In the present study treatment of IBMX, a phosphodiesterase (PDE) inhibitor, alone induced osteoclast formation in co-cultures of mouse bone marrow cells and calvarial osteoblasts. However, treatment of IBMX in combination with prostaglandin $E_2\;(PGE_2)$ inhibited osteoclast formation in a dose-dependent manner. Among various isozyme-specific PDE inhibitors, a PDE4 specific inhibitor, rolipram, showed similar effects as IBMX on osteoclast formation. To address the involvement of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) in osteoclast formation, cAMP concentration in calvarial osteoblasts was investigated. When calvarial osteoblasts were co-cultured with IBMX alone or in combination with $PGE_2$, the patterns of cAMP concentration in calvarial osteoblasts were differ each other suggesting that cAMP in calvarial osteoblasts subtly regulates osteoclast formation.
Several recent studies demonstrate that receptor-mediated cAMP (adenosine 3',5'-monophosphate) production evokes marked change in magnesium ($Mg^{2+}$) homeostasis. The effects of dimaprit or/and phosphodiesterase (PDE) inhibitors on the $Mg^{2+}$ release from perfused guinea pig heart and collagenase-dispersed myocytes was studied to clarify an association of $H_2-histaminergic$ receptor-mediated $Mg^{2+}$ regulation with intracellular cAMP-degradation system. $Mg^{2+}$ efflux was stimulated in perfused hearts and myocytes by IBMX (3-isobutyl-1-methylxanthine), a calmodulin-sensitive PDE inhibitor, but not by RO 20-1724(4-(3-butoxy-4-methoxybenzyl)-2-imidazolidinone) or papaverine, cAMP-specific PDE inhibitors. $Mg^{2+}$ efflux was also be induced by dimaprit, a H-2-agonist. $Mg^{2+}$ effluxes induced by dimaprit were augmented by the presence of the PDE inhibitors. The augmentation of dimaprit-induced $Mg^{2+}$ effluxes by the PDE inhibitors were inhibited by ranitidine, a $H_2-antagonist$, and imipramine, a $Na^{+}-Mg^{2+}$ exchange inhibitor, in perfused hearts and myocytes and were also inhibited by amiloride in perfused hearts. These results suggest that the $H_2$-stimulated $Mg^{2+}$ effluxes from guinea pig heart can be regulated by the cytosolic nonspecific-dependent PDE systems and that it is induced by the $Na^{+}-Mg^{2+}$ exchanger stimulation.
Cheruveetil, Mohammed Ashraf;Shetty, Prasanna Kumar;Rajendran, Arya;Asif, Muhammed;Rao, Kamini A
Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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v.48
no.4
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pp.352-361
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2021
Objective: The study assessed the developmental potential of germinal vesicle (GV) oocytes subjected to in vitro maturation (IVM) after prematuration culture with cilostamide (a phosphodiesterase-3 inhibitor) and the impact of cilostamide exposure on the morphology of meiosis II (MII) oocytes and subsequent embryo quality. Methods: In total, 994 oocytes were collected from 63 patients. Among 307 GV oocytes, 140 oocytes were selected for the experimental group and 130 oocytes for the control group. The denuded GV-stage oocytes were cultured for 6 hours with cilostamide in the experimental group and without cilostamide in the control group. After 6 hours, the oocytes in the experimental group were washed and transferred to fresh IVM medium. The maturational status of the oocytes in both groups was examined at 26, 36, and 48 hours. Fertilization was assessed at 18 hours post-intracytoplasmic sperm injection. Embryo quality was assessed on days 3 and 5. Results: In total, 92.1% of the oocytes remained in the GV stage, while 6.4% converted to the MI stage (p<0.01) after cilostamide exposure. In both groups, more MII oocytes were observed at 36 hours (25.8% vs. 21.5%) than at 26 hours (10.8% vs. 14.6%) and 48 hours (13% vs. 7.9%) (p>0.05). With the advent of cilostamide, blastocyst quality was better in the experimental group than in the control group (p<0.05). Conclusion: Cilostamide effectively blocked nuclear maturation and promoted cytoplasmic growth. Prematuration culture with cilostamide enabled synchronization between cytoplasmic and nuclear maturity, resulting in better blastocyst outcomes.
To determine the regulatory roles of phosphodiesterase (PDE) inhibitors on $PGE_2$-induced osteoclastogenesis, we investigated the effect of PDE inhibitors on osteoclast formation in the presence of $PGE_2$. Among PDE isozyme specific inhibitors, milrinone, a selective PDE3 inhibitor, and rolipram, a specific PDE4 inhibitor, increased $PGE_2$-induced osteoclast formation in cocultures of mouse bone marrow cells and osteoblasts. To verify that whether the PDE3 and PDE4 inhibitors act indirectly on osteoblasts, we measured the concentration of intracellular cAMP in osteoblasts. Treatment of milrinone or rolipram increased $PGE_2$-stimulated cAMP levels in osteoblasts. Furthermore, northern blot analysis revealed that the PDE3 and PDE4 inhibitors works synergistically with $PGE_2$ to increase the expression of TRANCE mRNA in osteoblasts. On the contrary, the PDE3 and PDE4 inhibitors did not augment the number of osteoclasts differentiated from bone marrow cells by $PGE_2$. In conclusion, the stimulation of $PGE_2$-induced osteoclast formation by the PDE3 and PDE4 inhibitors are attributable to their indirect effect on osteoblasts, not to their direct effect on bone marrow-derived osteoclast precursors.
Yeon Jin Lee;Jin Yong Song;Su Hyun Lee;Yubin Lee;Kyu Teak Hwang;Ji-Yun Lee
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.28
no.4
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pp.303-312
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2024
Atopic dermatitis (AD) is the most common inflammatory pruritic skin disease worldwide, characterized by the infiltration of multiple pathogenic T lymphocytes and histological symptoms such as epidermal and dermal thickening. This study aims to investigate the effect of vinpocetine (Vinp; a phosphodiesterase 1 inhibitor) on a 1-chloro-2,4-dinitrobenzene (DNCB)-induced AD-like model. DNCB (1%) was administered on day 1 in the AD model. Subsequently, from day 14 onward, mice in each group (Vinp-treated groups: 1 mg/kg and 2 mg/kg and dexamethasone-treated group: 2 mg/kg) were administered 100 µl of a specific drug daily, whereas 0.2% DNCB was administered every other day for 30 min over 14 days. The Vinp-treated groups showed improved Eczema Area and Severity Index scores and trans-epidermal water loss, indicating the efficacy of Vinp in improving AD and enhancing skin barrier function. Histological analysis further confirmed the reduction in hyperplasia of the epidermis and the infiltration of inflammatory cells, including macrophages, eosinophils, and mast cells, with Vinp treatment. Moreover, Vinp reduced serum concentrations of IgE, interleukin (IL)-6, IL-13, and monocyte chemotactic protein-1. The mRNA levels of IL-1β, IL-6, Thymic stromal lymphopoietin, and transforming growth factor-beta (TGF-β) were reduced by Vinp treatment. Reduction of TGF-β protein by Vinp in skin tissue was also observed. Collectively, our results underscore the effectiveness of Vinp in mitigating DNCB-induced AD by modulating the expression of various biomarkers. Consequently, Vinp is a promising therapeutic candidate for treating AD.
OA-8159, a new Phosphodiesterase (PDE) 5 inhibitor, has exhibited potent erectogenic potential in a penile erection test in rats and anesthetized dogs. In this study, we investigated the mechanism of its erectogenic activity by measuring the activity of OA-8159 against a various PDE isozymes and assessing cGMP and cAMP formation in a rabbit corpus cavernosum in vitro. DA-8159 inhibited the PDE 5 activity in rabbit and human platelets, which the $IC_{50}$ was 5.84$\pm$1.70 nM and 8.25$\pm$2.90 nM, respectively. The $IC_{50}$ of DA-8159 on PDE 1, PDE2, PDE 3 and PDE 6 were 870$\pm$57.4 nM, $101\pm$5 $\mu$M, 52.0$\pm$3.53 $\mu$M and 53.3$\pm$2.47 nM, respectively. This suggests that DA-8159 is a potent, highly selective, competitive inhibitor of PDE 5-catalyzed cGMP hydrolysis. The rates of cGMP hydrolysis catalyzed by human platelets-derived PDE 5 as a function of the cGMP concentration (5~100 nM) and two-fixed DA-8159 concentration (11.3 and 18.8 nM) were investigated in order to characterize the mode of PDE 5 inhibition by DA-8159. DA-8159 increased the apparent 4K_{m}$ value for cGMP hydrolysis but had no effect on the apparent $V_{max}$, indicating a competitive mode of inhibition. DA-8159 increased the cGMP concentrations in the rabbit corpus cavernosum dose dependently. In the presence of sodium nitroprusside (SNP), DA-8159 significantly sti\mulated the accu\mulation of cGMP when compared to the control level. This indicated that the enhancement of a penile erection by DA-8159 involved the relaxation of the cavernosal smooth \muscle by NO-sti\mulated cGMP accu\mulation. In conclusion, DA-8159 is a selective inhibitor of PDE 5-catalyzed cGMP hydrolysis and the enhancement of a penile erection by DA-8159 is mediated by the relaxation of the cavernosal smooth \muscle by the NO-sti\mulated cGMP accu\mulation.
Park, Sun-Haeng;Kim, Ji-Hyun;Bae, Sun-Sik;Hong, Ki-Whan;Choi, Byung-Tae;Shin, Hwa-Kyoung
Journal of Life Science
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v.21
no.5
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pp.647-655
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2011
The neurotoxicity of aggregated amyloid ${\beta}$ ($A{\beta}$) has been implicated as a critical cause in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). It can cause neurotoxicity in AD by evoking a cascade of apoptosis to neuron. Here, we investigated the neuroprotective effects of cilostazol, which acts as a phosphodiesterase III inhibitor, on $A{\beta}_{25-35}$-induced cytotoxicity in mouse neuronal cells and cognitive decline in the C57BL/6J AD mouse model via peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-${\gamma}$ activation. $A{\beta}_{25-35}$ significantly reduced cell viability and increased the number of apoptotic-like cells. Cilostazol treatment recovered cells from $A{\beta}$-induced cell death as well as rosiglitazone, a PPAR-${\gamma}$ activator. These effects were suppressed by GW9662, an antagonist of PPAR-${\gamma}$ activity, indicative of a PPAR-${\gamma}$-mediated signaling. In addition, cilostazol and rosiglitazone also restored PPAR-${\gamma}$ activity levels that had been altered as a result of $A{\beta}_{25-35}$ treatment, which were antagonized by GW9662. Furthermore, cilostazol also markedly decreased the number of apoptotic-like cells and decreased the Bax/Bcl-2 ratio. Intracerebroventricular injection of $A{\beta}_{25-35}$ in C57BL/6J mice resulted in impaired cognitive function. Oral administration of cilostazol (20 mg/kg) for 2 weeks before $A{\beta}_{25-35}$ injection and once a day for 4 weeks post-surgery almost completely prevented the $A{\beta}_{25-35}$-induced cognitive deficits, as did rosiglitazone. Taken together, our findings suggest that cilostazol could attenuate $A{\beta}_{25-35}$-induced neuronal cell injury and apoptosis as well as promote the survival of neuronal cells, subsequently improving cognitive decline in AD, partly because of PPAR-${\gamma}$ activation. The phosphodiesterase III inhibitor cilostazol may be the basis of a novel strategy for the therapy of AD.
Park, Hyo-Jung;Noh, A-Long-Sae-Mi;Lee, Jung-Min;Yim, Mi-Jung
YAKHAK HOEJI
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v.54
no.5
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pp.410-415
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2010
We explored the role of phosphodiesterase 4 (PDE4) on parathyroid (PTH)-induced signaling in osteoblasts. PTH was shown to increase the activity of PDE, mainly PDE4, in osteoblasts, which is partly attributable to elevated PDE4B and PDE4D mRNA expression. The use of PDE4 inhibitor strengthened the PTH-induced extracellular signal-regulated kinase (ERK) and p38 MAP kinase (MAPK) activation. Furthermore, the PDE4 inhibitor stimulated PTH-induced receptor activator of nuclear factor-${\kappa}B$ ligand (RANKL) expression in osteoblasts, which in turn increased osteoclast formation. Taken together, these data suggest the negative role of PDE4 on PTH-induced signaling in osteoblasts.
We synthesized various catechol ether type derivatives substituted by the hydrazine moiety and evaluated for their ability to inhibit PDE Ⅳ (Phosphodiesterase Ⅳ). These new compounds were synthesized from 4-methoxy-3-hydroxy benzaldehyde through 5 or 7 steps. Some of them have similar or more potent inhibitory activity against PDE Ⅳ than known PDE Ⅳ inhibitor. Ariflo (SB 207499). Structure activity relationship (SAR) and biological studies of described compounds will be discussed in detail. (omitted)
Roflumilast analogs are a group of drugs which act as selective photodiesterase (PDE-4) inhibitor for the treatment severe chronic pulmonary disease associated with chronic brochnonities. Structural identification of degradation products using high resolution mass spectrometry and theoretical investigation by density functional theory have been successfully carried out on roflumilast to identify four degradation products namely, 3,5-dichloropyridin-4-amine, N-(3,5-dichloropyridin-4-yl)-4-(difluoromethoxy)-3-hydroxy benzamide, N-(3,5-dichloropyridin-4-yl)-3-(cyclopropylmethoxy)-4-(difluoromethoxy) benzamide and 3-(cyclopropylmethoxy)-N-(3,5-dichloro-1-oxidopyridin-4-yl)-4-(difluoro methoxy) benzamide, generated in alkali, acidic and oxidative conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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