• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제17권4호
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• pp.1993-1998
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• 2016

The effects of carbon-ion irradiation on cancer cell telomere function have not been comprehensively studied. In our previous report cancer cells with telomere dysfunction were more sensitive to carbon-ion irradiation, but the underlying mechanisms remained unclear. Here we found that telomerase activity was suppressed by carbon-ion irradiation via hTERT down-regulation. Inhibition of telomere activity by MST-312 further increased cancer cell radiosensitivity to carbon-ion radiation. hTERT suppression caused by either carbon-ion irradiation or MST-312 impaired mitochondrial function, as indicated by decreased membrane potential, mtDNA copy number, mitochondrial mass, total ATP levels and elevated reactive oxygen species (ROS). PGC-$1{\alpha}$ expression was repressed after carbion-ion irradiation, and hTERT inhibition by MST-312 could further exacerbate this effect. Lowering the mitochondrial ROS level by MitoTEMPO could partially counteract the induction of cellular senescence induced by carbon-ion radiation and MST-312 incubation. Taken together, the current data suggest that telomere-mitochondrion links play a role in the induction of senescence in MCF-7 cells after carbon-ion irradiation.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권4호
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• pp.744-754
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• 2020

본 연구는 파킨슨 질환(Parkinson's disease) 마우스 모델을 대상으로 지구성 운동과 MitoQ 섭취가 뇌의 흑질의 미토콘드리아 기능에 미치는 영향을 확인하는데 목적이 있다. 파킨슨 질환을 유도하기 위해 C57BL/6 수컷 마우스를 대상으로 복강 내 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6 tetrahydropyridine (MPTP) 25mg/kg과 흡수를 돕기 위한 probenecid 250mg/kg을 이용하여 주 2회 5주간 총 10회 투여하였다. 실험 집단은 생리식염수를 투여하는 집단(Normal Conrol (NC), n=10), MPTP 투여집단(MPTP Control (MC), n=10), MPTP 투여 + MitoQ 투여집단(MPTP + MitoQ (MQ), n=10), MPTP 투여 + 운동집단(MPTP + Exercise (ME), n=10), MPTP 투여 + MitoQ 투여 + 운동집단(MPTP + MitoQ + Exercise (MQE), n=10) 총 5 집단으로 구성하였으며, 운동집단은 지구성 운동을 실시하였고 MitoQ집단은 점진적으로 250μmol로 늘리면서 5주간 섭취하였다. 연구결과 Rotarod-test에서 MC 집단에 비해 처치 집단은 운동 기능 저하의 개선을 보였다. 또한 MC 집단에 비해 처치 집단은 tyrosine hydroxylase의 수준의 증가와 알파시누클린(α-synuclein) 단백질 축적을 감소시켰다. 그리고 미토콘드리아 생합성에 주요조절 인자인 PGC-1α와 항산화 효소인 Catalase 발현이 MC 집단에 비해 처치 집단에서 증가해 미토콘드리아 기능을 개선했으며, 세포사멸 조절인자인 Bcl-2의 증가와 Bax의 감소를 통해 세포사멸을 완화했다. 따라서 5주간의 지구성 운동과 MitoQ 섭취는 파킨슨 질환에서 나타나는 병리학적 특징을 완화하고 운동기능을 향상시키는데 효과적인 것으로 나타났다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제19권3호
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• pp.283-289
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• 2015

This study surveys the improvement characteristics in old-aged muscular mitochondria by bio-active materials coated fabric (BMCF). To observe the effects, the fabric (10 and 30%) was worn to old-aged rat then the oxygen consumption efficiency and copy numbers of mitochondria, and mRNA expression of apoptosis- and mitophagy-related genes were verified. By wearing the BMCF, the oxidative respiration significantly increased when using the 30% materials coated fabric. The mitochondrial DNA copy number significantly decreased and subsequently recovered in a dose-dependent manner. The respiratory control ratio to mitochondrial DNA copy number showed a dose-dependent increment. As times passed, Bax, caspase 9, PGC-$1{\alpha}$ and ${\beta}$-actin increased, and Bcl-2 decreased in a dose-dependent manner. However, the BMCF can be seen to have had no effect on Fas receptor. PINK1 expression did not change considerably and was inclined to decrease in control group, but the expression was down-regulated then subsequently increased with the use of the BMCF in a dose-dependent manner. Caspase 3 increased and subsequently decreased in a dose-dependent manner. These results suggest that the BMCF invigorates mitophagy and improves mitochondrial oxidative respiration in skeletal muscle, and in early stage of apoptosis induced by the BMCF is not related to extrinsic death-receptor mediated but mitochondria-mediated signaling pathway.

• Experimental and Molecular Medicine
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• 제50권11호
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• pp.5.1-5.14
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• 2018

Oxidative stress-induced mitochondrial dysfunction is implicated in the pathogenesis of intervertebral disc degeneration (IVDD). Sirtuin 3 (SIRT3), a sirtuin family protein located in mitochondria, is essential for mitochondrial homeostasis; however, the role of SIRT3 in the process of IVDD has remained elusive. Here, we explored the expression of SIRT3 in IVDD in vivo and in vitro; we also explored the role of SIRT3 in senescence, apoptosis, and mitochondrial homeostasis under oxidative stress. We subsequently activated SIRT3 using honokiol to evaluate its therapeutic potential for IVDD. We assessed SIRT3 expression in degenerative nucleus pulposus (NP) tissues and oxidative stress-induced nucleus pulposus cells (NPCs). SIRT3 was knocked down by lentivirus and activated by honokiol to determine its role in oxidative stress-induced NPCs. The mechanism by which honokiol affected SIRT3 regulation was investigated in vitro, and the therapeutic potential of honokiol was assessed in vitro and in vivo. We found that the expression of SIRT3 decreased with IVDD, and SIRT3 knockdown reduced the tolerance of NPCs to oxidative stress. Honokiol ($10{\mu}M$) improved the viability of NPCs under oxidative stress and promoted their properties of anti-oxidation, mitochondrial dynamics and mitophagy in a SIRT3-dependent manner. Furthermore, honokiol activated SIRT3 through the AMPK-PGC-$1{\alpha}$ signaling pathway. Moreover, honokiol treatment ameliorated IVDD in rats. Our study indicated that SIRT3 is involved in IVDD and showed the potential of the SIRT3 agonist honokiol for the treatment of IVDD.

• 생명과학회지
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• 제28권12호
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• pp.1455-1460
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• 2018

최근 들어 급속한 고령화 사회가 진행되고 있으며 이로 인해 골관절염과 골다공증 등의 퇴행성 골질환 환자수도 동반하여 증가하고 있다. 따라서 고령화에 따른 골관련 질환의 새로운 제어와 치료법 개발을 위해 성체줄기세포의 골세포 분화유도를 활용한 재생의학도 활발히 연구되고 있다. 또한 관련 연구에서 줄기세포의 분화과정에서 미토콘드리아의 산화적인산화가 중요하다고 알려지고 있다. 흥미롭게도 최근 연구에서 아스피린의 주성분인 salicylate가 동물세포의 미토콘드리아 생합성을 증진시키는 효과가 보고되었다. 그러나 성체줄기세포에서 salicylate가 골세포분화나 미토콘드리아 생합성을 유도할 수 있는지에 대한 연구결과는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 인체 골막 유래의 성체줄기세포를 이용하여 골세포분화나 미토콘드리아 생합성에 대한 salicylate의 영향을 분석하였다. 골막 유래 성체줄기세포의 골세포 분화유도 과정에 동반한 salicylate 처리는 잘 알려진 골세포분화 표지자인 alkaline phosphatase의 활성을 증가시키는 결과를 본 연구에서 얻었다. 이러한 연구결과는 salicylate가 줄기세포로부터 골세포로의 분화를 조절할 수 있는 물질이 될 수 있음을 제시한다. 또한 이러한 골세포 분화과정에서 미토콘드리아 생합성도 salicylate 처리에 의해 증가됨이 관찰되었다. 따라서, 미토콘드리아 생합성이나 기능을 조절하는 물질이 성체줄기세포의 골세포 분화과정에도 영향을 줄 수 있으며, 이러한 물질이 골세포분화나 재생의학의 새로운 조절 물질로 응용될 수 있음을 제시한다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제57권1호
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• pp.53-64
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• 2024

본 연구는 근생성 효능을 가진 천연화합물을 발굴하고자 oxypeucedanin hydrate가 근생성과 미토콘드리아에 미치는 영향 및 항암제 유도 미토콘드리아 손상에 대한 완화효과를 C2C12 근원세포와 zebrafish 모델을 통해 각각 확인하였다. 그 결과, oxypeucedanin hydrate는 다핵의 근관세포의 수와 분화말기 표지자인 Myh4의 발현량을 증가시켰고 근육단백질 분해 인자인 MuRF1과 MAFbx의 발현량은 감소시켰다. 또한 미토콘드리아 생합성 조절인자인 Pgc1α, Tfam과 전자전달계 구성인자인 Sdha, Cox1의 발현은 증가시키고, 미토콘드리아 융합인자인 Opa1의 발현 또한 증가시킴과 동시에 미토콘드리아 분열을 표지하는 Drp1의 발현은 감소시켰다. 한편 zebrafish 모델을 통해 항암제 유도 미토콘드리아 손상에 대한 개선효과를 확인한 결과, oxypeucedanin hydrate는 항암제에 의해 유도된 미토콘드리아 손상을 완화시켰다. 이상의 결과들은 oxypeucedanin hydrate가 미토콘드리아 기능 증진을 매개로 근원세포 분화 촉진 및 근육 단백질 분해 저하 효과를 나타냄을 시사한다. 따라서 본 연구를 통해 oxypeucedanin hydrate가 근생성 효과를 나타낼 수 있는 잠재적인 유효소재로서의 가능성을 제시하였다.