Objective : Peripheral neuropathy is characterized by hyperalgesia, spontaneous burning pain, and allodynia. The purpose of this study was to investigate the effect of rolipram, a phosphodiesterase-4-specific inhibitor, in a segmental spinal nerve ligation model in rats. Methods : Both the L5 and L6 spinal nerves of the left side of the rats were ligated. Phosphodiesterase-4 inhibitor (rolipram) and saline (vehicle) were administered intraperitoneally. We measured mechanical allodynia using von Frey filaments and a nerve conduction study. Results : The mechanical allodynia, which began to manifest on the first day, peaked within 2 days. Multiple intraperitoneal injections of rolipram ameliorated the mechanical allodynia. Furthermore, an intraperitoneal administration of rolipram improved the development of pain behavior and nerve conduction velocity. Conclusion : This study suggests that the phosphodiesterase-4 inhibitor, rolipram, alleviates mechanical allodynia induced by segmental spinal nerve ligation in rats. This finding may have clinical implications.
Phosphodiesterase (PDE) 4 is an enzyme that degrades intracellular cAMP. In the present study, the effect of rolipram, a specific phosphodiesterase (PDE) 4 inhibitor, on osteoclast formation was investigated. Rolipram induced osteoclast formation in cocultures of mouse bone marrow cells and calvarial osteoblasts. This activity was not observed in the absence of calvarial osteoblasts, suggesting that calvarial osteoblasts are likely target cells of rolipram. Osteoclast formation by rolipram was completely blocked by the addition of osteoprotegerin (OPG), a soluble decoy receptor for the osteoclast differentiation factor, TNF-related activation-induced cytokine (TRANCE, identical to RANKL, ODF, and OPGL). Northern blot analysis revealed the effect of rolipram to be associated with the increased expression of TRANCE mRNA in mouse calvarial osteoblasts. Collectively, these data indicate that PDE4 inhibitor up-regulates the TRANCE mRNA expression in osteoblasts, which in turn controls osteoclast formation.
The transport of lysosomal enzymes into the lysosomes depends on the phosphorylation of their chains and the binding of the phosphorylated residues to mannose-6-phosphate receptors. The efficiency of separation depends more on the phosphodiesterases (PDEs) than on the activity of the phosphorylation of mannose residues and can be determined in vitro. PDEs play important roles in regulation of the activation of lysosomes. The expression of proteins was confirmed by western blotting. All PDE4 series protein expression was reduced in high concentrations of rolipram. As a result of observing the fluorescence intensity after rolipram treatment, the lysosomal enzyme was activated at low concentrations and suppressed at high concentrations. High concentrations of rolipram recovered the original function. Antimicrobial activity was not shown in either 10 or $100{\mu}M$ concentrations of rolipram in treated HeLa cells in vitro. However, the higher anticancer activity at lower rolipram concentration was shown in lysosomal enzyme treated with $10{\mu}M$ of rolipram. The anticancer activity was confirmed through cathepsin B and D assay. Tranfection allowed examination of the relationship between PDE4 and lysosomal activity in more detail. Protein expression was confirmed to be reduced. Fluorescence intensity showed decreased activity of lysosomes and ROS in cells transfected with the antisense sequences of PDE4 A, B, C, and D. PDE4A showed anticancer activity, whereas lysosome from cells transfected with the antisense sequences of PDE4 B, C, and D had decreased anticancer activity. These results showed the PDE4 A, B, C, and D are conjunctly related with lysosomal activity.
To determine the regulatory roles of PDE4 inhibitor on LPS-induced osteoclastogenesis, we investigated the effect of a PDE4 inhibitor on osteoclast formation in the presence of LPS. A specific PDE4 inhibitor, rolipram, increased LPS-induced osteoclast formation in cocultures. To verify that whether rolipram acts indirectly on osteoblasts, we investigated the TRANCE and COX-2 mRNA expression levels in osteoblasts. Treatment of rolipram increased the expression of TRANCE and COX-2 mRNA in osteoblasts stimulated by LPS. On the contrary, rolipram did not augment the number of osteoclasts differentiated from bone marrow cells by LPS. In conclusion, the stimulation of LPS-induced osteoclast formation by the PDE4 inhibitor are attributable to its indirect effect on osteoblasts, not to their direct effect on bone marrow-derived osteoclast precursors.
Objective : Alcoholic neuropathy is characterized by allodynia (a discomfort evoked by normally innocuous stimuli), hyperalgesia (an exaggerated pain in response to painful stimuli) and spontaneous burning pain. The aim of the present study is to investigate the effect of rolipram, a phosphodiesterase 4 inhibitor, against alcohol-induced neuropathy in rats. Methods : Allodynia was induced by administering 35% v/v ethanol (10 g/kg; oral gavage) to Spraue-Dawley rats for 8 weeks. Rolipram and saline (vehicle) were administered intraperitoneally. Mechanical allodynia was measured by using von Frey filaments. Somatosensory evoked potential (SEP) was proposed as complementary measure to assess the integrity of nerve pathway. Results : The ethanol-induced mechanical allodynia began to manifest from 3 week, and then peaked within 1 week. Beginning from 3 week, latency significantly started to increased in control group. In rolipram treated rats, the shorter latency was sustained until 8 weeks (p<0.05). The mechanical allodynia, which began to manifest on the 3 weeks, intraperitoneal injections of rolipram sustained statistical difference until 8 weeks, the final week of the study (p<0.05). Conclusion : This study suggests that rolipram might alleviate mechanical allodynia induced by alcohol in rats, which clearly has clinical implication.
Kim, Joong-Sun;Yang, Mi-Young;Cho, Jae-Ho;Kim, Sung-Ho;Kim, Jong-Choon;Shin, Tae-Kyun;Moon, Chang-Jong
Toxicological Research
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v.26
no.3
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pp.177-183
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2010
This study was performed to examine whether elevated activity of cAMP responsive element-binding protein (CREB) attenuates the detrimental effects of acute gamma ($\gamma$)-irradiation on hippocampal neurogenesis and related functions. C57BL/6 male mice were treated with rolipram (1.25 mg/kg, i.p., twice a day for 5 consecutive days) to activate the cAMP/CREB pathway against cranial irradiation (2 Gy), and were euthanized at 24 h post-irradiation. Exposure to $\gamma$-rays decreased both CREB phosphorylation and immunohistochemical markers for neurogenesis, including Ki-67 and doublecortin (DCX), in the hippocampal dentate gyrus (DG). However, the rolipram treatment protected from $\gamma$-irradiation-induced decreases of CREB phosphorylation, and Ki-67 and DCX immunoreactivity in the hippocampal DG. In an object recognition memory test, mice trained 24 h after acute $\gamma$-irradiation (2 Gy) showed significant memory impairment, which was attenuated by rolipram treatment. The results suggest that activation of CREB signaling ameliorates the detrimental effects of acute $\gamma$-irradiation on hippocampal neurogenesis and related functions in adult mice.
To determine the regulatory roles of phosphodiesterase (PDE) inhibitors on $PGE_2$-induced osteoclastogenesis, we investigated the effect of PDE inhibitors on osteoclast formation in the presence of $PGE_2$. Among PDE isozyme specific inhibitors, milrinone, a selective PDE3 inhibitor, and rolipram, a specific PDE4 inhibitor, increased $PGE_2$-induced osteoclast formation in cocultures of mouse bone marrow cells and osteoblasts. To verify that whether the PDE3 and PDE4 inhibitors act indirectly on osteoblasts, we measured the concentration of intracellular cAMP in osteoblasts. Treatment of milrinone or rolipram increased $PGE_2$-stimulated cAMP levels in osteoblasts. Furthermore, northern blot analysis revealed that the PDE3 and PDE4 inhibitors works synergistically with $PGE_2$ to increase the expression of TRANCE mRNA in osteoblasts. On the contrary, the PDE3 and PDE4 inhibitors did not augment the number of osteoclasts differentiated from bone marrow cells by $PGE_2$. In conclusion, the stimulation of $PGE_2$-induced osteoclast formation by the PDE3 and PDE4 inhibitors are attributable to their indirect effect on osteoblasts, not to their direct effect on bone marrow-derived osteoclast precursors.
Human bone marrow mesenchymal stem cells (hBM-MSCs) can differentiate into various cell types including osteoblasts, adipocytes, chondrocytes, and myocytes. Previous studies, including our own, have shown that MSCs can also differentiate into neuron-like cells. However, their rate of neuronal differentiation is not sufficient for application to stem cell therapy, which requires well-defined cell types. For this purpose, we first examined the expression of neuronal lineage markers (GFAP, MAP-2, KCNH1, Nestin, NF-M, and Tuj-1) by real-time PCR, western blot, and immunocytochemical staining. The expressions of the astrocyte marker GFAP and neuronal markers NF-M and Tuj-1 increased in neuronal differentiated MSCs (dMSCs). To improve the neuronal differentiation efficiency, PDE4, an important signaling intermediator in the progression of neuronal differentiation, was modulated using well-known inhibitors such as rolipram or resveratrol and then differentiated into neuronal cells (Roli- or RSV-dMSCs). The expressions of NF-M, Tuj-1 were increased while that of GFAP decreased in Roli- and RSV-dMSCs, which were examined by real-time PCR, western blot, and immunocytochemical staining. From these experiments, we have found that the neuronal differentiation efficiency can be ameliorated by the modulation of PDE4 activity.
BACKGROUND/OBJECTIVES: This study evaluated the effects and molecular mechanisms of the Schisandra chinensis fruit extract (SC) and its major compound gomisin A (GA), on the contractility of rabbit penile corpus cavernosum smooth muscle (PCCSM). MATERIALS/METHODS: PCCSM was exposed to SC or GA after appropriate pretreatment with nitric oxide synthase (NOS) blocker, guanylate cyclase blocker, adenylyl cyclase blocker or protein kinase A blocker. Subsequently, we evaluated the cyclic nucleotide in the perfusate by radioimmunoassay, protein expression level of neuronal NOS (nNOS) and endothelial NOS (eNOS) by western blot, and the interaction of SC or GA with udenafil and rolipram. RESULTS: Both SC and GA induce PCCSM relaxations in a concentration-dependent manner. Pretreatment with NOS blocker, guanylate cyclase blocker, adenylyl cyclase blocker or protein kinase A blocker result in significantly decreased relaxation. SC and GA also induce the levels of cyclic nucleotide in the perfusate in a concentration-dependent manner. Perfusion with GA also showed significantly higher levels of eNOS protein. Furthermore, the udenafil and rolipram induced relaxations of PCCSM were enhanced after exposure to SC and GA. Our results indicate that SC and GA induce the relaxation of PCCSM via the nitric oxide (NO)-cGMP and cAMP signaling pathways. CONCLUSIONS: The SC and GA are potential alternative treatments for men who want to consume natural products to ameliorate erectile function, or who do not respond to the commercially available medicines.
To investigate the immunomodulatory roles of cyclic AMP (CAMP) on macrophage- and T lymphocyte-mediated immune responses, CAMP elevating agents were employed and carefully re-examined under the activation conditions of the cells. Various inhibitors tested dose-dependently blocked tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$ production with IC$_{50}$ values ranged from 0.04 to 300 ${\mu}$M. Of the inhibitors, cAMP-elevating agents showed lower cytotoxicity assessed by lactate dehydrogenase (LDH) release, suggesting less toxic and more selective. In particular co-treatment of dbcAMP with a protein kinase C inhibitor staurosporine displayed the synergistic inhibition of TNF-${\alpha}$ production. The modulatory effect of dbcAMP on TNF-${\alpha}$ and nitric oxide (NO) was significantly affected by treatment time of dbcAMP. Thus, post-treatment of dbcAMP (three hours before LPS) abrogated dbcAMP's inhibitory activity and rather enhanced TNF-${\alpha}$ level up to 60%. In contrast, additional NO production was shown at the co-treatment of dbcAMP with LPS. Unlike simultaneous treatment of phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) and interferon (IFN)-${\gamma}$co-treatment, the combination of dbcAMP with other NO-inducing stimuli did not show drastic overproduction of NO. cAMP elevating agents also diminished splenocyte proliferation stimulated by concanavalin (Con) A, phytohemaglutinin A (PHA) and lipopolysaccharide (LPS). In addition, dbcAMP but not rolipram strongly suppressed CD8$^+$ T cells (CTLL-2). Finally, cAMP elevating agents were differentially involved in regulating CD98-mediated cell-cell adhesion. Thus, dbcAMP and rolipram significantly enhanced the cell-cell adhesion, whereas forskolin blocked. Therefore, our results suggest that CAMP elevating agents participate in various immune responses mediated by macrophages and T cells with a different fashion depending on cellular environments and activation signals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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