Platycodi Radix, the root of Platycodon grandiflorum, commonly known as Doraji, is used as a traditional oriental medicine. Extracts from the roots of P. grandiflorum have been reported to have wide ranging health benefits. In the present study, we investigated the effects of an aqueous extract from the roots of P. grandiflorum (AEPG) on the growth of human lung carcinoma A549 cells. Results obtained are as fellow; AEPG treatment resulted in the inhibition of the cell viability of A549 cells in a concentration-dependent manner. Upon treatment with AEPG, A549 cells developed many of the hallmark features of apoptosis, including condensation of chromatin. Flow cytometry analysis confirmed that AEPG increased populations of apoptotic-sub G1 phase. Western blot and RT-PCR analyses indicated that the expressions of Bcl-2 was down-regulated but Bax was up-regulated in AEPG-treated A549 cells. AEPG-induced apoptotis of A549 cells was associated with rroteolytic cleavage and activation of caspase-3, release of cytochrome c from mitochondria into cytosol and down-regulation of Akt and phospho-Akt proteins in a dose-dependent manner. Induction of apoptosis by AEPG treatment was associated with inhibition and/or degradation of apoptotic target proteins such as poly(ADP-ribose) polymerase, β-catenin and phospholipase C-γ 1. AEPG treatment inhibited the levels of cyclooxygenases protein of A549 cells, which was associated with the inhibition of prostaglandin E2 accumulation in a concentration-dependent fashion. Taken together, these findings suggest that P. grandiflorum has strong potential for development as an agent for prevention against human lung cancer.
Bang, Minji;Kim, Do Gyeong;Gonzales, Edson Luck;Kwon, Kyoung Ja;Shin, Chan Young
Biomolecules & Therapeutics
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제27권6호
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pp.530-539
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2019
Brain aging is an inevitable process characterized by structural and functional changes and is a major risk factor for neurodegenerative diseases. Most brain aging studies are focused on neurons and less on astrocytes which are the most abundant cells in the brain known to be in charge of various functions including the maintenance of brain physical formation, ion homeostasis, and secretion of various extracellular matrix proteins. Altered mitochondrial dynamics, defective mitophagy or mitochondrial damages are causative factors of mitochondrial dysfunction, which is linked to age-related disorders. Etoposide is an anti-cancer reagent which can induce DNA stress and cellular senescence of cancer cell lines. In this study, we investigated whether etoposide induces senescence and functional alterations in cultured rat astrocytes. Senescence-associated ${\beta}$-galactosidase (SA-${\beta}$-gal) activity was used as a cellular senescence marker. The results indicated that etoposide-treated astrocytes showed cellular senescence phenotypes including increased SA-${\beta}$-gal-positive cells number, increased nuclear size and increased senescence-associated secretory phenotypes (SASP) such as IL-6. We also observed a decreased expression of cell cycle markers, including PhosphoHistone H3/Histone H3 and CDK2, and dysregulation of cellular functions based on wound-healing, neuronal protection, and phagocytosis assays. Finally, mitochondrial dysfunction was noted through the determination of mitochondrial membrane potential using tetramethylrhodamine methyl ester (TMRM) and the measurement of mitochondrial oxygen consumption rate (OCR). These data suggest that etoposide can induce cellular senescence and mitochondrial dysfunction in astrocytes which may have implications in brain aging and neurodegenerative conditions.
Glutamate toxicity-mediated mitochondrial dysfunction and neuronal cell death are involved in the pathogenesis of several neurodegenerative diseases as well as acute brain ischemia/stroke. In this study, we investigated the neuroprotective mechanism of dieckol (DEK), one of the phlorotannins isolated from the marine brown alga Ecklonia cava, against glutamate toxicity. Primary cortical neurons ($100{\mu}M$, 24 h) and HT22 neurons (5 mM, 12 h) were stimulated with glutamate to induce glutamate toxic condition. The results demonstrated that DEK treatment significantly increased cell viability in a dose-dependent manner ($1-50{\mu}M$) and recovered morphological deterioration in glutamate-stimulated neurons. In addition, DEK strongly attenuated intracellular reactive oxygen species (ROS) levels, mitochondrial overload of $Ca^{2+}$ and ROS, mitochondrial membrane potential (${\Delta}{\Psi}_m$) disruption, adenine triphosphate depletion. DEK showed free radical scavenging activity in the cell-free system. Furthermore, DEK enhanced protein expression of heme oxygenase-1 (HO-1), an important anti-oxidant enzyme, via the nuclear translocation of nuclear factor-like 2 (Nrf2). Taken together, we conclude that DEK exerts neuroprotective activities against glutamate toxicity through its direct free radical scavenging property and the Nrf-2/HO-1 pathway activation.
Objective: Wooden breast (WB) is a novel myopathy affecting modern broiler chickens, which causes substantial economic losses in the poultry industry. The objective of this study was to evaluate the effect of WB abnormality on meat quality, redox status, as well as the expression of genes of the nuclear factor-erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) pathway. Methods: A total of 80 broilers (Ross 308, 42 days of age, about 2.6 kg body weight) raised at Jiujin farm (Suqian, Jiangsu, China) were used. Twelve unaffected (no detectable hardness of the breast area) and twelve WB-affected (diffuse remarkable hardness in the breast muscle) birds were selected from the commercial broiler farm according to the criteria proposed by previous studies. Results: The results indicated that WB showed histological lesions characterized by fiber degeneration and fibrosis, along with an increase of muscle fiber diameter (p<0.05). Moreover, higher pH value, lightness, yellowness, drip loss and cooking loss were observed in the WB group (p<0.05). Compared with the normal breast (NOR) group, the WB group showed higher formation of reactive oxygen species (p<0.05), increased level of oxidation products and antioxidant activities (p<0.05), accompanied with mitochondrial damages and lower mitochondrial membrane potential (p<0.05). Meanwhile, the relative mRNA expressions of Nrf2 and its downstream antioxidant genes including heme oxygenase-1, NAD(P)H qui none dehydrogenase 1, glutathione peroxidase, superoxide dismutase, and glutamate-cysteine ligase were higher than those of the NOR group (p<0.05). Conclusion: In conclusion, WB myopathy impairs meat quality by causing oxidative damages and mitochondrial dysfunction in broilers, even though the activated Nrf2/antioxidant response element pathway provides protection for the birds.
Background Brown adipose tissue (BAT) is a potential target for anti-obesity treatments. Previous studies have shown that BAT activation causes an acute metabolic boost and reduces adiposity. Furthermore, BAT and BAT-derived cell transplantation reportedly help treat obesity by regulating glucose and fatty acid metabolism. However, since BAT transplantation leads to whole-body weight loss, we speculated that earlier approaches cause a generalized and unnecessary fat tissue loss, including in breast and hip tissues. Methods We transplanted white adipose tissue-derived or BAT-derived preadipocytes prepared from C57BL/6 mice into one side of the inguinal fat pads of an obese mouse model (db/db mice) to examine whether it would cause fat loss at the peri-transplant site (n=5 each). The same volume of phosphate-buffered saline was injected as a control on the other side. Six weeks after transplantation, the inguinal fat pad was excised and weighed. We also measured the concentrations of glucose, triglycerides, fatty acids, and total cholesterol in the peripheral blood. Results BAT-derived preadipocytes showed abundant mitochondria and high levels of mitochondrial membrane uncoupling protein 1 expression, both in vivo and in vitro, with a remarkable reduction in weight of the inguinal fat pad after transplantation (0.17±0.12 g, P=0.043). Only free fatty acid levels tended to decrease in the BAT-transplanted group, but the difference was not significant (P=0.11). Conclusions Our results suggest that brown adipocytes drive fat degradation around the transplantation site. Thus, local transplantation of BAT-derived preadipocytes may be useful for treating obesity, as well as in cosmetic treatments.
Objectives: Phragmitis Rhizoma is the fresh or dried rhizome of Phragmites communis Trin., which has been prescribed in traditional Korean medicine to relieve fever and vomiting and to nourish the body fluids. Recently, the protective effect of Phragmitis Rhizoma extract or its components on myelotoxicity and inflammatory responses have been reported, but no study has yet been conducted on oxidative stress. Methods: The present study investigated whether an ethanol extract of Phragmitis Rhizoma (PR) could protect against cellular damage induced by oxidative stress in Chang liver cells. Results: Pretreatment with PR significantly suppressed the hydrogen peroxide (H2O2)-induced reduction of Chang cell viability and generation of reactive oxygen species (ROS), thereby deferring apoptosis. PR also markedly inhibited H2O2-induced comet tail formation and phospho-γH2AX expression, suggesting that PR protected against oxidative stress-mediated DNA damage. PR also effectively prevented the inhibition of ATP synthesis in H2O2-treated Chang cells by inhibiting the loss of mitochondrial membrane potential, indicating that PR maintains energy metabolism through preservation of mitochondrial function while eliminating ROS generated by H2O2. Immunoblotting results indicated that PR attenuated the H2O2-induced downregulation of Bcl-2 and upregulation of Bax expression. Conclusions: PR protects against oxidative injury in Chang liver cells by regulating energy homeostasis via ROS generation blockade, which is at least partly mediated through inactivation of the mitochondria-mediated apoptosis pathway.
Minji Bang;Seung Jin Yang;TaeJin Ahn;Seol-Heui Han;Chan Young Shin;Kyoung Ja Kwon
Biomolecules & Therapeutics
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제31권1호
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pp.116-126
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2023
Mainly due to the slanted focus on the mechanism and regulation of neuronal aging, research on astrocyte aging and its modulation during brain aging is scarce. In this study, we established aged astrocyte culture model by long-term culturing. Cellular senescence was confirmed through SA-β-gal staining as well as through the examination of morphological, molecular, and functional markers. RNA sequencing and functional analysis of astrocytes were performed to further investigate the detailed characteristics of the aged astrocyte model. Along with aged phenotypes, decreased astrocytic proliferation, migration, mitochondrial energetic function and support for neuronal survival and differentiation has been observed in aged astrocytes. In addition, increased expression of cytokines and chemokine-related factors including plasminogen activator inhibitor -1 (PAI-1) was observed in aged astrocytes. Using the RNA sequencing results, we searched potential drugs that can normalize the dysregulated gene expression pattern observed in long-term cultured aged astrocytes. Among several candidates, minoxidil, a pyrimidine-derived anti-hypertensive and anti-pattern hair loss drug, normalized the increased number of SA-β-gal positive cells and nuclear size in aged astrocytes. In addition, minoxidil restored up-regulated activity of PAI-1 and increased mitochondrial superoxide production in aged astrocytes. We concluded that long term culture of astrocytes can be used as a reliable model for the study of astrocyte senescence and minoxidil can be a plausible candidate for the regulation of brain aging.
Human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hPSC-CMs) have great potential in applications such as regenerative medicine, cardiac disease modeling, and in vitro drug evaluation. However, hPSC-CMs are immature, which limits their applications. During development, the maturation of CMs is accompanied by a decline in their proliferative capacity. This phenomenon suggests that regulating the cell cycle may facilitate the maturation of hPSC-CMs. Aurora kinases are essential kinases that regulate the cell cycle, the role of which is not well studied in hPSC-CM maturation. Here, we demonstrate that CYC116, an inhibitor of Aurora kinases, significantly promotes the maturation of CMs derived from both human embryonic stem cells (H1 and H9) and iPSCs (induced PSCs) (UC013), resulting in increased expression of genes related to cardiomyocyte function, better organization of the sarcomere, increased sarcomere length, increased number of mitochondria, and enhanced physiological function of the cells. In addition, a number of other Aurora kinase inhibitors have also been found to promote the maturation of hPSC-CMs. Our data suggest that blocking aurora kinase activity and regulating cell cycle progression may promote the maturation of hPSC-CMs.
Auranofin is a US Food and Drug Administration (FDA)-approved anti-arthritis medication that functions as a thioredoxin reductase inhibitor. Spermidine, a polyamine present in marine algae, can exert various physiological functions. Herein, we examined the synergistic anticancer activity of auranofin and spermidine in hepatocellular carcinoma (HCC). Combined treatment with auranofin and spermidine suppressed cell viability more efficiently than either treatment alone in HCC Hep3B cells. The isobologram plotted by calculating the half maximal inhibitory concentration (IC50) values of each drug indicated that the two drugs exhibited a synergistic effect. Based on the analysis of annexin V and cell cycle distribution, auranofin and spermidine markedly induced apoptosis in Hep3B cells. Moreover, auranofin and spermidine increased mitochondria-mediated apoptosis by promoting mitochondrial membrane potential (Δψm) loss. Auranofin and spermidine significantly increased reactive oxygen species (ROS) production in Hep3B cells, and the blocking ROS suppressed apoptosis induced by spermidine and auranofin. In addition, auranofin and spermidine reduced the expression of phosphorylated phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) and protein kinase B (Akt), and PI3K inhibitor accelerated auranofin- and spermidine-induced apoptosis. Using ROS scavenger and PI3K inhibitor, we revealed that ROS acts upstream of auranofin- and spermidine-induced apoptosis. Collectively, our study suggests that combination treatment with auranofin and spermidine could afford synergistic anticancer activity via ROS overproduction and reduced PI3K/Akt signaling pathway.
Metformin is a treatment used widely for non-insulin-dependent diabetes mellitus with few side effects and acts by inhibiting hepatic gluconeogenesis and glucose absorption from the gastrointestinal tract. Lymphoma is one of the most common hematological malignancies in dogs. Chemotherapy is used mainly on lymphoma, but further research on developing anticancer drugs for lymphoma is needed because of its severe side effects. This study examined the anticancer effects of metformin alone and in combination with 2-deoxy-D-glucose (2-DG), a glucose analog, on EL4 cells (mouse T cell lymphoma). Metformin reduced the metabolic activity of EL4 cells and showed an additive effect when combined with 2-DG. In addition, cell death was confirmed using a trypan blue exclusion test, Hochest 33342/propidium iodide (PI) staining, and Annexin V/PI staining. An analysis of the cell cycle and mitochondria membrane potential (MMP) to investigate the mechanism of action showed that metformin stopped the G2/M phase of EL4 cells, and metformin + 2-DG decreased MMP. Metformin exhibited anticancer effects as a G2/M phase arrest mechanism in EL4 cells and showed additive effects when combined with 2-DG via MMP reduction. Unlike cytotoxic chemotherapeutic anticancer drugs, metformin and 2-DG are related to cellular glucose metabolism and have little toxicity. Therefore, metformin and 2-DG can be an alternative to reduce the toxicity caused by chemotherapeutic anticancer drugs. Nevertheless, research is needed to verify the in vivo efficacy of metformin and 2-DG before they can be used in lymphoma treatments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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