Neuronal cell toxicity induced by decreased nitric oxide (NO) production may be caused by modulation of constitutive neuronal NO synthase (nNOS). We used lead acetate ($Pb^{2+}$) to modulate physiological NO release and the related pathways of protein kinases like PKC, CaM-KII, and PKA in CATH.a cells, a dopaminergic cell line that has constitutive nNOS activity. In the cells treated with $Pb^{2+}$, cell viability and modulation (phosphorylation) levels of nNOS were determined by MTT assay and Western blot analysis, respectively. nNOS reductase activity (cytochrome c) was also assessed to compare the phosphorylation site-specific nNOS activity. nNOS activity was also determined by NADPH consumption rates. $Pb^{2+}$ treatment alone increased the phosphorylation of nNOS with decreased reductase activity. The phosphorylation levels increased markedly with decreased nNOS reductase activity, when $Pb^{2+}$ was combined with inhibitors for two (PKC and CaM-KII) or three (PKA, PKC and CaM-KII) protein kinases. Interestingly, when the cells were exposed to $Pb^{2+}$ plus PKC or CaM-KII inhibitor, the nNOS was phosphorylated strongly with the lowest activity. However, the levels of phosphorylated nNOS following $Pb^{2+}$ treatment decreased significantly after combined treatment with the PKA inhibitor, and $Pb^{2+}$-induced suppression of reductase activity did not occur. These results demonstrate that physiological NO release in the neuronal cells exposed to $Pb^{2+}$ can be decreased by PKA-mediated nNOS phosphorylation that may be caused by interactions with PKC and/or CaM-KII.
Chronic (>24 h) exposure of arsenite, an environmental toxicant, has shown the decreased nitric oxide (NO) production in endothelial cells (EC) by decreasing endothelial NO synthase (eNOS) expression and/or its phosphorylation at serine 1179 ($eNOS-Ser^{1179}$ in bovine sequence), which is associated with increased risk of vascular diseases. Here, we investigated the acute (<24 h) effect of arsenite on NO production using bovine aortic EC (BAEC). Arsenite acutely increased the phosphorylation of $eNOS-Thr^{497}$, but not of $eNOS-Ser^{116}$ or $eNOS-Ser^{1179}$, which was accompanied by decreased NO production. The level of eNOS expression was unaltered under this condition. Treatment with arsenite also induced reactive oxygen species (ROS) production, and pretreatment with a ROS scavenger N-acetyl-L-cysteine (NAC) completely reversed the observed effect of arsenite on $eNOS-Thr^{497}$ phosphorylation. Although protein kinase C (PKC) and protein phosphatase 1 (PP1) were reported to be involved in $eNOS-Thr^{497}$ phosphorylation, treatment with PKC inhibitor, Ro318425, and overexpression of various PKC isoforms did not affect the arsenite-stimulated $eNOS-Thr^{497}$ phosphorylation. In contrast, treatment with PP1 inhibitor, calyculin A, mimicked the observed effect of arsenite on $eNOS-Thr^{497}$ phosphorylation. Lastly, we found decreased cellular PP1 activity in arsenite-treated cells, which was reversed by NAC. Overall, our study demonstrates firstly that arsenite acutely decreases NO production at least in part by increasing $eNOS-Thr^{497}$ phosphorylation via ROS-PP1 signaling pathway, which provide the molecular mechanism underlying arsenite-induced increase in vascular disease.
Park, Ji-Young;Kang, Ju-Hee;Chung, Woon-Gye;Park, Chang-Shin
Proceedings of the Korean Society of Toxicology Conference
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2002.11b
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pp.188-189
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2002
This work aimed to identify neuronal cell toxicity induced by decrease of physiological NO production by differential phosphorylation of constitutive neuronal NO synthase (nNOS), which can be mediated by Ca2+-dependent PKC and/or CaM-KII activities activated by metals.(omitted)
Kim, Eun Jeong;Kim, Jeeho;Lee, Min Young;Sudhanva, Muddenahalli Srinivasa;Devakumar, Sundaravinayagam;Jeon, Young Jin
Biomolecules & Therapeutics
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v.22
no.4
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pp.282-287
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2014
We show that silymarin, a polyphenolic flavonoid isolated from milk thistle (Silybum marianum), inhibits cytokine mixture (CM: TNF-${\alpha}$, IFN-${\gamma}$, and IL-$1{\beta}$)-induced production of nitric oxide (NO) in the pancreatic beta cell line MIN6N8a. Immunostaining and Western blot analysis showed that silymarin inhibits iNOS gene expression. RT-PCR showed that silymarin inhibits iNOS gene expression in a dose-dependent manner. We also showed that silymarin inhibits extracellular signal-regulated protein kinase-1 and 2 (ERK1/2) phosphorylation. A MEK1 inhibitor abrogated CM-induced nitrite production, similar to silymarin. Treatment of MIN6N8a cells with silymarin also inhibited CM-stimulated activation of NF-${\kappa}B$, which is important for iNOS transcription. Collectively, we demonstrate that silymarin inhibits NO production in pancreatic beta cells, and silymarin may represent a useful anti-diabetic agent.
Purpose: Nitric oxide (NO) is a short-lived bioactive molecule that is known to play an important role in the pathogenesis of periodontal disease. In the current study, we investigated the effect of the flavonoid quercetin on the production of NO in murine macrophages activated with lipopolysaccharide (LPS) from Prevotella intermedia, a pathogen related to inflammatory periodontal disease, and tried to elucidate the underlying mechanisms of action. Methods: LPS was isolated from P. intermedia ATCC 25611 cells by the standard hot phenol-water method. The concentration of NO in cell culture supernatants was determined by measuring the accumulation of nitrite. Inducible NO synthase (iNOS) and heme oxygenase-1 (HO-1) protein expression, phosphorylation of c-Jun N-terminal kinase (JNK) and p38, inhibitory ${\kappa}B$$(I{\kappa}B)-{\alpha}$ degradation, and signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) phosphorylation were analyzed via immunoblotting. Results: Quercetin significantly attenuated iNOS-derived NO production in RAW246.7 cells activated by P. intermedia LPS. In addition, quercetin induced HO-1 protein expression in cells activated with P. intermedia LPS. Tin protoporphyrin IX (SnPP), a competitive inhibitor of HO-1, abolished the inhibitory effect of quercetin on LPS-induced NO production. Quercetin did not affect the phosphorylation of JNK and p38 induced by P. intermedia LPS. The degradation of $I{\kappa}B-{\alpha}$ induced by P. intermedia LPS was inhibited when the cells were treated with quercetin. Quercetin also inhibited LPS-induced STAT1 signaling. Conclusions: Quercetin significantly inhibits iNOS-derived NO production in murine macrophages activated by P. intermedia LPS via anti-inflammatory HO-1 induction and inhibition of the nuclear factor-${\kappa}B$ and STAT1 signaling pathways. Our study suggests that quercetin may contribute to the modulation of host-destructive responses mediated by NO and appears to have potential as a novel therapeutic agent for treating inflammatory periodontal disease.
N-(p-Coumaryol) tryptamine (CT), a phenolic amide, has been reported to exhibit anti-oxidant and anti-inflammatory activities. However, the underlying mechanism by which CT exerts its pharmacological properties has not been clearly demonstrated. The objective of this study is to elucidate the anti-inflammatory mechanism of CT in lipopolysaccharide (LPS)-challenged RAW264.7 macrophage cells. CT significantly inhibited LPS-induced extracellular secretion of pro-inflammatory mediators such as nitric oxide (NO) and $PGE_2$, and protein expressions of iNOS and COX-2. In addition, CT significantly suppressed LPS-induced secretion of pro-inflammatory cytokines such as TNF-${\alpha}$ and IL-$1{\beta}$. To elucidate the underlying anti-inflammatory mechanism of CT, involvement of MAPK and Akt signaling pathways was examined. CT significantly attenuated LPS-induced activation of JNK/c-Jun, but not ERK and p38, in a concentration-dependent manner. Interestingly, CT appeared to suppress LPS-induced Akt phosphorylation. However, JNK inhibition, but not Akt inhibition, resulted in the suppression of LPS-induced responses, suggesting that JNK/c-Jun signaling pathway significantly contributes to LPS-induced inflammatory responses and that LPS-induced Akt phosphorylation might be a compensatory response to a stress condition. Taken together, the present study clearly demonstrates CT exerts anti-inflammatory activity through the suppression of JNK/c-Jun signaling pathway in LPS-challenged RAW264.7 macrophage cells.
Overproduction of reactive oxygen species (ROS), including nitric oxide (NO), could be associated with the pathogenesis of various diseases such as cancer and chronic inflammation. Inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2) are known to play key roles in the development of these diseases. Cedrela sinensis leaves have been used in Asian countries as a traditional remedy for enteritis, dysentery and itching. In the present study, we investigated the anti-inflammatory effects of Cedrela sinensis leaves in lipopolysaccharide (LPS)- stimulated RAW 264.7 macrophages. Powder of C. sinensis leaves was extracted with 95% ethanol and fractionated with a series of organic solvents including n-hexane, dichloromethane, ethyl acetate, n-butanol, and water. The dichloromethane (DCM) fraction strongly inhibited NO production possibly by down-regulating iNOS and COX-2 expression, as determined by Western blotting. Hydrogen peroxide-induced generation of reactive oxygen species (ROS) was also effectively inhibited by the DCM fraction from C. sinensis leaves. In addition, C. sinensis inhibited LPS-mediated p65 activation via the prevention of IκB-$\alpha$ phosphorylation. Furthermore, mitogen-activated protein kinases (MAPKs) such as ERK 1/2 and p38 were found to affect the expression of iNOS and COX-2 in the cells. Taken together, our data suggest that leaves of C. sinensis could be used as a potential source for anti-inflammatory agents.
We here demonstrate an anti-inflammatory action of raloxifene, a selective estrogen receptor modulator, in lipopolysaccharide (LPS)-induced murine macrophage RAW264.7 cells. Treatment with raloxifene at micromolar concentrations suppressed the production of nitric oxide (NO) by down-regulating expression of the inducible nitric oxide synthase (iNOS) gene in LPS-activated cells. The decreased expression of iNOS and subsequent reduction of NO were due to inhibition of nuclear translocation of transcription factor NF-${\kappa}B$. These effects were significantly inhibited by exposure to the phosphatidylinositol 3-kinase (PI 3-kinase) inhibitor, LY294002, or by expression of a dominant negative mutant of PI 3-kinase. In addition, pretreatment with raloxifene reduced LPS-induced Akt phosphorylation as well as NF-${\kappa}B$ DNA binding activity and NF-${\kappa}B$-dependent reporter gene activity. Thus our findings indicate that raloxifene exerts its anti-inflammatory action in LPS-stimulated macrophages by blocking the PI 3-kinase-Akt-NF-${\kappa}B$ signaling cascade, and eventually reduces expression of pro-inflammatory genes such as iNOS.
Cordyceps bassiana has long been used as an oriental medicine and reported to possess diverse biological activities. The fruiting bodies of Cordyceps bassiana was extracted with ethanol and then further fractionated with n-hexane, ethyl acetate, n-butanol and water. The butanol fraction from Cordyceps bassiana (CBBF) exhibited the most effective in anti-inflammatory activity in RAW 264.7 macrophages and the roles of CBBF on the anti-inflammation cascade in LPS-stimulated RAW 264.7 cells were studied. To investigate the mechanism by which CBBF inhibits NO, iNOS and COX-2, the activation of $I{\kappa}B$ and MAPKs in LPS-activated macrophage were examined. Our present results demonstrated that CBBF inhibits NO production and iNOS expression in LPS-stimulated RAW 264.7 macrophage cells, and these effects were mediated through the inhibition of $I{\kappa}B-{\alpha}$, JNK and p38 phosphorylation. Also, CBBF suppressed activation of MAPKs including p38 and SAPK/JNK. Furthermore, CBBF significantly suppressed LPS-induced intracellular ROS generation. Its inhibition on iNOS expression, together with its antioxidant activity, may support its anti-inflammatory activity. Thus Cordyceps bassiana can be used as a useful medicinal food or drug for further studies.
Ji-Hye Hong;Eun-Seo Jang;Myung-Chul Gil;Gye Won Lee;Young Ho Cho
Journal of Life Science
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v.33
no.6
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pp.471-480
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2023
This study was designed to evaluate the anti-inflammatory effects of Rumohra adiantiformis extracts fermented with Bovista plumbea mycelium (B-RAE) in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. The total polyphenol and total flavonoid content of B-RAE were 379.26±7.77 mg/g and 50.85±3.08 mg/g, respectively. The results of measuring the antioxidant activity of B-RAE showed that it scavenges 2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), 2, 2'-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS), and superoxide anion radical in a dose-dependent manner. B-RAE inhibited nitric oxide (NO) production in a dose-dependent manner without affecting cell viability. The gene expression of pro-inflammatory cytokines such as tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-lβ (IL-1β), and IL-6 was measured using real time quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR). We found that, compared to the LPS-treated group, B-RAE significantly reduced the mRNA levels of the pro-inflammatory cytokines in a concentration-dependent manner. The expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2), the phosphorylation of transcription factors such as nuclear factor-κB (NF-κB), and the mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway proteins were assessed using Western blot analysis. We found that B-RAE significantly suppressed the expression of iNOS and COX-2, but their expression was increased by LPS treatment. In addition, the phosphorylation of NF-κB and IκB, which was increased by LPS treatment, was reduced with B-RAE treatment. The effect of B-RAE on the phosphorylation of the MAPK signaling pathway proteins was measured, and the phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase (ERK) and the p38 MAPK proteins decreased in a dose-dependent manner, while the phosphorylation of c-Jun N-terminal kinase (JNK) increased. These anti-inflammatory effects of B-RAE may thus have been achieved through the high antioxidant activity, the inhibition of NO production through the suppression of iNOS and COX-2 expression, the inhibition of the NF-κB pathway, and the suppression of pro-inflammatory cytokine expression.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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