7Regulation of EC-SOD in Hypoxic Ad

7

Regulation of EC-SOD in Hypoxic Adipocytes
Tetsuro Kamiya1,2, Hirokazu Hara1, Naoki Inagaki2 and Tetsuo Adachi1
1Gifu Pharmaceutical University,
2Gifu University
Japan

Introduction
Obesity is closely linked to a variety of metabolic disorders, including insulin resistance, atherosclerosis and type 2 diabetes (Eriksson, 2007). Recent studies have indicated that adipose tissue is not only an energy store but also produces and secretes various bioactive molecules called adipocytokines, such as adiponectin, tumor necrosis factor-a (TNF-a), plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1) and monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) (Hotamisligil & Spiegelman, 1994; Shimomura et al., 1996; Berg et al., 2002; Havel, 2004). TNF-a is a major inflammatory adipocytokine that decreases the phosphorylation of insulin receptor substrate-1 (IRS-1), and this event leads to insulin resistance (Hotamisligil et al., 1993). Moreover, because it is well recognized that TNF-a increases the adhesion molecules such as vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1), intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) and MCP-1, all of which are key mediators involved in atherogenesis, over secretion of TNF-a may induce and accelerate atherosclerosis. On the other hand, adiponectin is a major anti-inflammatory adipocytokine that plays a pivotal role in the improvement of glucose and lipid metabolism and the prevention of atherosclerosis and inflammation (Yamauchi et al., 2002). Further, it has been clarified that adiponectin not only increases insulin sensitivity, but also has anti-atherosclerosis properties which decrease the expression of VCAM-1 and ICAM-1 (Ouchi et al., 1999) and suppresses the proliferation of vascular smooth muscle cells (Arita et al., 2002). In patients with insulin resistance, obesity or type 2 diabetes, serum adiponectin levels are reduced (Arita et al., 1999; Hotta et al., 2000). Further, previous studies showed that TNF-a and intracellular reactive oxygen species (ROS) decrease adiponectin expression (Kim et al., 2005; Soares et al., 2005; Simons et al., 2007). On the other hand, increases in adiponectin expression have been reported during adipocyte differentiation and transcriptional factors associated with adipogenesis, including CCAAT/enhancer-binding protein-a (C/EBP-a) and peroxisome proliferator- activated receptor-g (PPAR-g), have been shown to up-regulate adiponectin expression (Adachi et al., 2009).
Adipose tissue has been found to suffer chronic hypoxia during the development of obesity (Brook et al., 1972; Helmlinger et al., 1997), and these conditions may lead to metabolic disorders. Hypoxic conditions can be induced by the addition of certain chemicals called ‘hypoxia mimetics’, such as the carcinogenic transition metal cobalt (Vincent et al., 1996). It

144 Medicinal Chemistry and Drug Design


has been suggested that cobalt stabilizes transcriptional factor, hypoxia-inducible factor-1a (HIF-1a), from proteasomal degradation by inhibiting the activity of prolyl hydroxylases (PHDs) through Fe2+ substitution (Schofield & Ratcliffe, 2004). In these hypoxic conditions, it has been recognized that accumulated HIF-1a increases a wide variety of genes including vascular endothelial growth factor (VEGF), heme oxygenase-1 (HO-1), erythropoietin (EPO) and cytochrome p450 (CYP) 3A6 to ensure adaptation to low-oxygen tension (Levy et al., 1995; Lee et al., 1997). On the other hand, the expression of CYP1A2, 2B and 2C are decreased by the activation of HIF-1a (Olsvik et al., 2006; Fradette et al., 2007). Further, it has been reported that both hypoxia and hypoxia mimetics increase ROS generation and dysregulate adipocytokines, and these conditions lead to and/or promote metabolic disorders (Schuster et al., 1989; Hosogai et al., 2007).
To protect cells from oxidative stress, mammalian have anti-oxidative enzymes such as superoxide dismutase (SOD), catalase and glutathione peroxidase (Amstad & Cerutti, 1990; Cerutti et al., 1994). SOD is a major antioxidant enzyme that protects cells from the damaging effects of superoxide by accelerating the dismutation reaction of superoxide by approximately 10,000 times (Faraci, 2003). As shown in Table 1, there are three SOD isozymes in mammals; copper and zinc-containing SOD (Cu,Zn-SOD), manganese- containing SOD (Mn-SOD) and extracellular-SOD (EC-SOD) (McCord & Fridovich, 1969; Keele et al., 1970; Marklund, 1982; Faraci, 2003). Among of three SOD isozymes, EC-SOD is secretory, tetrameric glycoprotein, whereas Cu,Zn-SOD and Mn-SOD are intracellular enzymes found predominantly in the cytoplasm and mitochondria, respectively. EC-SOD is a major SOD isozyme in the extracellular space but is distributed mainly in blood vessel walls (Ookawara et al., 1998). After secretion, EC-SOD slowly diffuses and binds to the heparan sulfate proteoglycans in the glycocalyx on the surface of most cell types in the vascular wall. The EC-SOD content is very low in the liver, heart, brain and other organs, with the exception of the lung, thyroid gland, and adipose tissue (Marklund, 1984). It was found that the plasma EC-SOD levels in type 2 diabetic patients were significantly and inversely related to the body mass index, homeostasis model assessment-insulin resistance index, but positively related to adiponectin levels (Adachi et al., 2004). Recently, we reported that cobalt chloride (CoCl2) decreases EC-SOD in green monkey kidney COS7 cells via intracellular ROS generation and p38-MAPK, a mitogen-activated protein kinase

Kết quả (Việt) 1:

7Các quy định của EC-SOD trong tế bào mỡ HypoxicTetsuro Kamiya1, 2, Hirokazu Hara1, điện Inagaki2 và Tetsuo Adachi11Gifu dược phẩm đại học,Đại học 2GifuNhật bảnGiới thiệuBéo phì liên quan chặt chẽ đến một loạt các rối loạn trao đổi chất, bao gồm kháng insulin, xơ vữa động mạch và loại 2 bệnh tiểu đường (Eriksson, 2007). Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng mô mỡ là không chỉ là một cửa hàng năng lượng nhưng cũng sản xuất và tiết ra các phân tử hoạt tính sinh học được gọi là adipocytokines, chẳng hạn như adiponectin, một yếu tố hoại tử khối u (TNF-a), plasminogen kích hoạt chất ức chế loại 1 (PAI-1) và monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) (Hotamisligil & Art Spiegelman, 1994; Shimomura và ctv., 1996; Berg et al., 2002; Havel, năm 2004). TNF-a là một adipocytokine viêm lớn giảm phosphorylation insulin thụ thể bề mặt-1 (IRS-1), và sự kiện này dẫn đến kháng insulin (Hotamisligil và ctv., 1993). Hơn nữa, vì nó là tốt được công nhận là TNF-một tăng các phân tử bám dính chẳng hạn như mạch máu tế bào bám dính phân tử-1 (VCAM-1), độ bám dính intercellular phân tử-1 (ICAM-1) và MCP-1, tất cả đều là chính trung gian tham gia vào atherogenesis, qua tiết TNF-a có thể gây ra và tăng tốc xơ vữa động mạch. Mặt khác, adiponectin là một adipocytokine chống viêm lớn đóng một vai trò then chốt trong việc cải thiện đường và chất béo chuyển hóa và công tác phòng chống xơ vữa động mạch và viêm (Yamauchi et al., 2002). Hơn nữa, nó đã được làm rõ rằng adiponectin không chỉ làm tăng độ nhạy cảm insulin, nhưng cũng có tính chất chống xơ vữa động mạch giảm sự biểu hiện của VCAM-1 và ICAM-1 (Ouchi và ctv., 1999) và ngăn chặn sự gia tăng của các tế bào cơ trơn mạch máu (Arita et al., 2002). Ở những bệnh nhân với kháng insulin, béo phì, loại 2 bệnh tiểu đường, huyết thanh adiponectin cấp đang giảm (Arita et al., 1999; Hotta et al., 2000). Hơn nữa, trước đó nghiên cứu cho thấy rằng TNF-a và nội bào phản ứng oxy loài (ROS) giảm biểu hiện adiponectin (Kim et al., 2005; Soares et al., 2005; Simons et al., 2007). Mặt khác, tăng adiponectin biểu hiện đã được báo cáo trong sự khác biệt adipocyte và transcriptional các yếu tố liên quan đến adipogenesis, bao gồm cả enhancer-CCAAT ràng buộc protein một (C/EBP-a) và peroxisome proliferator-kích hoạt thụ thể-g (PPAR-g), đã được chứng minh để mặc điều chỉnh biểu hiện adiponectin (Adachi et al., 2009).Mô mỡ đã được tìm thấy bị mãn tính hypoxia trong sự phát triển của bệnh béo phì (Brook et al., năm 1972; Helmlinger et al., 1997), và những điều kiện này có thể dẫn đến rối loạn chuyển hóa. Hypoxic điều kiện có thể được gây ra bởi việc bổ sung các hóa chất nhất định được gọi là 'hypoxia triệt', chẳng hạn như cobalt kim loại chuyển tiếp gây ung thư (Vincent và ctv., 1996). Nó144 y học hóa học và thuốc thiết kếđã được đề xuất coban ổn định transcriptional yếu tố, hypoxia inducible yếu tố-1a (HIF-1a), từ proteasomal xuống cấp bằng cách ức chế hoạt động của hydroxylase hydroxylases (tiến sĩ) thông qua Fe2 + thay thế (Schofield & Ratcliffe, năm 2004). Trong những điều kiện hypoxic, nó đã được công nhận rằng tích lũy HIF-1a tăng nhiều gen bao gồm cả mạch nội mô yếu tố tăng trưởng (VEGF), heme oxygenase-1 (HO-1), erythropoietin (EPO) và cytochrome p450 (CYP) 3A6 nhằm thích ứng với căng thẳng thấp-oxy (Levy et al., 1995; Lee et al., 1997). Mặt khác, sự biểu hiện của CYP1A2, 2B và 2C được giảm bởi kích hoạt của HIF-1a (Olsvik et al., 2006; Fradette et al., 2007). Hơn nữa, nó đã được báo cáo rằng hypoxia và hypoxia triệt tăng ROS thế hệ và dysregulate adipocytokines, và những điều kiện dẫn đến và/hoặc thúc đẩy các rối loạn chuyển hóa (Schuster et al., năm 1989; Hosogai et al., 2007).Để bảo vệ tế bào khỏi oxy hóa căng thẳng, mammalian có chống oxy hóa enzym như superoxide dismutase (SOD), catalase và glutathione peroxidase (Amstad & Cerutti, 1990; Cerutti et al., 1994). SOD là một enzyme lớn chất chống oxy hoá đó bảo vệ các tế bào từ những ảnh hưởng tai hại của superoxide bằng cách thúc đẩy phản ứng dismutation của superoxide bởi khoảng 10.000 lần (Faraci, 2003). Như thể hiện trong bảng 1, không có ba SOD isozymes trong động vật có vú; đồng và kẽm có SOD (Cu, Zn-SOD), mangan - có SOD (Mn-SOD) và ngoại bào SOD (EC-SOD) (McCord & Fridovich, 1969; Keele et al., 1970; Marklund, 1982; Faraci, 2003). Trong số của ba SOD isozymes, EC-SOD là tiết, tetrameric glycoprotein, trong khi Cu, Zn-SOD và Mn-SOD là nội bào enzyme tìm thấy chủ yếu trong các tế bào chất và ti thể, tương ứng. EC-SOD là một isozyme SOD lớn trong không gian ngoại bào nhưng phân bố chủ yếu ở bức tường mạch máu (Ookawara và ctv., 1998). Sau tiết, EC-SOD chậm khuếch tán và liên kết với proteoglycans sulfat heparan trong glycocalyx trên bề mặt của hầu hết các loại tế bào trong bức tường mạch máu. Nội dung EC-SOD là rất thấp trong gan, tim, não và cơ quan khác, với ngoại lệ của phổi, tuyến giáp, và các mô mỡ (Marklund, 1984). Nó được tìm thấy rằng mức độ huyết tương EC-SOD ở bệnh nhân tiểu đường loại 2 đã được đáng kể và ngược lại liên quan đến chỉ số khối cơ thể, homeostasis mô hình đánh giá-insulin kháng index, nhưng tích cực liên quan đến mức độ adiponectin (Adachi et al, 2004). Gần đây, chúng tôi báo cáo rằng cobalt clorua (CoCl2) giảm EC-SOD trong màu xanh lá cây con khỉ thận COS7 tế bào thông qua nội bào ROS thế hệ và p38-MAPK, một mitogen kích hoạt protein kinase

Kết quả (Việt) 2:

7 Quy chế của EC-SOD trong thiếu oxy tế bào mỡ Tetsuro Kamiya1,2, Hirokazu Hara1, Naoki Inagaki2 và Adachi1 Tetsuo Đại học Dược 1Gifu, Đại học 2Gifu Nhật Bản Giới thiệu Béo phì có liên quan chặt chẽ đến một loạt các rối loạn chuyển hóa, bao gồm cả kháng insulin, xơ vữa động mạch và bệnh tiểu đường loại 2 (Eriksson, 2007). Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các mô mỡ không chỉ là một cửa hàng năng lượng mà còn sản xuất và tiết ra nhiều phân tử hoạt tính sinh học gọi là adipocytokin như adiponectin, yếu tố-một hoại tử khối u (TNF-a), plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1) và monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) (Hotamisligil & Spiegelman, 1994;. Shimomura et al, 1996; Berg et al 2002,;. Havel, 2004). TNF-a là một adipocytokine viêm chính giảm phosphoryl hóa của thụ thể insulin chất nền-1 (IRS-1), và sự kiện này dẫn đến sự đề kháng insulin (Hotamisligil et al., 1993). Hơn nữa, bởi vì nó được công nhận là TNF-a tăng các phân tử bám dính như mạch máu kết dính tế bào phân tử-1 (VCAM-1), bào bám dính phân tử-1 (ICAM-1) và MCP-1, tất cả trong số đó là những trung gian chủ chốt liên quan đến xơ vữa, qua bài tiết của TNF-a có thể gây xơ vữa động mạch và tăng tốc. Mặt khác, adiponectin là một adipocytokine chống viêm lớn mà đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện glucose và chuyển hóa lipid và ngăn ngừa xơ vữa động mạch và viêm (Yamauchi et al., 2002). Hơn nữa, nó đã được làm rõ rằng adiponectin không chỉ làm tăng độ nhạy cảm insulin, nhưng cũng có đặc tính chống xơ vữa động mạch sẽ làm giảm sự biểu hiện của VCAM-1 và ICAM-1 (Ouchi et al., 1999) và ức chế sự tăng sinh của các tế bào cơ trơn mạch máu (Arita et al., 2002). Ở những bệnh nhân có sức đề kháng insulin, béo phì hay tiểu đường loại 2, mức độ adiponectin huyết thanh được giảm (Arita et al, 1999;.. Hotta et al, 2000). Hơn nữa, các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng TNF-a và nội bào loài ôxy phản ứng (ROS) giảm biểu hiện adiponectin (Kim et al, 2005;.. Soares et al, 2005;. Simons et al, 2007). Mặt khác, sự gia tăng biểu hiện adiponectin đã được báo cáo trong quá trình biệt hóa và các yếu tố phiên mã adipocyte kết hợp với adipogenesis, bao gồm CCAAT / enhancer-binding protein-a (C / EBP-a) và peroxisome proliferator- kích hoạt thụ thể g (PPAR-g ..), đã được chứng minh để điều chỉnh lên-biểu adiponectin (Adachi et al, 2009) mô mỡ đã được tìm thấy để chịu đựng tình trạng thiếu oxy mãn tính trong sự phát triển của bệnh béo phì (Brook et al, 1972;.. Helmlinger et al, 1997), và những điều kiện này có thể dẫn đến rối loạn trao đổi chất. Điều kiện thiếu oxy có thể được gây ra bởi sự bổ sung của một số hóa chất được gọi là 'mimetics tình trạng thiếu oxy ", chẳng hạn như các chất gây ung thư coban kim loại chuyển tiếp (Vincent et al., 1996). Nó 144 Medicinal Chemistry và Thiết kế thuốc đã được gợi ý rằng coban ổn định yếu tố phiên mã, tình trạng thiếu oxy-cảm ứng factor-1a (HIF-1a), từ suy thoái proteasomal bằng cách ức chế hoạt động của hydroxylases prolyl (tiến sĩ) thông qua Fe2 + thay thế (Schofield & Ratcliffe, 2004 ). Trong những điều kiện thiếu oxy, nó đã được công nhận rằng tích lũy HIF-1a tăng một loạt các gen bao gồm cả yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF), heme oxygenase-1 (HO-1), erythropoietin (EPO) và p450 cytochrome (CYP) 3A6 để đảm bảo thích ứng với sự căng thẳng oxy thấp (Levy et al, 1995;. Lee et al., 1997). Mặt khác, sự biểu hiện của CYP1A2, 2B và 2C được giảm bởi sự kích hoạt của HIF-1a (Olsvik et al, 2006;.. Fradette et al, 2007). Hơn nữa, nó đã được báo cáo rằng cả hai tình trạng thiếu oxy và giảm oxy mimetics tăng ROS thế hệ và dysregulate adipocytokin, và các điều kiện dẫn tới và / hoặc thúc đẩy các rối loạn chuyển hóa (Schuster et al 1989,;. Hosogai et al, 2007).. Để bảo vệ các tế bào khỏi stress oxy hóa, động vật có vú có enzym chống oxy hóa như superoxide dismutase (SOD), catalase và glutathione peroxidase (Amstad & Cerutti, 1990;. Cerutti et al, 1994). SOD là một enzyme chống oxy hóa quan trọng bảo vệ tế bào khỏi các tác hại của superoxide bằng cách đẩy nhanh phản ứng dismutation của superoxide khoảng 10.000 lần (Faraci, 2003). Như thể hiện trong Bảng 1, có ba isozyme SOD ở động vật có vú; đồng và kẽm có chứa SOD (Cu, Zn-SOD), manganese- chứa SOD (Mn-SOD) và ngoại bào-SOD (EC-SOD) (McCord & Fridovich, 1969;. Keele et al, 1970; Marklund, 1982; Faraci, 2003). Trong số ba isozyme SOD, EC-SOD là tiết, tetrameric glycoprotein, trong khi Cu, Zn-SOD và Mn SOD là các enzym nội bào tìm thấy chủ yếu trong tế bào chất và ti thể, tương ứng. EC-SOD là một isozyme SOD lớn trong không gian ngoại bào nhưng phân bố chủ yếu ở các thành mạch máu (Ookawara et al., 1998). Sau khi bài tiết, EC-SOD từ từ khuếch tán và liên kết với các proteoglycans sulfate heparan trong glycocalyx trên bề mặt của hầu hết các loại tế bào trong thành mạch máu. Các nội dung EC-SOD là rất thấp trong gan, tim, não và các cơ quan khác, với ngoại lệ của phổi, tuyến giáp, và mô mỡ (Marklund, 1984). Nó đã được tìm thấy rằng nồng độ EC-SOD loại 2 bệnh nhân tiểu đường đã được đáng kể và tỷ lệ nghịch với chỉ số khối cơ thể, mô hình homeostasis chỉ số đánh giá kháng insulin, nhưng tích cực liên quan đến nồng độ adiponectin (Adachi et al., 2004). Gần đây, chúng tôi báo cáo rằng coban clorua (CoCl2) giảm EC-SOD trong các tế bào thận khỉ xanh COS7 qua nội bào thế hệ ROS và p38-MAPK, một protein kinase mitogen-activated