We elucidated the effects of various components of ischemic medium on the outcome of simulated ischemia-reperfusion injury. Hypoxia for up to 12 hours induced neither apoptotic bodies nor LDH release. However, reoxygenation after 6 or 12 hours of hypoxia resulted in a marked LDH release along with morphological changes compatible with oncotic cell death. H9c2 cells were then subjected to 6 hours of simulated ischemia by exposing them to modified hypoxic glucose-free Krebs-Henseleit buffer. Lowered pH (pH 6.4) of simulated-ischemic buffer resulted in the generation of apoptotic bodies during ischemia, with no concomitant LDH release. The degree of reperfusion-induced LDH release was not affected by the pH of ischemic buffer. Removal of sodium bicarbonate from the simulated ischemic buffer markedly increased cellular damages during both the simulated ischemia and reperfusion. Addition of lactate to the simulated ischemic buffer increased apoptotic cell death during the simulated ischemia. Most importantly, concomitant acidosis and high lactate concentration in ischemic buffer augmented the reperfusion-induced oncotic cell death. These results confirmed the influences of acidosis, bicarbonate deprivation and lactate on the progression and outcome of the simulated ischemia-reperfusion, and also demonstrated that concomitant acidosis and high lactate concentration in simulated ischemic buffer contribute to the development of reperfusion injury.
Background and Objectives: Circular RNAs were known to play vital role in myocardial ischemia reperfusion injury (MIRI), while the role of CircZNF609 in MIRI remains unclear. This study was aimed to investigate the function of CircZNF609 in MIRI. Methods: Hypoxia/reoxygenation (H/R) model was established to mimic MIRI in vitro. Quantitative polymerase chain reaction was performed to evaluate gene transcripts. Cellular localization of CircZNF609 and miR-214-3p were visualized by fluorescence in situ hybridization. Cell proliferation was determined by CCK-8. TUNEL assay and flow cytometry were applied to detect apoptosis. Lactate dehydrogenase was determined by commercial kit. ROS was detected by DCFH-DA probe. Direct interaction of indicated molecules was determined by RIP and dual luciferase assays. Western blot was used to quantify protein levels. In vivo model was established to further test the function of CircZNF609 in MIRI. Results: CircZNF609 was upregulated in H/R model. Inhibition of CircZNF609 alleviated H/R induced apoptosis, ROS generation, restored cell proliferation in cardiomyocytes and human umbilical vein endothelial cells. Mechanically, CircZNF609 directly sponged miR-214-3p to release PTGS2 expression. Functional rescue experiments showed that miR-214-3p/PTGS2 axis was involved in the function of circZNG609 in H/R model. Furthermore, data in mouse model revealed that knockdown of CircZNF609 significantly reduced the area of myocardial infarction and decreased myocardial cell apoptosis. Conclusions: CircZNF609 aggravated the progression of MIRI via targeting miR-214-3p/PTGS2 axis, which suggested CircZNF609 might act as a vital modulator in MIRI.
Xenotransplantation of pig islet regarded as a good alternative to allotransplantation. However, cellular death mediated by hypoxia-reoxygenation injury after transplantation disturb success of this technique. In the present study, we produce transgenic pig expressing human heme oxygenase 1 (HO1) genes to overcome cellular death for improving efficiency of islet xenotransplantation. Particularly, Korean miniature pig breed, Micro-Pig, was used in the present study. Somatic cell nuclear transfer (SCNT) technique was used to produce the HO1 transgenic pig. Six alive transgenic piglets were produced and all the transgenic pigs were founded to have transgene in their genomic DNA and the gene was expressed in all tested organs. Also, in vitro cultured fibroblasts derived from the HO1 transgenic pig showed low reactive oxygen species level, improved cell viability and reduced apoptosis level.
Liu, Kai-Hsi;Lin, Hung-Yin;Thomas, James L.;Shih, Yuan-Pin;Yang, Zhuan-Yi;Chen, Jen-Tsung;Lee, Mei-Hwa
Journal of Ginseng Research
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제46권5호
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pp.621-627
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2022
Background: Panax ginseng (ginseng) is a traditional medicine that is reported to have cardioprotective effects; ginsenosides are the major bioactive compounds in the ginseng root. Methods: Magnetic molecularly imprinted polymer (MMIP) nanoparticles might be useful for both the extraction of the targeted (imprinted) molecules, and for the delivery of those molecules to cells. In this work, plant growth regulators were used to enhance the adventitious rooting of ginseng root callus; imprinted polymeric particles were synthesized for the extraction of ginsenoside Rb1 from root extracts, and then employed for subsequent particle-mediated delivery to cardiomyocytes to mitigate hypoxia/reoxygenation injury. Results: These synthesized composite nanoparticles were first characterized by their specific surface area, adsorption capacity, and magnetization, and then used for the extraction of ginsenoside Rb1 from a crude extract of ginseng roots. The ginsenoside-loaded MMIPs were then shown to have protective effects on mitochondrial membrane potential and cellular viability for H9c2 cells treated with CoCl2 to mimic hypoxia injury. The protective effect of the ginsenosides was assessed by staining with JC-1 dye to monitor the mitochondrial membrane potential. Conclusion: MMIPs can play a dual role in both the extraction and cellular delivery of therapeutic ginsenosides.
Zhai, Changlin;Qian, Qang;Tang, Guanmin;Han, Bingjiang;Hu, Huilin;Yin, Dong;Pan, Haihua;Zhang, Song
Molecules and Cells
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제40권12호
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pp.916-924
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2017
MicroRNAs are widely involved in the pathogenesis of cardiovascular diseases through regulating gene expression via translational inhibition or degradation of their target mRNAs. Recent studies have indicated a critical role of microRNA-206 in myocardial ischaemia-reperfusion (I/R) injury. However, the function of miR-206 in myocardial I/R injury is currently unclear. The present study was aimed to identify the specific role of miR-206 in myocardial I/R injury and explore the underlying molecular mechanism. Our results revealed that the expression level of miR-206 was significantly decreased both in rat I/R group and H9c2 cells subjected to hypoxia/reoxygenation (H/R) compared with the corresponding control. Overexpression of miR-206 observably decreased infarct size and inhibited the cardiomyocyte apoptosis induced by I/R injury. Furthermore, bioinformatics analysis, luciferase activity and western blot assay proved that $Gadd45{\beta}$ (growth arrest DNA damage-inducible gene $45{\beta}$) was a direct target gene of miR-206. In addition, the expression of pro-apoptotic-related genes, such as p53, Bax and cleaved caspase3, was decreased in association with the down-regulation of $Gadd45{\beta}$. In summary, this study demonstrates that miR-206 could protect against myocardial I/R injury by targeting $Gadd45{\beta}$.
Han, A Reum;Yang, Ji Woong;Na, Jung-Min;Choi, Soo Young;Cho, Sung-Woo
BMB Reports
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제52권7호
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pp.439-444
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2019
Although hypoxic/ischemic injury is thought to contribute to the incidence of Alzheimer's disease (AD), the molecular mechanism that determines the relationship between hypoxia-induced ${\beta}$-amyloid ($A{\beta}$) generation and development of AD is not yet known. We have now investigated the protective effects of N,4,5-trimethylthiazol-2-amine hydrochloride (KHG26702), a novel thiazole derivative, on oxygen-glucose deprivation (OGD)-reoxygenation (OGD-R)-induced $A{\beta}$ production in SH-SY5Y human neuroblastoma cells. Pretreatment of these cells with KHG26702 significantly attenuated OGD-R-induced production of reactive oxygen species and elevation of levels of malondialdehyde, prostaglandin $E_2$, interleukin 6 and glutathione, as well as superoxide dismutase activity. KHG26702 also reduced OGD-R-induced expression of the apoptotic protein caspase-3, the apoptosis regulator Bcl-2, and the autophagy protein becn-1. Finally, KHG26702 reduced OGD-R-induced $A{\beta}$ production and cleavage of amyloid precursor protein, by inhibiting secretase activity and suppressing the autophagic pathway. Although supporting data from in vivo studies are required, our results indicate that KHG26702 may prevent neuronal cell damage from OGD-R-induced toxicity.
Background and Objectives: Myocardial ischemia and reperfusion injury (MIRI) has high morbidity and mortality worldwide. We aimed to explore the role of long noncoding RNA lysyl oxidase like 1 antisense RNA 1 (LOXL1-AS1) in cardiomyocyte pyroptosis. Methods: Hypoxia/reoxygenation (H/R) injury was constructed in human cardiomyocyte (HCM). The level of LOXL1-AS1, miR-761, phosphatase and tensin homolog (PTEN) and pyroptosis-related proteins was monitored by quantitative real-time polymerase chain reaction or western blot. Flow cytometry examined the pyroptosis level. Lactate dehydrogenase (LDH), creatine kinase-MB and cardiac troponin I levels were detected by test kits. Enzyme-linked immunosorbent assay measured the release of inflammatory cytokines. Dual-luciferase assay validated the binding relationship among LOXL1-AS1, miR-761, and PTEN. Finally, ischemia/reperfusion (I/R) animal model was constructed. Hematoxylin and eosin staining assessed morphological changes of myocardial tissue. NOD-like receptor pyrin domain-containing protein 3 (NLRP3) and casepase-1 expression was determined by immunohistochemistry. Results: After H/R treatment, LOXL1-AS1 and PTEN were highly expressed but miR-761 level was suppressed. LOXL1-AS1 inhibition or miR-761 overexpression increased cell viability, blocked the release of LDH and inflammatory cytokines (interleukin [IL]-1β, IL-18), inhibited pyroptosis level, and downregulated pyroptosis-related proteins (ASC, cleaved caspase-1, gasdermin D-N, NLRP3, IL-1β, and IL-18) levels in HCMs. LOXL1-AS1 sponged miR-761 to up-regulate PTEN. Knockdown of miR-761 reversed the effect of LOXL1-AS1 down regulation on H/R induced HCM pyroptosis. LOXL1-AS1 aggravated the MIRI by regulating miR-761/PTEN axis in vivo. Conclusions: LOXL1-AS1 targeted miR-761 to regulate PTEN expression, then enhance cardiomyocyte pyroptosis, providing a new alternative target for the treatment of MIRI.
Background and Objectives: Myocardial ischemia-reperfusion injury (MIRI) refers to the damage of cardiac function caused by restoration of blood flow perfusion in ischemic myocardium. However, long non-coding RNA prostate androgen regulated transcript 1 (PART1)'s role in MIRI remain unclear. Methods: Immunofluorescence detected LC3 expression. Intermolecular relationships were verified by dual luciferase reporter assay. 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide, flow cytometry and transferase-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL) assays analyzed cell viability and apoptosis. The release of lactate dehydrogenase was tested via enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Left anterior descending coronary artery surgery induced a MIRI mouse model. Infarct area was detected by 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride staining. Hematoxylin and eosin staining examined myocardial injury. ELISA evaluated myocardial marker (creatine kinase MB) level. Results: PART1 was decreased in hypoxia/reoxygenation (H/R) induced AC16 cells and MIRI mice. PART1 upregulation attenuated the increased levels of Bax, beclin-1 and the ratio of LC3II/I, and enhanced the decrease of Bcl-2 and p62 expression in H/R-treated cells. PART1 upregulation alleviated H/R-triggered autophagy and apoptosis via miR-302a-3p. Mechanically, PART1 targeted miR-302a-3p to upregulate transcription factor activating enhancer-binding protein 2C (TFAP2C). TFAP2C silencing reversed the protected effects of miR-302a-3p inhibitor on H/R treated AC16 cells. We further established TFAP2C combined to dual-specificity phosphatase 5 (DUSP5) promoter and activated DUSP5. TFAP2C upregulation suppressed H/R-stimulated autophagy and apoptosis through upregulating DUSP5. Overexpressed PART1 reduced myocardial infarction area and attenuated MIRI in mice. Conclusion: PART1 improved the autophagy and apoptosis in H/R-exposed AC16 cells through miR-302a-3p/TFAP2C/DUSP5 axis, which might provide novel targets for MIRI treatment.
ATP-sensitive $K^+$ channels ($K_{ATP}$) are major component of preventing ischemia-reperfusion injury. However, there is little information regarding to the expressional difference of $K_{ATP}$ and its function between left and right ventricles. In this study, we measured the lactate dehydrogenase release of rabbit heart slices in vitro and determined the difference of the $K_{ATP}$ expression at the both ventricles by measuring the level of $K_{ATP}$-forming Kir6.2 (OcKir6.2) mRNA using in situ hybridization. The hearts were preconditioned with 15 min hypoxia and reoxygenated for 15 min before a hypoxic period of 60 min, followed by reoxygenation for 180 min. With hypoxic preconditioning (100% $N_2$) with 15 min, left ventricles (LV) showed higher release of LDH comparing with right ventricles (RV). Adding $K_{ATP}$ blocker glibenclamide ($10{\mu}M$) prior to a hypoxic period of 60 min, hypoxic preconditioning effect of RV was more abolished than LV. With in situ hybridization, the optical density of OcKir6.2 was higher in RV. Therefore, we suggest that different $K_{ATP}$ expression between LV and RV is responsible for the different response to hypoxia and hypoxic preconditioning of rabbit hearts.
Background: Effective strategies are dramatically needed to prevent and improve the recovery from myocardial ischemia and reperfusion (I/R) injury. Direct interactions between the mitochondria and endoplasmic reticulum (ER) during heart diseases have been recently investigated. This study was designed to explore the cardioprotective effects of gypenoside XVII (GP-17) against I/R injury. The roles of ER stress, mitochondrial injury, and their crosstalk within I/R injury and in GP-17einduced cardioprotection are also explored. Methods: Cardiac contractility function was recorded in Langendorff-perfused rat hearts. The effects of GP-17 on mitochondrial function including mitochondrial permeability transition pore opening, reactive oxygen species production, and respiratory function were determined using fluorescence detection kits on mitochondria isolated from the rat hearts. H9c2 cardiomyocytes were used to explore the effects of GP-17 on hypoxia/reoxygenation. Results: We found that GP-17 inhibits myocardial apoptosis, reduces cardiac dysfunction, and improves contractile recovery in rat hearts. Our results also demonstrate that apoptosis induced by I/R is predominantly mediated by ER stress and associated with mitochondrial injury. Moreover, the cardioprotective effects of GP-17 are controlled by the PI3K/AKT and P38 signaling pathways. Conclusion: GP-17 inhibits I/R-induced mitochondrial injury by delaying the onset of ER stress through the PI3K/AKT and P38 signaling pathways.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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