イソオリエンチンは、活性酸素制御MAPK、STAT3、NF-κBシグナル伝達経路を介して、A549ヒト肺癌細胞のアポトーシスと細胞周期停止を誘導します

Isoorientin induces the apoptosis and cell cycle arrest of A549 human lung cancer cells via the ROS‑regulated MAPK, STAT3 and NF‑κB signaling pathways.

• Wan-Ting Xu
• Gui-Nan Shen
• Tian-Zhu Li
• Yu Zhang
• Tong Zhang
• Hui Xue
• Wen-Bo Zuo
• Yan-Nan Li
• Dong-Jie Zhang
• Cheng-Hao Jin

抄録

イソオリエンチン（ISO）は、天然に存在するC-グリコシルフラボンであり、抗菌作用や抗炎症作用などの様々な薬理学的特性を有している。しかし、ヒト肺がん細胞におけるその分子機構は未だ不明である。本研究では、A549ヒト肺癌細胞におけるアポトーシス誘導に及ぼすISOの影響とその相対的な分子機構について検討した。Cell Counting Kit-8アッセイ（CCK-8）の結果、ISOは3肺癌細胞株に対しては有意な細胞毒性を示したが、正常細胞に対しては明らかな副作用は認められなかった。さらに、フローサイトメトリーとウエスタンブロット解析の結果、ISOはミトコンドリア膜電位を低下させることで、ミトコンドリア依存性のアポトーシスを誘導することが明らかになった。また、ISOはBax、Cleaved-cas-3（Cle-cas-3）、PARP（PARP; cle-PARP）の発現量を増加させ、A549細胞ではBcl-2の発現量を減少させた。さらに、ISOはA549細胞において、サイクリンB1とCDK1/2の発現を低下させ、p21とp27の発現を増加させることで、G2/M細胞周期停止を誘導した。また、ISO処理の持続時間が長くなるにつれて、A549細胞の細胞内活性酸素種(ROS)レベルも増加した。しかし、活性酸素消去剤であるN-アセチルシステイン（NAC）で細胞を前処理すると、ISOによるアポトーシスが抑制された。また、ISO は p-p38、p-JNK、IκB-αの発現量を増加させ、p-extracellular signal-regulated kinase (ERK)、 p--P-P-P-P-P-P-P-IκB-αの発現量を減少させました。これらの効果は、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）阻害剤によって誘導され、NAC によって阻害されました。以上の結果から、ISO は活性酸素を介した MAPK/STAT3/NF-κB シグナル経路を介して A549 肺癌細胞のアポトーシスを誘導することが示され、肺癌治療に使用できる可能性がある薬剤であることが示唆されました。

Isoorientin (ISO) is a naturally occurring C‑glycosyl flavone that has various pharmacological properties, such as anti‑bacterial and anti‑inflammatory effects. However, its underlying molecular mechanisms in human lung cancer cells remain unknown. In the present study, the effects of ISO on the induction of apoptosis and relative molecular mechanisms in A549 human lung cancer cells were investigated. The results of Cell Counting Kit‑8 assay (CCK‑8) indicated that ISO exerted significant cytotoxic effects on 3 lung cancer cell lines, but had no obvious side‑effects on normal cells. Moreover, flow cytometry and western blot analysis revealed that ISO induced mitochondrial‑dependent apoptosis by reducing mitochondrial membrane potential. ISO also increased the expression levels of Bax, cleaved‑caspase‑3 (cle‑cas‑3) and poly(ADP‑ribose) polymerase (PARP; cle‑PARP), and decreased the expression levels of Bcl‑2 in A549 cells. Furthermore, ISO induced G2/M cell cycle arrest by decreasing the expression levels of cyclin B1 and CDK1/2, and increasing the expression levels of p21 and p27 in A549 cells. As the duration of ISO treatment increased, intracellular reactive oxygen species (ROS) levels in A549 cells also increased. However, pre‑treatment of the cells with the ROS scavenger, N‑acetylcysteine (NAC), inhibited ISO‑induced apoptosis. In addition, ISO increased the expression levels of p‑p38, p‑JNK and IκB‑α; and decreased the expression levels of p‑extracellular signal‑regulated kinase (ERK), p‑signal transducer and activator of transcription (STAT)3, p‑nuclear factor (NF)‑κB, NF‑κB and p‑IκB; these effects were induced by mitogen‑activated protein kinase (MAPK) inhibitors and blocked by NAC. Taken together, the results of the present study indicate that ISO induces the apoptosis of A549 lung cancer cells via the ROS‑mediated MAPK/STAT3/NF‑κB signaling pathway, and thus may be a potential drug for use in the treatment of lung cancer.