マウスモデルにおける NASH 関連 HCC の進行および p62/ Keap1/Nrf2-Pentose Phosphate Pathway に対する DPP4 阻害剤の効果

Effects of a DPP4 Inhibitor on Progression of NASH-related HCC and the p62/ Keap1/Nrf2-Pentose Phosphate Pathway in a Mouse Model.

• Takumi Kawaguchi
• Dan Nakano
• Hironori Koga
• Takuji Torimura

抄録

背景と目的:

糖尿病は非アルコール性脂肪肝炎（NASH）患者の肝細胞癌（HCC）の危険因子である。抗糖尿病薬であるジペプチジルペプチダーゼ-4阻害薬（DPP4i）は細胞増殖に影響を与えることが報告されている。我々は、マウスモデルを用いて、NASH関連HCCの進行およびその代謝経路に及ぼすDPP4iの影響を調べることを目的とした。

Background and Aims: Diabetes mellitus is a risk factor for hepatocellular carcinoma (HCC) in patients with nonalcoholic steatohepatitis (NASH). Dipeptidyl peptidase-4 inhibitor (DPP4i), an antidiabetic agent, is reported to affect cell proliferation. We aimed to investigate the effects of DPP4i on the progression of NASH-related HCC and its metabolic pathway in a mouse model.

方法:

本研究では、NASH関連HCCのマウスモデルを用いた。8週齢のマウスにDPP4i（シタグリプチン30mg/kg/日；DPP4i群；＝8）または蒸留水（対照群；＝8）のいずれかを10週間投与した。その後、HCCの進行をコンピュータ断層撮影で評価した。HCC組織の代謝物の変化をメタボローム解析により解析した。p62、Keap1、Nrf2、MCM7の局在および発現は、それぞれ免疫染色および免疫ブロット法で評価した。

Methods: A mouse model of NASH-related HCC was used in this study. Eight-week-old mice were administered either DPP4i (sitagliptin 30 mg/kg/day; DPP4i group; = 8) or distilled water (control group; = 8) for 10 weeks. Then, HCC progression was evaluated by computed tomography. Changes in metabolites of HCC tissue were analyzed by metabolomic analysis. The localization and expression of p62, Keap1, Nrf2, and MCM7 were evaluated by immunostaining and immunoblotting, respectively.

研究成果:

DPP4i群は対照群に比べてHCCの数と体積が有意に少なかった（1.8±1.2 vs. 4.5±1.7/肝臓、<0.01、11.2±20.8 vs. 37.5±72.5 mm³/腫瘍、<0.05）。メタボローム解析の結果、DPP4iは6-ホスホグルコン酸および5-リン酸リボースを有意に増加させ、AMP-to-アデニンおよびGMP-to-グアニン比を低下させた（AMP-to-アデニン比0.7±0.2 vs. 2.0±1.2、<0.01；GMP-to-グアニン比0.6±0.3 vs. 1.5±0.7、<0.01）。免疫染色により、p62はDPP4i群ではHCCの細胞質に局在していたが、対照群ではHCCの核に局在していた。Keap1、Nrf2、MCM7の発現は対照群に比べてDPP4i群で有意に減少した。

Results: The number and volume of HCC were significantly lower in the DPP4i group than in the control group (1.8 ± 1.2 vs. 4.5 ± 1.7/liver, < 0.01; 11.2 ± 20.8 vs. 37.5 ± 72.5 mm³/tumor, < 0.05). Metabolome analysis revealed that DPP4i significantly increased 6-phosphogluconic acid and ribose 5-phosphate levels and decreased the AMP-to-adenine and GMP-to-guanine ratios (AMP-to-adenine ratio 0.7 ± 0.2 vs. 2.0 ± 1.2, < 0.01; GMP-to-guanine ratio 0.6 ± 0.3 vs. 1.5 ± 0.7, < 0.01). Immunostaining showed that p62 was localized in the cytoplasm of HCC in the DPP4i group, while p62 was localized in the nucleus of HCC in the control group. Keap1, Nrf2, and MCM7 expression decreased significantly in the DPP4i group compared to that in the control group.

結論:

マウスモデルにおいて、DDP4i が NASH 関連 HCC の進行を抑制することを明らかにした。さらに、メタボローム解析の結果、DDP4iはリン酸ペントース経路を抑制し、p62/Keap1/Nrf2経路を抑制することが明らかになりました。このように、DDP4iはNASH関連HCCにおける代謝リプログラミングを阻害することで、腫瘍の進行を抑制する可能性があると考えられました。

Conclusions: We demonstrated that DDP4i prevented the progression of NASH-related HCC in a mouse model. Furthermore, metabolome analysis revealed that DDP4i downregulated the pentose phosphate pathway with suppression of the p62/Keap1/Nrf2 pathway. Thus, DDP4i may prevent tumor progression through inhibition of metabolic reprogramming in NASH-related HCC.

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