Rhei Rhizoma (RR) and Moutan cortex (MC) have been reported to have anti-inflammatory effects. However, little is known about the effects of RR and MC on endothelial inflammation and insulin resistance (IR). This study aims to investigate whether the water extracts of RR and MC could exert protection against palmitic acid (PA)-induced inflammation and IR in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). HUVECs were pretreated for 6 h with RR or MC, and then exposed to PA for 24 h. The levels of interleukin-6 (IL-6) and tumor necrosis factor-${\alpha}$ (TNF-${\alpha}$) were determined by enzyme-linked immunosorbant assay kits. Western blot analysis was performed for activation of nuclear factor-${\kappa}B$ (NF-${\kappa}B$) and insulin receptor substrate-1 (IRS-1). In HUVECs stimulated with PA, both RR and MC significantly inhibited the production of TNF-${\alpha}$ and IL-6 and the activation of NF-${\kappa}B$. At the same concentrations, the inhibitory effects of RR were more potent than those of MC. PA reduced insulin-induced phosphorylation of IRS-1, which was reversed by RR and MC. The results suggest that RR and MC are effective in inhibiting PA-associated endothelial inflammation and ameliorating IR by beneficial regulation of NF-${\kappa}B$ and IRS-1 activation.
Polygonum cuspidatum has been used as a fork medicine for a long time. Emodin was purified from the root of P. cuspidatum by thin layer chromatography (TLC) and preparative high perfomance liquid chromatography (HPLC). The effects of emodin on the migration of endothelial cells and in vitro angiogenesis stimulated with vascular endothelial cell growth factor (VEGF) were examined, using human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) and porcine pulmonary arterial endothelial cells (PPAECs). Emodin potently inhibited the VEGF-induced migration of (HUVECs) at relatively low cocentrations $(0.1-10\;{\mu}g/ml)$; the inhibition of endothelial cells by emodin was 75.4% at $0.1\;{\mu}g/ml$ and about 90% at $1\;{\mu}g/ml$. Emodin also inhibited VEGF-induced sprout formation in vitro at concentrations of $0.1-10\;{\mu}g/ml$. Emodin was also evaluated for the inhibitory potential on in vivo angiogenesis in a growing chick embryo chorioallantoic membranes (CAM). At a concentration of $1.0\;{\mu}g/ml$ Per disc, emodin was able to induce avacular zone in the CAMs. These findings suggest that emodin is a potent angiogenesis inhibitor and P. cuspidatum is a useful herb in the development of therapeutics for angiogenesis dependent diseases.
Korean Red Ginseng extract (KRGE) is a traditional herbal medicine utilized to prevent endothelium dysfunction in the cardiovascular system; however, its underlying mechanism has not been clearly elucidated. We here examined the pharmacological effect and molecular mechanism of KRGE on apoptosis of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) in a serum-deprived apoptosis model. KRGE protected HUVECs from serum-deprived apoptosis by inhibiting mitochondrial cytochrome c release and caspase-9/-3 activation. This protective effect was significantly higher than that of American ginseng extract. KRGE treatment increased antiapoptotic Bcl-2 and Bcl-$X_L$ protein expression and Akt-dependent Bad phosphorylation. Moreover, KRGE prevented serum deprivation-induced subcellular redistribution of these proteins between the mitochondrion and the cytosol, resulting in suppression of mitochondrial cytochrome c release. In addition, KRGE increased nitric oxide (NO) production via Akt-dependent activation of endothelial NO synthase (eNOS), as well as inhibited caspase-9/-3 activities. These increases were reversed by co-treatment of cells with inhibitors of eNOS and phosphoinositide 3-kinase (PI3K) and pre-incubation of cell lysates in dithiothreitol, indicating KRGE induces NO-mediated caspase modification. Indeed, KRGE inhibited caspase-3 activity via S-nitrosylation. These findings suggest that KRGE prevents serum deprivation-induced HUVEC apoptosis via increased Bcl-2 and Bcl-$X_L$ protein expression, PI3K/Akt-dependent Bad phosphorylation, and eNOS/NO-mediated S-nitrosylation of caspases. The cytoprotective property of KRGE may be valuable for developing new pharmaceutical means that limit endothelial cell death induced during the pathogenesis of vascular diseases.
Endoplasmic reticulum (ER) stress is mediated by disturbance of $Ca^{2+}$ homeostasis. The store-operated calcium (SOC) channel is the primary $Ca^{2+}$ channel in non-excitable cells, but its participation in agent-induced ER stress is not clear. In this study, the effects of tunicamycin on $Ca^{2+}$ influx in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were observed with the fluorescent probe Fluo-4 AM. The effect of tunicamycin on the expression of the unfolded protein response (UPR)-related proteins BiP and CHOP was assayed by western blotting with or without inhibition of Orai1. Tunicamycin induced endothelial dysfunction by activating ER stress. Orai1 expression and the influx of extracellular $Ca^{2+}$ in HUVECs were both upregulated during ER stress. The SOC channel inhibitor SKF96365 reversed tunicamycin-induced endothelial cell dysfunction by inhibiting ER stress. Regulation of tunicamycin-induced ER stress by Orai1 indicates that modification of Orai1 activity may have therapeutic value for conditions with ER stress-induced endothelial dysfunction.
This study aimed to investigate the effects and potential mechanisms of Chikusetsusaponin V (CsV) on endothelial nitric oxide synthase (eNOS) and vascular endothelial cell functions. Different concentrations of CsV were added to animal models, bovine aorta endothelial cells (BAECs) and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) cultured in vitro. qPCR, Western blotting (WB), and B ultrasound were performed to explore the effects of CsV on mouse endothelial cell functions, vascular stiffness and cellular eNOS mRNA, protein expression and NO release. Bioinformatics analysis, network pharmacology, molecular docking and protein mass spectrometry analysis were conducted to jointly predict the upstream transcription factors of eNOS. Furthermore, pulldown and ChIP and dual luciferase assays were employed for subsequent verification. At the presence or absence of CsV stimulation, either overexpression or knockdown of purine rich element binding protein A (PURA) was conducted, and PCR assay was employed to detect PURA and eNOS mRNA expressions, Western blot was used to detect PURA and eNOS protein expressions, cell NO release and serum NO levels. Tube formation experiment was conducted to detect the tube forming capability of HUVECs cells. The animal vasodilation function test detected the vasodilation functions. Ultrasonic detection was performed to determine the mouse aortic arch pulse wave velocity to identify aortic stiffness. CsV stimulus on bovine aortic cells revealed that CsV could upregulate eNOS protein levels in vascular endothelial cells in a concentration and time dependent manner. The expression levels of eNOS mRNA and phosphorylation sites Ser1177, Ser633 and Thr495 increased significantly after CsV stimulation. Meanwhile, CsV could also enhance the tube forming capability of HUVECs cells. Following the mice were gavaged using CsV, the eNOS protein level of mouse aortic endothelial cells was upregulated in a concentration- and time-dependent manner, and serum NO release and vasodilation ability were simultaneously elevated whereas arterial stiffness was alleviated. The pulldown, ChIP and dual luciferase assays demonstrated that PURA could bind to the eNOS promoter and facilitate the transcription of eNOS. Under the conditions of presence or absence of CsV stimulation, overexpression or knockdown of PURA indicated that the effect of CsV on vascular endothelial function and eNOS was weakened following PURA gene silence, whereas overexpression of PURA gene could enhance the effect of CsV upregulating eNOS expression. CsV could promote NO release from endothelial cells by upregulating the expression of PURA/eNOS pathway, improve endothelial cell functions, enhance vasodilation capability, and alleviate vessel stiffness. The present study plays a role in offering a theoretical basis for the development and application of CsV in vascular function improvement, and it also provides a more comprehensive understanding of the pharmacodynamics of CsV.
Angiogenesis is an essential step in cancer progression and metastasis. Changes in the microRNA (miRNA or miR) expression profiles of endothelial cells (ECs) elicited by cancer cells promote angiogenesis. Vascular endothelial growth factor (VEGF), a key pro-angiogenic factor, influences miRNA expression in ECs; however, the exact role that VEGF serves in miRNA regulation during angiogenesis is poorly defined. The present study aimed to demonstrate the differential angiogenic effects on human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) of five different colorectal cancer (CRC) cell lines by in vitro HUVEC migration and angiogenesis assays in response to CRC-conditioned medium (CM). Among the tested CMs, LoVo was the most effective cell line in eliciting HUVEC angiogenic phenotypes, at least partially due to its high VEGF level. It was also observed that pro-angiogenesis-regulatory miRNAs (angio-miRNA) miR-296, miR-132, miR-105 and miR-200 were upregulated in the VEGF-rich LoVo CM compared with the VEGF-scarce SW620 CM. In addition, treatment with VEGF receptor 2 inhibitor downregulated the pro-angio-miRNAs, with the exception of miR-132, suggesting that VEGF, as well as additional signaling, is required for angio-miRNA expression. Quantitative analyses on pro-angio-miRNA target expression suggested that independent pathways may be involved in the regulation of their expression. Overall, the data from the present study indicated that multiple paracrine factors, including VEGF secreted by CRCs, effectively modulated angio-miRNA expression, thus impacting their target expression and the angiogenic phenotypes of HUVECs.
Basic fibroblast growth factor (bFGF) plays an important role in angiogenesis. However, the underlying mechanisms are not clear. $Mg^{2+}$ is the most abundant intracellular divalent cation in the body and plays critical roles in many cell functions. We investigated the effect of bFGF on the intracellular $Mg^{2+}$ concentration ($[Mg^{2+}]_i$) in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). bFGF increased ($[Mg^{2+}]_i$) in a dose-dependent manner, independent of extracellular $Mg^{2+}$. This bFGF-induced $[Mg^{2+}]_i$ increase was blocked by tyrosine kinase inhibitors (tyrphostin A-23 and genistein), phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) inhibitors (wortmannin and LY294002) and a phospholipase $C{\gamma}$ ($PLC{\gamma}$) inhibitor (U73122). In contrast, mitogen-activated protein kinase inhibitors (SB202190 and PD98059) did not affect the bFGF-induced $[Mg^{2+}]_i$ increase. These results suggest that bFGF increases the $[Mg^{2+}]_i$ from the intracellular $Mg^{2+}$ stores through the tyrosine kinase/PI3K/$PLC{\gamma}$-dependent signaling pathways.
Han, Jang Mi;Gong, So Youn;Sohng, Jae Kyung;Kang, Yue Jai;Jung, Hye Jin
Korean Journal of Food Science and Technology
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v.51
no.2
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pp.141-146
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2019
Sparassis crispa is an edible mushroom that is distributed in Korea, Japan, Europe, and North America. It exerts various biological activities such as immunopotentiation, anti-diabetic, anti-cancer, and anti-inflammatory effects. Recently, we separated the health functional non-aqueous fraction from the chloroform extract of S. crispa (SCF4). In this study, we evaluated the antiangiogenic activity of SCF4 in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). SCF4 effectively inhibited vascular endothelial growth factor (VEGF)-induced cell growth at concentrations ($5-25{\mu}g/mL$) showing no cytotoxic effects. SCF4 inhibited VEGF-induced invasiveness and tube formation ability, which are in vitro angiogenic features of HUVECs, in a dose-dependent manner. In addition, SCF4 markedly suppressed in vivo angiogenesis of chorioallantoic membrane from growing chick embryos without cytotoxicity. Furthermore, SCF4 downregulated the phosphorylation of VEGFR2, AKT, and ERK1/2, which are major angiogenic signal mediators. These results suggest that SCF4 inhibited angiogenesis by suppressing the VEGFR2 signaling pathways without cytotoxicity.
Porphyromonas gingivalis (Pg), Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa), Tannerella forsythia (Tf), Prevotella intermedia (Pi), and Fusobacterium nucleatum (Fn) are major periodontal pathogens. Lipopolysaccharides (LPSs) from periodontal bacteria play an important role in periodontal pathogenesis by stimulating host cells to produce inflammatory cytokines. In this study, highly pure LPSs from the five major periodontopathogens were prepared, and their monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) and tumor necrosis factor-α (TNF-α)-inducing activities were compared in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) and THP-1 macrophagic cells, respectively. In HUVECs, LPSs from Aa and Fn were potent stimulators for MCP-1 induction; however, LPSs from Pg, Pi, and Tf were much weaker MCP-1 inducers. In THP-1 cells, LPSs from Pg, Aa, and Fn were relatively strong inducers of TNF-α, whereas LPSs from Pi and Tf produced little activity. The Toll-like receptor (TLR)2/TLR4 dependency of various LPSs was also determined by measuring NF-κB reporter activity in TLR2- or TLR4-expressing 293 cells. LPSs from Aa, Fn, and Tf stimulated only TLR4; however, LPSs from Pg and Pi stimulated both TLR2 and TLR4. These results suggest that LPSs from major periodontal bacteria differ considerably in their cell-stimulating activity.
Here, we investigated whether hyperglycemia and/or free fatty acids (palmitate, PAL) affect the expression level of bone morphogenic protein 4 (BMP4), a proatherogenic marker, in endothelial cells and the potential role of BMP4 in diabetic vascular complications. To measure BMP4 expression, human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were exposed to high glucose concentrations and/or PAL for 24 or 72 h, and the effects of these treatments on the expression levels of adhesion molecules and reactive oxygen species (ROS) were examined. BMP4 loss-of-function status was achieved via transfection of a BMP4-specific siRNA. High glucose levels increased BMP4 expression in HUVECs in a dose-dependent manner. PAL potentiated such expression. The levels of adhesion molecules and ROS production increased upon treatment with high glucose and/or PAL, but this eff ect was negated when BMP4 was knocked down via siRNA. Signaling of BMP4, a pro-inflammatory and pro-atherogenic cytokine marker, was increased by hyperglycemia and PAL. BMP4 induced the expression of inflammatory adhesion molecules and ROS production. Our work suggests that BMP4 plays a role in atherogenesis induced by high glucose levels and/or PAL.
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