Monocyte-derived myeloid cells play vital roles in inflammation-related autoimmune/inflammatory diseases and cancers. Here, we report that exosomes can deliver anti-inflammatory agents, such as curcumin, to activated myeloid cells in vivo. This technology provides a means for anti-inflammatory drugs, such as curcumin, to target the inflammatory cells as well as to overcome unwanted off-target effects that limit their utility. Using exosomes as a delivery vehicle, we provide evidence that curcumin delivered by exosomes is more stable and more highly concentrated in the blood. We show that the target specificity is determined by exosomes, and the improvement of curcumin activity is achieved by directing curcumin to inflammatory cells associated with therapeutic, but not toxic, effects. Furthermore, we validate the therapeutic relevance of this technique in a lipopolysaccharide (LPS)-induced septic shock mouse model. We further show that exosomes, but not lipid alone, are required for the enhanced anti-inflammatory activity of curcumin. The specificity of using exosomes as a drug carrier creates opportunities for treatments of many inflammation-related diseases without significant side effects due to innocent bystander or off-target effects.

Superoxide (O2-.), nitric oxide (.NO), and their reaction product peroxynitrite (ONOO-) have all been shown to independently exert toxic target molecule reactions. Because these reactive species are often generated in excess during diverse inflammatory and other pathologic circumstances, we assessed the influence of .NO on membrane lipid peroxidation induced by O2-., H2O2, and .OH derived from xanthine oxidase (XO) and by ONOO-. Experimental conditions in lipid oxidation systems were adjusted to yield different rates of delivery of .NO, relative to rates of O2-. and H2O2 generation, by infusion of either .NO or via .NO released from S-nitroso-N-acetylpenicillamine or S-nitrosoglutathione. Peroxidation of phosphatidylcholine liposomes was assessed by formation of thiobarbituric acid-reactive products and by liquid chromatography-mass spectrometry. Liposomes exposed to XO-derived reactive species in the presence of .NO exhibited both stimulation and inhibition of lipid peroxidation, depending on the ratio of the rates of reactive oxygen species production and .NO introduction into reaction systems. Nitric oxide alone did not induce lipid peroxidation. Linolenic acid emulsions peroxidized by XO-derived reactive species showed similar dose-dependent regulation of lipid peroxidation by .NO. Mass spectral analysis of oxidation products showed formation of nitrito-, nitro-, nitrosoperoxo-, and/or nitrated lipid oxidation adducts, demonstrating that .NO serves as a potent terminator of radical chain propagation reactions. Electron spin resonance (ESR) analysis of incubation mixtures provided no evidence for formation of paramagnetic iron-lipid-nitric oxide complexes in reaction systems. Peroxynitrite-dependent lipid peroxidation, which predominantly occurs by metal-independent mechanisms, was also inhibited by .NO. Peroxynitrite-mediated benzoate hydroxylation was partially inhibited by .NO, inferring reaction between .NO and ONOOH. It is concluded that .NO can both stimulate O2-./H2O2/.OH-induced lipid oxidation and mediate oxidant-protective reactions in membranes at higher rates of .NO production, with the prooxidant versus antioxidant outcome critically dependent on relative concentrations of individual reactive species. Prooxidant reactions of .NO will occur after O2-. reaction with .NO to yield potent secondary oxidants such as ONOO- and the antioxidant effects of .NO a consequence of direct reaction with alkoxyl and peroxyl radical intermediates during lipid peroxidation, thus terminating lipid radical chain propagation reactions.

ADVERTISEMENT RETURN TO ISSUEPREVArticleNEXTGenistein, daidzein, and their .beta.-glycoside conjugates: antitumor isoflavones in soybean foods from American and Asian dietsLori. Coward, Neil C. Barnes, Kenneth D. R. Setchell, and Stephen. BarnesCite this: J. Agric. Food Chem. 1993, 41, 11, 1961–1967Publication Date (Print):November 1, 1993Publication History Published online1 May 2002Published inissue 1 November 1993https://doi.org/10.1021/jf00035a027RIGHTS & PERMISSIONSArticle Views2612Altmetric-Citations647LEARN ABOUT THESE METRICSArticle Views are the COUNTER-compliant sum of full text article downloads since November 2008 (both PDF and HTML) across all institutions and individuals. These metrics are regularly updated to reflect usage leading up to the last few days.Citations are the number of other articles citing this article, calculated by Crossref and updated daily. Find more information about Crossref citation counts.The Altmetric Attention Score is a quantitative measure of the attention that a research article has received online. Clicking on the donut icon will load a page at altmetric.com with additional details about the score and the social media presence for the given article. Find more information on the Altmetric Attention Score and how the score is calculated. Share Add toView InAdd Full Text with ReferenceAdd Description ExportRISCitationCitation and abstractCitation and referencesMore Options Share onFacebookTwitterWechatLinked InReddit PDF (889 KB) Get e-Alerts Get e-Alerts

Abstract Many tumor cells shed specialized membrane vesicles known as exosomes. In this study, we show that pretreatment of mice with exosomes produced by TS/A or 4T.1 murine mammary tumor cells resulted in accelerated growth of implanted tumor cells in both syngeneic BALB/c mice and nude mice. As implanted TS/A tumor cells grew more rapidly in mice that had been depleted of NK cells, we analyzed the effects of the tumor-derived exosomes on NK cells. The tumor-derived exosomes inhibit NK cell cytotoxic activity ex vivo and in vitro as demonstrated by chromium release assays. The treatment of mice with TS/A tumor exosomes also led to a reduction in the percentages of NK cells, as determined by FACS analysis, in the lungs and spleens. Key features of NK cell activity were inhibited, including release of perforin but not granzyme B, as well as the expression of cyclin D3 and activation of the Jak3-mediated pathways. Human tumor cell lines also were found to produce exosomes that were capable of inhibiting IL-2-stimulated NK cell proliferation. Exosomes produced by dendritic cells or B cells did not. The presentation of tumor Ags by exosomes is under consideration as a cancer vaccine strategy; however, we found that pretreatment of mice with tumor exosomes blunted the protective effect of syngeneic dendritic cells pulsed ex vivo with tumor exosomes. We propose that tumor exosomes contribute to the growth of tumors by blocking IL-2-mediated activation of NK cells and their cytotoxic response to tumor cells.

The effect of isoflavones on the growth of the human breast carcinoma cell lines, MDA-468 (estrogen receptor negative), and MCF-7 and MCF-7-D-40 (estrogen receptor positive), has been examined. Genistein is a potent inhibitor of the growth of each cell line (IC50 values from 6.5 to 12.0 μg/ml), whereas biochanin A and daidzein are weaker growth inhibitors (IC50 values from 20 to 34 μg/ml). The isoflavone β-glucosides, genistin and daidzin, have little effect on growth (IC50 values > 100 μg/ml). The presence of the estrogen receptor is not required for the isoflavones to inhibit tumor cell growth (MDA-468 vs MCF-7 cells). In addition, the effects of genistein and biochanin A are not attenuated by overexpression of the multi-drug resistance gene product (MCF-7-D40 vs MCF-7 cells).

Abstract Here we report that genistein, a soybean isoflavone, strongly inhibits tumor promoter‐induced H2O2 formation both in vivo and in vitro. Genistein suppressed H2O2 production by 12‐O‐tetrade‐canoylphorbol‐13‐acetate‐ (TPA) stimulated human polymorphonuclear leukocytes (PMNs) and HL‐60 cells in a dose‐dependent manner over the concentration range 1–150 μM. Human PMNs were more sensitive to the inhibitory effect of genistein than HL‐60 cells (50% inhibitory concentration 14.8 and 30.2 μM, respectively). In addition, genistein moderately inhibited Superoxide anion formation by HL‐60 cells and scavenged exogenously added H2O2 under the same conditions as in cell culture. However, the H2O2‐scavenging effect of genistein was about 50% lower than its inhibition of cell‐derived H2O2 formation at all concentrations. In the CD‐1 mouse skin model, genistein strongly inhibited TPA‐induced oxidant formation, edema, and PMN infiltration in mouse skin. Inhibition of TPA‐mediated H2O2 in vivo may result from decreased cell‐derived H2O2 formation, scavenging of H2O2 produced, and/or suppression of PMN infiltration into the dermis. The antioxidant properties of genistein may be responsible for its anticarcinogenic effects, and the dietary availability of genistein makes it a promising candidate for the prevention of human cancers.

False positive and false negative peaks detected from extracted ion chromatograms (EIC) are an urgent problem with existing software packages that preprocess untargeted liquid or gas chromatography-mass spectrometry metabolomics data because they can translate downstream into spurious or missing compound identifications. We have developed new algorithms that carry out the sequential construction of EICs and detection of EIC peaks. We compare the new algorithms to two popular software packages XCMS and MZmine 2 and present evidence that these new algorithms detect significantly fewer false positives. Regarding the detection of compounds known to be present in the data, the new algorithms perform at least as well as XCMS and MZmine 2. Furthermore, we present evidence that mass tolerance in m/z should be favored rather than mass tolerance in ppm in the process of constructing EICs. The mass tolerance parameter plays a critical role in the EIC construction process and can have immense impact on the detection of EIC peaks.

Autophagy is an important cell recycling program responsible for the clearance of damaged or long-lived proteins and organelles. Pharmacological modulators of this pathway have been extensively utilized in a wide range of basic research and pre-clinical studies. Bafilomycin A1 and chloroquine are commonly used compounds that inhibit autophagy by targeting the lysosomes but through distinct mechanisms. Since it is now clear that mitochondrial quality control, particularly in neurons, is dependent on autophagy, it is important to determine whether these compounds modify cellular bioenergetics. To address this, we cultured primary rat cortical neurons from E18 embryos and used the Seahorse XF96 analyzer and a targeted metabolomics approach to measure the effects of bafilomycin A1 and chloroquine on bioenergetics and metabolism. We found that both bafilomycin and chloroquine could significantly increase the autophagosome marker LC3-II and inhibit key parameters of mitochondrial function, and increase mtDNA damage. Furthermore, we observed significant alterations in TCA cycle intermediates, particularly those downstream of citrate synthase and those linked to glutaminolysis. Taken together, these data demonstrate a significant impact of bafilomycin and chloroquine on cellular bioenergetics and metabolism consistent with decreased mitochondrial quality associated with inhibition of autophagy.

Abstract Breast cancer is the second leading cause of cancer-related mortality in women. Various nutritional compounds possess anti-carcinogenic properties which may be mediated through their effects on the gut microbiota and its production of short-chain fatty acids (SCFAs) for the prevention of breast cancer. We evaluated the impact of broccoli sprouts (BSp), green tea polyphenols (GTPs) and their combination on the gut microbiota and SCFAs metabolism from the microbiota in Her2/neu transgenic mice that spontaneously develop estrogen receptor-negative [ER (-)] mammary tumors. The mice were grouped based on the dietary treatment: control, BSp, GTPs or their combination from beginning in early life (BE) or life-long from conception (LC). We found that the combination group showed the strongest inhibiting effect on tumor growth volume and a significant increase in tumor latency. BSp treatment was integrally more efficacious than the GTPs group when compared to the control group. There was similar clustering of microbiota of BSp-fed mice with combination-fed mice, and GTPs-fed mice with control-fed mice at pre-tumor and post-tumor in both BE and LC groups. The mice on all dietary treatment groups incurred a significant increase of Adlercreutzia genus and S24-7 family in the both BE and LC groups. We found no change in SCFAs levels in the plasma of BSp-fed, GTPs-fed and combination-fed mice of the BE group. Marked changes were observed in the mice of the LC group consisting of significant increases in propionate and isobutyrate in GTPs-fed and combination-fed mice. These studies indicate that nutrients such as BSp and GTPs differentially affect the gut microbial composition in both the BE and LC groups and the key metabolites (SCFAs) levels in the LC group. The findings also suggest that temporal factors related to different time windows of consumption during the life-span can have a promising influence on the gut microbial composition, SCFAs profiles and ER (-) breast cancer prevention.

Nature's molecular diversity is not random but displays intricate organization stemming from biological necessity. Molecular networking connects metabolites with structural similarity, enabling molecular discoveries from mass spectrometry data using arbitrary similarity thresholds that can fracture natural metabolite families. We present molecular community networking (MCN), that optimizes connectivity for each metabolite, rescuing lost relationships and capturing otherwise "hidden" metabolite connections. Using MCN, we demonstrate the discovery of novel dipeptide-conjugated bile acids.