Cytochrome P450 (CYP) enzymes are a large family of constitutive and inducible mono-oxygenase enzymes that play a central role in the oxidative metabolism of both xenobiotic and endogenous compounds. Several CYPs are involved in metabolism of oxysterols, which are cholesterol oxidation products whose expression may be dysregulated in inflammation-related diseases including cancer. This study focused on CYP39A1, which can metabolize 24-hydroxycholesterol (24-OH) that plays important roles in the inflammatory response and oxidative stress. We aimed to investigate the expression status of CYP39A1 and its transcription factor (RUNX2) in relation to clinical significance in cholangiocarcinoma (CCAs) and to determine whether 24-OH could induce oxidative stress in CCA cell lines. Immunohistochemistry showed that 70% and 30% of CCA patients had low and high expression of CYP39A1, respectively. Low expression of CYP39A1 demonstrated a significant correlation with metastasis. Our results also revealed that the expression of RUNX2 had a positive correlation with CYP39A1. Low expression of both CYP39A1 (70%) and RUNX2 (37%) was significantly related with poor prognosis of CCA patients. Interestingly, oxidized alpha-1 antitrypsin (ox-A1AT), an oxidative stress marker, was significantly increased in CCA tissues in which CYP39A1 and RUNX2 were down regulated. Additionally, immunocytochemistry showed that 24-OH could induce ox-A1AT in CCA cell lines. In conclusion, our study revealed putative roles of the CYP39A1 enzyme in prognostic determination of CCAs.
The hyperosmotic stimulus is regarded as a mechanical factor for bone remodeling. However, whether the hyperosmotic stimulus affects $1{\alpha}$, 25-dihydroxyvitamin $D_3$ ($1{\alpha},25(OH)_2D_3$)-induced osteoclastogenesis is not clear. In the present study, the effect of the hyperosmotic stimulus on $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced osteoclastogenesis was investigated in an osteoblast-preosteoclast co-culture system. Serial doses of sucrose were applied as a mechanical force. These hyperosmotic stimuli significantly evoked a reduced number of $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced tartrate-resistant acid phosphatase-positive multinucleated cells and $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced bone-resorbing pit area in a co-culture system. In osteoblastic cells, receptor activator of nuclear factor ${\kappa}B$ ligand (RANKL) and Runx2 expressions were down-regulated in response to $1{\alpha},25(OH)_2D_3$. Knockdown of Runx2 inhibited $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced RANKL expression in osteoblastic cells. Finally, the hyperosmotic stimulus induced the overexpression of TonEBP in osteoblastic cells. These results suggest that hyperosmolarity leads to the down-regulation of $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced osteoclastogenesis, suppressing Runx2 and RANKL expression due to the TonEBP overexpression in osteoblastic cells.
Kim, Eun Ji;Jung, Jae In;Jeon, Young Eun;Lee, Hyun Sook
Nutrition Research and Practice
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v.15
no.5
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pp.579-590
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2021
BACKGROUND/OBJECTIVES: Petasites japonicus Maxim (P. japonicus) has been used as an edible and medicinal plant and contains many bioactive compounds. The purpose of this study is to investigate the effect of P. japonicus on osteogenesis. MATERIALS/METHODS: The leaves and stems of P. japonicus were separated and extracted with hot water or ethanol, respectively. The total phenolic compound and total polyphenol contents of each extract were measured, and alkaline phosphatase (ALP) activity of each extract was evaluated to determine their effect on bone metabolism. To investigate the effect on osteoblast differentiation of the aqueous extract of P. japonicus leaves (AL), which produced the highest ALP activity among the tested extracts, collagen content was measured using the Sirius Red staining method, mineralization using the Alizarin Red S staining method, and osteocalcin production through enzyme-linked immunosorbent assay analysis. Also, real-time reverse transcription polymerase chain reaction was performed to investigate the mRNA expression levels of Runt-related transcriptional factor 2 (Runx2) and Osterix. RESULTS: Among the 4 P. japonicus extracts, AL had the highest values in all of the following measures: total phenolic compounds, total polyphenols, and ALP activity, which is a major biomarker of osteoblast differentiation. The AL-treated MC3T3-E1 cells showed significant increases in induced osteoblast differentiation, collagen synthesis, mineralization, and osteocalcin production. In addition, mRNA expressions of Runx2 and Osterix, transcription factors that regulate osteoblast differentiation, were significantly increased. CONCLUSIONS: These results suggest that AL can regulate osteoblasts differentiation, at least in part through Runx2 and Osterix. Therefore, it is highly likely that P. japonicus will be useful as an alternate therapeutic for the prevention and treatment of osteoporosis.
Objectives This study was designed to evaluate the effects of Danggwisu-san (Dangguixu-san, DG) on bone repair from femur fracture in mice. Methods Mice were randomly divided into 4 groups (normal, control, positive control and DG 300 mg/kg-treated group). In order to investigate the effects of DG on gene expressions in experimental animals with fracture, we measured the levels of bone morphogenetic protein-2 (BMP2), cyclooxygenase-2 (COX2), Sox9, collagen type II alpha 1 chain (Col2a1), runt-related transcription factor 2 (Runx2), osterix genes. After the cytotoxicity test, we analyzed the levels of expression of osteocalcin and Runx2, and tumor necrosis factor-α (TNF-α), a pro-inflammatory cytokine. The process of fusion in the fracture was also investigated by gross examination. Results Through in vivo BMP2, COX2 gene expression significantly decreased. Sox9 significantly increased. Col2a1, Runx2, osterix gene expression also increased as well, but there was no statistical significance. The degree of unilateral fracture fusion investigated by gross examination was significantly faster than those of the other groups. Through in vitro the level of TNF-α in macrophages was increased by DG in a dose-dependent mannerand and 250 and 500 ㎍/mL showed statistical significance. Osteocalcin and Runx2 genes expressions increased when DG was treated in osteoblasts. Conclusions DG promotes the healing of the fracture through the expression of bone repair-related genes and TNF-α production. This study may set the foundation for the clinical application of DG to the patients with bone fractures.
Background: Kalkitoxin (KT) is an active lipopeptide isolated from the cyanobacterium Lyngbya majuscula found in the bed of the coral reef. Although KT suppresses cell division and inflammation, KT's mechanism of action in vascular smooth muscle cells (VSMCs) is unidentified. Therefore, our main aim was to investigate the impact of KT on vascular calcification for the treatment of cardiovascular disease. Objectives: Using diverse calcification media, we studied the effect of KT on VSMC calcification and the underlying mechanism of this effect. Methods: VSMC was isolated from the 6 weeks ICR mice. Then VSMCs were treated with different concentrations of KT to check the cell viability. Alizarin red and von Kossa staining were carried out to examine the calcium deposition on VSMC. Thoracic aorta of 6 weeks mice were taken and treated with different concentrations of KT, and H and E staining was performed. Real-time polymerase chain reaction and western blot were performed to examine KT's effect on VSMC mineralization. Calcium deposition on VSMC was examined with a calcium deposition quantification kit. Results: Calcium deposition, Alizarin red, and von Kossa staining revealed that KT reduced inorganic phosphate-induced calcification phenotypes. KT also reduced Ca++-induced calcification by inhibiting genes that regulate osteoblast differentiation, such as runtrelated transcription factor 2 (RUNX-2), SMAD family member 4, osterix, collagen 1α, and osteopontin. Also, KT repressed Ca2+-induced bone morphogenetic protein 2, RUNX-2, collagen 1α, osteoprotegerin, and smooth muscle actin protein expression. Likewise, Alizarin red and von Kossa staining showed that KT markedly decreased the calcification of ex vivo ring formation in the mouse thoracic aorta. Conclusions: This experiment demonstrated that KT decreases vascular calcification and may be developed as a new therapeutic treatment for vascular calcification and arteriosclerosis.
Park, Seoyoung;Kim, Joo-Hyun;Son, Younglim;Goh, Sung-Ho;Oh, Sangtaek
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.26
no.6
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pp.1063-1066
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2016
Longan (Dimocarpus longan Lour.) has been used as a traditional oriental medicine and possesses a number of physiological activities. In this study, we used cell-based herbal extract screening to identify longan fruit extract (LFE) as an activator of osteoblast differentiation. LFE up-regulated alkaline phosphatase (ALP) activity, induced mineralization, and activated Runx2 gene expression in MC3T3-E1 cells. Furthermore, treatment of MC3T3-E1 cells with LFE promoted the phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase1/2 (Erk1/2); however, abrogation of Erk1/2 activation with PD98059 resulted in down-regulation of the phospho-SMAD1/5/8 and Runx2 levels, which in turn reduced the ALP activity. Our findings suggest that LFE exerts its osteogenic activity through activation of the ERK signaling pathway and may have potential as an herbal therapeutic or a preventive agent for the treatment of osteoporosis.
Ankylosing spondylitis (AS) is a chronic autoinflammatory disease that affects the spine and sacroiliac joints. Regarding its etiology, although HLA-B27 is known to be the strongest genetic factor of AS, much evidence suggests the potential contribution of non-MHC genes to the susceptibility to AS. Most of these non-MHC genes have been discovered in non-Asian populations; however, just some of them have been validated in Koreans. In this study, we aimed to identify additional AS-associated single-nucleotide polymorphism (SNP) candidates by replicating the candidate SNPs in Korean AS patients and healthy controls. For this, we selected three SNPs (rs11249215 in RUNX3, rs6556416 in IL12B, and rs8070463 in TBKBP1), which were previously reported as risk factors of AS but have not been studied in Koreans, and performed genotyping assays using a total of 1138 Korean samples (572 AS patients and 566 healthy controls). Of the three SNP candidates, one SNP in RUNX3 (rs11249215) was significantly associated with the risk of AS (odds ratio, 1.31; 95% confidence interval, 1.02 to 1.68, p = 0.03). These results will be helpful in elucidating the pathogenesis of AS and may be useful for developing AS risk prediction models in Koreans.
Eun-Chong Lee;Kyungwoo Kim;Woong-Jae Jung;Hyoung-Pyo Kim
BMB Reports
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v.56
no.7
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pp.398-403
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2023
Natural killer (NK) cells are an essential part of the innate immune system that helps control infections and tumors. Recent studies have shown that Vorinostat, a histone deacetylase (HDAC) inhibitor, can cause significant changes in gene expression and signaling pathways in NK cells. Since gene expression in eukaryotic cells is closely linked to the complex three-dimensional (3D) chromatin architecture, an integrative analysis of the transcriptome, histone profiling, chromatin accessibility, and 3D genome organization is needed to gain a more comprehensive understanding of how Vorinostat impacts transcription regulation of NK cells from a chromatin-based perspective. The results demonstrate that Vorinostat treatment reprograms the enhancer landscapes of the human NK-92 NK cell line while overall 3D genome organization remains largely stable. Moreover, we identified that the Vorinostat-induced RUNX3 acetylation is linked to the increased enhancer activity, leading to elevated expression of immune response-related genes via long-range enhancer-promoter chromatin interactions. In summary, these findings have important implications in the development of new therapies for cancer and immune-related diseases by shedding light on the mechanisms underlying Vorinostat's impact on transcriptional regulation in NK cells within the context of 3D enhancer network.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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