Seo, Jeongbin;Jung, Juneyoung;Jang, Dae Sik;Kim, Joungmok;Kim, Jeong Hee
Biomolecules & Therapeutics
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제25권6호
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pp.618-624
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2017
Betulinic acid (BA), a natural pentacyclic triterpene found in many medicinal plants is known to have various biological activity including tumor suppression and anti-inflammatory effects. In this study, the cell-death induction effect of BA was investigated in BV-2 microglia cells. BA was cytotoxic to BV-2 cells with $IC_{50}$ of approximately $2.0{\mu}M$. Treatment of BA resulted in a dose-dependent chromosomal DNA degradation, suggesting that these cells underwent apoptosis. Flow cytometric analysis further confirmed that BA-treated BV-2 cells showed hypodiploid DNA content. BA treatment triggered apoptosis by decreasing Bcl-2 levels, activation of capase-3 protease and cleavage of PARP. In addition, BA treatment induced the accumulation of p62 and the increase in conversion of LC3-I to LC3-II, which are important autophagic flux monitoring markers. The increase in LC3-II indicates that BA treatment induced autophagosome formation, however, accumulation of p62 represents that the downstream autophagy pathway is blocked. It is demonstrated that BA induced cell death of BV-2 cells by inducing apoptosis and inhibiting autophagic flux. These data may provide important new information towards understanding the mechanisms by which BA induce cell death in microglia BV-2 cells.
Park, Jun Yeon;Choi, Pilju;Kim, Ho-kyong;Kang, Ki Sung;Ham, Jungyeob
Journal of Ginseng Research
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제40권1호
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pp.62-67
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2016
Background: Ginseng, which is widely used in functional foods and as an herbal medicine, has been reported to reduce the proliferation of prostate cancer cells by mechanisms that are not yet fully understood. Methods: This study was designed to investigate the changes in ginsenoside content in ginseng after treatment with a microwave-irradiation thermal process and to verify the anticancer effects of the extracts. To confirm the anticancer effect of microwave-irradiated processed ginseng (MG), it was tested in three human prostate cancer cell lines (DU145, LNCaP, and PC-3 cells). Involvements of apoptosis and autophagy were assessed using Western blotting. Results: After microwave treatment, the content of ginsenosides Rg1, Re, Rb1, Rc, Rb2, and Rd in the extracts decreased, whereas the content of ginsenosides 20(S)-Rg3, 20(R)-Rg3, Rk1, and Rg5 increased. Antiproliferation results for the human cancer cell lines treated with ginseng extracts indicate that PC-3 cells treated with MG showed the highest activity with an half maximal inhibitory concentration of $48{\mu}g/mL$. We also showed that MG suppresses the growth of human prostate cancer cell xenografts in athymic nude mice as an in vivo model. This growth suppression by MG is associated with the inductions of cell death and autophagy. Conclusion: Therefore, heat processing by microwave irradiation is a useful method to enhance the anticancer effect of ginseng by increasing the content of ginsenosides Rg3, Rg5, and Rk1.
Nicotinamide (NAM) plays essential roles in physiology through facilitating $NAD^+$ redox homeostasis. Importantly, at high doses, it protects cells under oxidative stresses, and has shown therapeutic effectiveness in a variety of disease conditions. In our previous studies, NAM lowered reactive oxygen species (ROS) levels and extended cellular life span in primary human cells. In the treated cells, levels of $NAD^+/NADH$ and SIRT1 activity increased, while mitochondrial content decreased through autophagy activation. The remaining mitochondria were marked with low superoxide levels and high membrane potentials (${\Delta}_{{\Psi}m}$); we posited that the treatment of NAM induced an activation of mitophagy that is selective for depolarized mitochondria, which produce high levels of ROS. However, evidence for the selective mitophagy that is mediated by SIRT1 has never been provided. This study sought to explain the mechanisms by which NAM lowers ROS levels and increases ${\Delta}_{{\Psi}m}$. Our results showed that NAM and SIRT1 activation exert quite different effects on mitochondrial physiology. Furthermore, the changes in ROS and ${\Delta}_{{\Psi}m}$ were not found to be mediated through autophagy or SIRT activation. Rather, NAM suppressed superoxide generation via a direct reduction of electron transport, and increased ${\Delta}_{{\Psi}m}$ via suppression of mitochondrial permeability transition pore formation. Our results dissected the effects of cellular $NAD^+$ redox modulation, and emphasized the importance of the $NAD^+/NADH$ ratio in the mitochondria as well as the cytosol in maintaining mitochondrial quality.
Purpose: Vesicle-associated membrane protein 8 (VAMP8) is a soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor receptor protein that participates in autophagy by directly regulating autophagosome membrane fusion and has been reported to be involved in tumor progression. Nevertheless, the expression and prognostic value of VAMP8 in breast cancer (BC) remain unknown. This study aimed to evaluate the clinical significance and biological function of VAMP8 in BC. Methods: A total of 112 BC samples and 30 normal mammary gland samples were collected. The expression of VAMP8 was assessed in both BC tissues and normal mammary gland tissues via a two-step immunohistochemical detection method. Results: The expression of VAMP8 in BC tissues was significantly higher than that in normal breast tissues. Furthermore, increased VAMP8 expression was significantly correlated with tumor size (p=0.007), lymph node metastasis (p=0.024) and recurrence (p=0.001). Patients with high VAMP8 expression had significantly lower cumulative recurrence-free survival and overall survival (p<0.001 for both) than patients with low VAMP8 expression. In multivariate logistic regression and Cox regression analyses, lymph node metastasis and VAMP8 expression were independent prognostic factors for BC. Conclusion: VAMP8 is significantly upregulated in human BC tissues and can thus be a practical and potentially effective surrogate marker for survival in BC patients.
Parkinson's disease (PD) is one of the most common neurodegenerative diseases in the elderly population and is caused by the loss of dopaminergic neurons. PD has been predominantly attributed to mitochondrial dysfunction. The structural alteration of α-synuclein triggers toxic oligomer formation in the neurons, which greatly contributes to PD. In this article, we discuss the role of several familial PD-related proteins, such as α-synuclein, DJ-1, LRRK2, PINK1, and parkin in mitophagy, which entails a selective degradation of mitochondria via autophagy. Defective changes in mitochondrial dynamics and their biochemical and functional interaction induce the formation of toxic α-synuclein-containing protein aggregates in PD. In addition, these gene products play an essential role in ubiquitin proteasome system (UPS)-mediated proteolysis as well as mitophagy. Interestingly, a few deubiquitinating enzymes (DUBs) additionally modulate these two pathways negatively or positively. Based on these findings, we summarize the close relationship between several DUBs and the precise modulation of mitophagy. For example, the USP8, USP10, and USP15, among many DUBs are reported to specifically regulate the K48- or K63-linked de-ubiquitination reactions of several target proteins associated with the mitophagic process, in turn upregulating the mitophagy and protecting neuronal cells from α-synuclein-derived toxicity. In contrast, USP30 inhibits mitophagy by opposing parkin-mediated ubiquitination of target proteins. Furthermore, the association between these changes and PD pathogenesis will be discussed. Taken together, although the functional roles of several PD-related genes have yet to be fully understood, they are substantially associated with mitochondrial quality control as well as UPS. Therefore, a better understanding of their relationship provides valuable therapeutic clues for appropriate management strategies.
Background: Clinical dexamethasone (DEX) treatment or stress in bovines results in extensive physiological changes with prominent hyperglycemia and neutrophils dysfunction. Objectives: To elucidate the effects of DEX treatment in vivo on cellular energy status and the underlying mechanism in circulating neutrophils. Methods: We selected eight-month-old male bovines and injected DEX for 3 consecutive days (1 time/d). The levels of glucose, total protein (TP), total cholesterol (TC), and the proinflammatory cytokines interleukin (IL)-1β, IL-6 and tumor necrosis factor (TNF)-α in blood were examined, and we then detected glycogen and adenosine triphosphate (ATP) content, phosphofructosekinase-1 (PFK1) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) activity, glucose transporter (GLUT)1, GLUT4, sodium/glucose cotransporter (SGLT)1 and citrate synthase (CS) protein expression and autophagy levels in circulating neutrophils. Results: DEX injection markedly increased blood glucose, TP and TC levels, the Ca2+/P5+ ratio and the neutrophil/lymphocyte ratio and significantly decreased blood IL-1β, IL-6 and TNF-α levels. Particularly in neutrophils, DEX injection inhibited p65-NFκB activation and elevated glycogen and ATP contents and SGLT1, GLUT1 and GR expression while inhibiting PFK1 activity, enhancing G6PDH activity and CS expression and lowering cell autophagy levels. Conclusions: DEX induced neutrophils glucose uptake by enhancing SGLT1 and GLUT1 expression and the transformation of energy metabolism from glycolysis to pentose phosphate pathway (PPP)-tricarboxylic acid (TCA) cycle. This finding gives us a new perspective on deeper understanding of clinical anti-inflammatory effects of DEX on bovine.
Ni Wang;Junyan Yang;Ruijun Chen;Yunyun Liu;Shunjie Liu;Yining Pan;Qingfeng Lei;Yuzhou Wang;Lu He;Youqiang Song;Zhong Li
Journal of Ginseng Research
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제47권3호
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pp.448-457
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2023
Background: Alzheimer's disease (AD) is a common form of dementia, and impaired mitophagy is a hallmark of AD. Mitophagy is mitochondrial-specific autophagy. Ginsenosides from Ginseng involve in autophagy in cancer. Ginsenoside Rg1 (Rg1 hereafter), a single compound of Ginseng, has neuroprotective effects on AD. However, few studies have reported whether Rg1 can ameliorate AD pathology by regulating mitophagy. Methods: Human SH-SY5Y cell and a 5XFAD mouse model were used to investigate the effects of Rg1. Rg1 (1µM) was added to β-amyloid oligomer (AβO)-induced or APPswe-overexpressed cell models for 24 hours. 5XFAD mouse models were intraperitoneally injected with Rg1 (10 mg/kg/d) for 30 days. Expression levels of mitophagy-related markers were analyzed by western blot and immunofluorescent staining. Cognitive function was assessed by Morris water maze. Mitophagic events were observed using transmission electron microscopy, western blot, and immunofluorescent staining from mouse hippocampus. The activation of the PINK1/Parkin pathway was examined using an immunoprecipitation assay. Results: Rg1 could restore mitophagy and ameliorate memory deficits in the AD cellular and/or mouse model through the PINK1-Parkin pathway. Moreover, Rg1 might induce microglial phagocytosis to reduce β-amyloid (Aβ) deposits in the hippocampus of AD mice. Conclusion: Our studies demonstrate the neuroprotective mechanism of ginsenoside Rg1 in AD models. Rg1 induces PINK-Parkin mediated mitophagy and ameliorates memory deficits in 5XFAD mouse models.
This study aimed to exploring the pathophysiological mechanism of 7α,25-dihydroxycholesterol (7α,25-DHC) in osteoarthritis (OA) pathogenesis. 7α,25-DHC accelerated the proteoglycan loss in ex vivo organ-cultured articular cartilage explant. It was mediated by the decreasing extracellular matrix major components, including aggrecan and type II collagen, and the increasing expression and activation of degenerative enzymes, including matrix metalloproteinase (MMP)-3 and -13, in chondrocytes cultured with 7α,25-DHC. Furthermore, 7α,25-DHC promoted caspase-dependent chondrocyte death via extrinsic and intrinsic pathways of apoptosis. Moreover, 7α,25-DHC upregulated the expression of inflammatory factors, including inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, nitric oxide, and prostaglandin E2, via the production of reactive oxygen species via increase of oxidative stress in chondrocytes. In addition, 7α,25-DHC upregulated the expression of autophagy biomarkers, including beclin-1 and microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3 via the modulation of p53-Akt-mTOR axis in chondrocytes. The expression of CYP7B1, caspase-3, and beclin-1 was elevated in the degenerative articular cartilage of mouse knee joint with OA. Taken together, our findings suggest that 7α,25-DHC is a pathophysiological risk factor of OA pathogenesis that is mediated a chondrocyte death via oxiapoptophagy, which is a mixed mode of apoptosis, oxidative stress, and autophagy.
Yoona Jung;Wonjoon Kim;Na Kyoung Shin;Young Min Bae;Jinhong Wie
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제27권4호
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pp.311-323
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2023
Ion homeostasis, which is regulated by ion channels, is crucial for intracellular signaling. These channels are involved in diverse signaling pathways, including cell proliferation, migration, and intracellular calcium dynamics. Consequently, ion channel dysfunction can lead to various diseases. In addition, these channels are present in the plasma membrane and intracellular organelles. However, our understanding of the function of intracellular organellar ion channels is limited. Recent advancements in electrophysiological techniques have enabled us to record ion channels within intracellular organelles and thus learn more about their functions. Autophagy is a vital process of intracellular protein degradation that facilitates the breakdown of aged, unnecessary, and harmful proteins into their amino acid residues. Lysosomes, which were previously considered protein-degrading garbage boxes, are now recognized as crucial intracellular sensors that play significant roles in normal signaling and disease pathogenesis. Lysosomes participate in various processes, including digestion, recycling, exocytosis, calcium signaling, nutrient sensing, and wound repair, highlighting the importance of ion channels in these signaling pathways. This review focuses on different lysosomal ion channels, including those associated with diseases, and provides insights into their cellular functions. By summarizing the existing knowledge and literature, this review emphasizes the need for further research in this field. Ultimately, this study aims to provide novel perspectives on the regulation of lysosomal ion channels and the significance of ion-associated signaling in intracellular functions to develop innovative therapeutic targets for rare and lysosomal storage diseases.
오메가-3 지방산은 많은 암에서 세포독성을 나타낸다고 보고 되어 왔으나 구강암에 대한 연구는 전혀 없다. 이에 본 연구에서는 구강암세포에서 오메가-3 지방산 중 DHA의 세포독성 기전을 규명하여 다음과 같은 결과를 얻었다. DHA는 구강암 세포주 SCC-4 및 SCC-9의 증식을 농도 의존적으로 억제하였으며, FACS 분석, TUNEL assay 및 PARP cleavage 등에 의해 자가사멸을 유도함이 확인 되었다. 또한 DHA는 LC-3II 단백증가, GFP-LC-3 dot 형성 및 autophagic flux assay 등에 의해 자가포식도 유도됨이 규명되었다. SCC-9 세포에서 AMPK의 인산화는 DHA 에 의해 증가 하였으나, p-$AKT^{Thr308}$, p-$AKT^{Ser473}$ 및 mTOR단백양은 감소하였다. 이상의 결과로 DHA는 구강암세포에서 AMPK 활성증가 및 AKT 억제에 통한 mTOR 신호경로 차단에 따른 자가사멸 및 자가포식에 의해 세포독성을 나타낼 수 있음을 시사하며, 따라서 DHA는 구강암의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있으리라 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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