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α-トコフェロールではなくγ-トコトリエノールによるpERKとc-JUNのアップレギュレーションが、前立腺癌細胞のアポトーシスに対する差異効果に不可欠であることがわかった
Upregulation of pERK and c-JUN by γ-tocotrienol and not α-tocopherol are essential to the differential effect on apoptosis in prostate cancer cells.
PMID: 32414345 PMCID: PMC7227069. DOI: 10.1186/s12885-020-06947-6.
抄録
背景:
α-トコフェロール（AT）およびγ-トコトリエノール（GT3）は、潜在的な化学予防特性を有すると考えられているビタミンEのアイソフォームである。ATは、in vitroおよび臨床試験で広く研究されてきましたが、結果はまちまちでした。最新の臨床試験（SELECT試験）では、前立腺がん患者を対象にATを試験した結果、ATは効果がなく、がんを促進する可能性があると判断されました。逆に、GT3はいくつかのin vitro試験で抗腫瘍性を示しましたが、現在までに発表された臨床試験はありません。GT3はJNK経路のアップレギュレーションを介してアポトーシスを引き起こすが、阻害すると細胞死が部分的にブロックされる。我々は、ATとGT3に対する反応におけるこれらの細胞の機序の違いを並べて比較した。
BACKGROUND: α-tocopherol (AT) and γ-tocotrienol (GT3) are vitamin E isoforms considered to have potential chemopreventive properties. AT has been widely studied in vitro and in clinical trials with mixed results. The latest clinical study (SELECT trial) tested AT in prostate cancer patients, determined that AT provided no benefit, and could promote cancer. Conversely, GT3 has shown antineoplastic properties in several in vitro studies, with no clinical studies published to date. GT3 causes apoptosis via upregulation of the JNK pathway; however, inhibition results in a partial block of cell death. We compared side by side the mechanistic differences in these cells in response to AT and GT3.
方法:
GT3とATの効果を、アンドロゲン感受性のLNCaPとアンドロゲン非依存性のPC-3前立腺癌細胞を対象に研究した。GT3とATPの細胞毒性効果をMTTで解析し、ATPを測定する代謝アッセイで確認した。イムノブロットを用いて細胞経路を調べた。試験した両薬剤について、定量分析と細胞シグナル伝達イベント間の関係性の決定を行った。非癌性前立腺RWPE-1細胞も対照として含まれていた。
METHODS: The effects of GT3 and AT were studied on androgen sensitive LNCaP and androgen independent PC-3 prostate cancer cells. Their cytotoxic effects were analyzed via MTT and confirmed by metabolic assays measuring ATP. Cellular pathways were studied by immunoblot. Quantitative analysis and the determination of relationships between cell signaling events were analyzed for both agents tested. Non-cancerous prostate RWPE-1 cells were also included as a control.
結果:
LNCaP 細胞と PC-3 細胞では、GT3 によって RAF/RAS/ERK 経路が有意に活性化されたが、AT では活性化されなかった。この活性化は、MEK1阻害剤U0126でアポトーシスを完全に抑制することが示されたように、GT3によるアポトーシス作用に不可欠である。Phospho-c-JUNはGT3によってアップレギュレートされたが、ATによってはアップレギュレートされなかった。いずれの薬剤でもAKTでは変化は観察されず、細胞質へのチトクロームcの放出も検出されなかった。カスパーゼ9および3は、アンドロゲン感受性に関係なく、両方の細胞株においてGT3によって効率的に活性化されたが、ATを投与された細胞では活性化されなかった。非癌性のRWPE-1細胞の細胞生存率は、GT3とATのどちらにも影響されなかった。
RESULTS: The RAF/RAS/ERK pathway was significantly activated by GT3 in LNCaP and PC-3 cells but not by AT. This activation is essential for the apoptotic affect by GT3 as demonstrated the complete inhibition of apoptosis by MEK1 inhibitor U0126. Phospho-c-JUN was upregulated by GT3 but not AT. No changes were observed on AKT for either agent, and no release of cytochrome c into the cytoplasm was detected. Caspases 9 and 3 were efficiently activated by GT3 on both cell lines irrespective of androgen sensitivity, but not in cells dosed with AT. Cell viability of non-cancerous RWPE-1 cells was affected neither by GT3 nor AT.
結論:
c-JUNは、前立腺癌において以前に示されたように、アポトーシスのマスターレギュレーターとして認識されている。しかし、これらの細胞におけるGT3の作用機序には、GT3のアポトーシス効果に不可欠なERKの有意な活性化も含まれています。ERKとc-JUNの両方の活性化はアポトーシスに必要であり、MEK1の構成的活性化に関連する抵抗性のメカニズムの回避を確実にするための関連するステップを示唆している可能性があります。
CONCLUSIONS: c-JUN is a recognized master regulator of apoptosis as shown previously in prostate cancer. However, the mechanism of action of GT3 in these cells also include a significant activation of ERK which is essential for the apoptotic effect of GT3. The activation of both, ERK and c-JUN, is required for apoptosis and may suggest a relevant step in ensuring circumvention of mechanisms of resistance related to the constitutive activation of MEK1.