nuclear factor-erythroid-2-related factor-2 (Nrf2) in the nucleus and increased the antioxidant response element-reporter gene activity. Fraxetin also induced the phosphorylation of Akt and AMP-activated protein kinase $(AMPK){\alpha}$ and diminished the expression of phosphatase and tensin homolog, a negative regulator of Akt. Pharmacological inhibition of Akt and $AMPK{\alpha}$ abrogated fraxetin-induced expression of HO-1 and nuclear localization of Nrf2. Furthermore, fraxetin generated ROS in a concentration-dependent manner. Conclusions: Fraxetin induces HO-1 expression through activation of Akt/Nrf2 or $AMPK{\alpha}/Nrf2$ pathway in HaCaT cells.
Choi, Jong Hee;Lee, Min Jung;Jang, Minhee;Kim, Hak-Jae;Lee, Sanghyun;Lee, Sang Won;Kim, Young Ock;Cho, Ik-Hyun
Journal of Ginseng Research
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제42권1호
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pp.107-115
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2018
Background: Depression is one of the most commonly diagnosed neuropsychiatric diseases, but the underlying mechanism and medicine are not well-known. Although Panax ginseng has been reported to exert protective effects in various neurological studies, little information is available regarding its antidepressant effects. Methods: Here, we examined the antidepressant effect and underlying mechanism of P. ginseng extract (PGE) in a chronic restraint stress (CRS)-induced depression model in mice. Results: Oral administration of PGE for 14 d decreased immobility (depression-like behaviors) time in forced swim and tail suspended tests after CRS induction, which corresponded with attenuation of the levels of serum adrenocorticotropic hormone and corticosterone, as well as attenuated c-Fos expression in the amygdala. PGE enhanced messenger RNA expression level of brain-derived neurotrophic factor but ameliorated microglial activation and neuroinflammation (the level of messenger RNA and protein expression of cyclooxygenase-2 and inducible nitric oxide synthase) in the amygdala of mice after CRS induction. Interestingly, 14-d treatment with celecoxib, a selective cyclooxygenase-2 inhibitor, and $N_{\omega}$-nitro-L-arginine methyl ester hydrochloride, a selective inducible nitric oxide synthase inhibitor, attenuated depression-like behaviors after CRS induction. Additionally, PGE inhibited the upregulation of the nuclear factor erythroid 2 related factor 2 and heme oxygenase-1 pathways. Conclusion: Taken together, our findings suggest that PGE exerts antidepressant-like effect of CRS-induced depression by antineuroinflammatory and antioxidant (nuclear factor erythroid 2 related factor 2/heme oxygenase-1 activation) activities by inhibiting the hypothalamo-pituitary-adrenal axis mechanism. Further studies are needed to evaluate the potential of components of P. ginseng as an alternative treatment of depression, including clinical trial evaluation.
Objectives: It was investigated the cytoprotective efficacies of isorhamnetin, a flavonoid originally derived from Hippophae rhamnoides L., against oxidative stress-induced apoptosis in C2C12 myoblasts. Methods: The effects of isorhamnetin on cell growth, apoptosis and reactive oxygen species (ROS) generation were evaluated by trypan blue dye exclusion assay, 4',6-diamidino-2-phenylindole staining and flow cytometry. The levels of apoptosis-regulatory and nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) signaling pathway-related proteins, and caspase activities (caspase-3 and -9) were determined by Western blot analysis and colorimetric assay, respectively. Results: Our results revealed that treatment with isorhamnetin prior to hydrogen peroxide ($H_2O_2$) exposure significantly increased the C2C12 cell viability and, indicating that the exposure of C2C12 cells to isorhamnetin conferred a protective effect against oxidative stress. Isorhamnetin also effectively attenuated $H_2O_2$-induced apoptosis and ROS generation, which was associated with the restoration of the upregulation of Bax and downregulation of Bcl-2 induced by $H_2O_2$. In addition, $H_2O_2$ enhanced the activation of caspase-9 and -3, and degradation of poly (ADP-ribose)-polymerase, a typical substrate protein of activated caspase-3; however, these events were almost totally reversed by pretreatment with isorhamnetin. Moreover, isorhamnetin increased the levels of heme oxygenase-1, a potent antioxidant enzyme, associated with the induction of Nrf2. Conclusions: Our data indicated that isorhamnetin may potentially serve as an agent for the treatment and prevention of muscle disorders caused by oxidative stress.
본 연구에서는 벨루가 렌틸 추출물(BLE)의 항염증 효능을 NO 생성 측면에서 검토하고 이와 관련된 분자 기전을 규명하고자 하였다. LPS, LTA 및 지방세포 공동배양에 의해 활성화된 RAW 264.7 대식세포에서 BLE는 독성이 없는 농도 범위에서 유의적인 NO 생성 저해 효과를 보였다. 이와 함께 BLE 처리에 따라 iNOS mRNA 및 단백질의 발현이 유의적으로 저해됨을 확인하였으며, 이는 BLE에 의한 NO 생성 억제 효과가 전사 수준에서의 iNOS 발현을 억제함으로부터 기인하는 것임을 시사한다. 추가적으로 BLE는 NO 외에도 활성화된 대식세포에서 증가하는 다양한 염증성 사이토카인 유전자(COX-2, IL-1β 및 IL-6)의 mRNA 발현 또한 유의적으로 억제하는 것으로 나타났다. BLE의 항염증 효과와 관련된 분자 기전에 관한 추가적인 연구를 수행한 결과, 항염증 관련 대표 기전인 NF-κB/MAP kinases 신호 경로와는 연관성이 없는 것으로 나타났다. 반면, BLE 처리에 따라 Nrf2 단백질 발현의 증가 및 활성화가 유도되고 HO-1의 발현이 유의적으로 증가하는 것을 확인함으로써 Nrf2가 HO-1의 발현을 증가시키기 위한 전사 인자로서 작용할 가능성이 높음을 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통해 식용원료 유래의 잠재적인 항염증 소재로서 BLE의 활용 가능성을 확인할 수 있었으며, 향후 동물모델을 대상으로 항염증 효과를 입증하기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
Park, Pil-Hoon;Hur, Jin;Lee, Dong-Sung;Kim, Youn-Chul;Jeong, Gil-Saeng;Sohn, Dong-Hwan
Biomolecules & Therapeutics
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제19권4호
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pp.419-424
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2011
Galla Rhois and its components are known to possess anti-infl ammatory properties. In the present study, we prepared equilibrium mixture of ethyl m-digallate and ethyl p-digallate isomers (EDG) from Galla Rhois and examined its effect on nitric oxide (NO) production in murine macrophage cell line. Treatment of RAW264.7 macrophages with EDG signifi cantly inhibited NO production and inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression stimulated by LPS, as assessed by Western blot and quantitative RT-PCR analyses. We also demonstrated that EDG treatment led to an increase in heme oxygenase-1 (HO-1) mRNA and protein expression. EDG treatment also enhanced expression level of nuclear factor-erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) in nucleus, which is critical for transcriptional induction of HO-1. Treatment with SnPP (tin protoporphyrin IX), a selective HO-1 inhibitor, reversed EDG-mediated inhibition of nitrite production, suggesting that HO-1 plays an important role in the suppression of NO production by EDG. Taken together, these results indicate that EDG isolated from Galla Rhois suppresses LPS-stimulated NO production in RAW 264.7 macrophages via HO-1 induction.
Kim, Mi-Kyoung;Park, Hyun-Joo;Kim, Su-Ryun;Choi, Yoon Kyung;Bae, Soo-Kyung;Bae, Moon-Kyoung
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제19권4호
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pp.327-334
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2015
The cytoprotective enzyme heme oxygenase-1 (HO-1) influences endothelial cell survival, proliferation, inflammatory response, and angiogenesis in response to various angiogenic stimuli. In this study, we investigate the involvement of HO-1 in the angiogenic activity of orexin-A. We showed that orexin-A stimulates expression and activity of HO-1 in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). Furthermore, we showed that inhibition of HO-1 by tin (Sn) protoporphryin-IX (SnPP) reduced orexin- A-induced angiogenesis in vivo and ex vivo. Orexin-A-stimulated endothelial tube formation and chemotactic activity were also blocked in SnPP-treated vascular endothelial cells. Orexin-A treatment increased the expression of nuclear factor erythroid-derived 2 related factor 2 (Nrf2), and antioxidant response element (ARE) luciferase activity, leading to induction of HO-1. Collectively, these findings indicate that HO-1 plays a role as an important mediator of orexin-A-induced angiogenesis, and provide new possibilities for therapeutic approaches in pathophysiological conditions associated with angiogenesis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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