グリメピリド-メトホルミン付加体の抗乳がん効果とそのメカニズム

The Anti-Breast Cancer Effect and Mechanism of Glimepiride-Metformin Adduct.

• Liangyuan Long
• Xiangnan Hu
• Xiaoli Li
• Duanfang Zhou
• Yun Shi
• Lingen Wang
• Hongfang Zeng
• Xiaoping Yu
• Weiying Zhou

抄録

背景:

化合物アダクトは、2つの化合物または複数の化合物が水と非共有結合して形成される共晶である。化合物付加体は、個々の化合物の単純な物理的混合物とは異なり、いくつかの新しい特徴を持っていることが示唆されています。最近の研究では、グリメピリド（Gli）とメトホルミン（Met）には、抗糖尿病効果以外にも抗乳がん作用があることが報告されています。本研究では、グリメピリド-メトホルミン付加体（GMA）を合成し、その抗乳がん作用をin vitroおよびin vivoで検討し、糖尿病患者の乳がん治療への可能性を探りました。

Background: Compound adduct is a eutectic crystal formed by non-covalent bonds of two compounds or multiple compounds with water. Emerging evidence suggests that adduct could be different from the simple physical mixture of the individual compounds and has some new features. Recent studies reported that both glimepiride (Gli) and metformin (Met) may possess an anti-breast cancer effect besides anti-diabetic effect. In the current study, we synthesized glimepiride-metformin adduct (GMA) and examined its anti-breast cancer effect in vitro and in vivo to explore its potential in treatment of breast cancer in diabetic patients.

方法:

GMAは、Gli、Metおよび水から1:1:1のモル分子量で合成され、赤外分光法により同定された。ヒト乳癌細胞株CAL-148、MDA-MB-453、MDA-MB-231およびMCF-7の細胞生存率および遊走に対するGMAの効果を調べるために、MTTアッセイ、コロニー形成アッセイおよび創傷治癒アッセイを行った。細胞周期およびアポトーシスに対するGMAの効果をフローサイトメトリーで調べた。腫瘍成長に対するGMAの抑制効果を観察するために、同所性移植モデルを確立した。Ki67の発現を免疫組織化学で検出した。GMAの機能のメカニズムを調べるためにRT-qPCRとウエスタンブロットを行った。

Methods: GMA was synthesized from Gli, Met and water at a molar molecular mass of 1:1:1 and identified by infrared spectroscopy. MTT assay, colony formation assay and wound healing assay were performed to examine the effects of GMA on cell viability and migration of human breast cancer cell lines CAL-148, MDA-MB-453, MDA-MB-231and MCF-7. The effect of GMA on cell cycle and apoptosis was examined by flow cytometry. The orthotopic implantation model was established to observe the inhibitory effect of GMA on tumor growth. The expression of Ki67 was detected by immunohistochemistry. RT-qPCR and Western blotting were performed to investigate mechanisms for the function of GMA.

結果:

MTTおよびコロニー形成アッセイの両方で、GMAは乳がん細胞の生存率を抑制し、その効果はGli単独、Met単独および併用よりも大きかった。インビボ試験では、GMAはCAL-148の異種移植片の腫瘍増殖を抑制する効果があることが示された。フローサイトメトリー解析の結果、GMAは乳癌細胞においてG1/S期の細胞周期停止とアポトーシスを誘導することが示された。RT-qPCRおよびウェスタンブロット解析の結果、GMAはAMPKを活性化し、p53およびp21の発現を上昇させ、サイクリンD1およびCDK4の発現を低下させることが明らかになった。

Results: Both MTT and colony formation assays showed that GMA inhibited breast cancer cell viability, and the effect was greater than Gli alone, Met alone and the combination. In vivo study showed that GMA had an inhibitory effect on tumor growth of CAL-148 xenografts. Flow cytometry analysis indicated that GMA induced G1/S phase cell cycle arrest and apoptosis in breast cancer cells. RT-qPCR and Western blotting analyses showed that GMA activated AMPK, and up-regulated expression of p53 and p21, and down-regulated expression of cyclin D1 and CDK4.

結論:

GMAは乳がん細胞の細胞生存能を抑制し、その効果はGliとMetの単独または同濃度での併用よりも大きい。GMAはin vivoで乳がん細胞の増殖を抑制する。GMAの抗腫瘍効果は、AMPKの活性化によりp53とp21がアップレギュレーションされ、サイクリンD1とCDK4がダウンレギュレーションされることが関係していると考えられます。

Conclusion: GMA suppresses cell viability of breast cancer cells, and its effect is greater than Gli and Met alone or combination at the same concentration. GMA inhibits breast cancer cell growth in vivo. The antitumor effect of GMA may be related to the activation of AMPK resulting in up-regulation of p53 and p21 and down-regulation of cyclin D1 and CDK4.

© 2020 Long et al.