β-エレメンは、PI3K/AKT、RAF-MEK-ErK、NF-κB シグナル伝達経路を介して、トリプルネガティブ乳癌における 5-フルオロウラシルの化学療法効果を増強する

β-Elemene Enhances the Chemotherapeutic Effect of 5-Fluorouracil in Triple-Negative Breast Cancer via PI3K/AKT, RAF-MEK-ErK, and NF-κB Signaling Pathways.

• Pengyu Su
• Bashir Ahmad
• Kun Zou
• Lijuan Zou

抄録

背景:

トリプルネガティブ乳癌（TNBC）治療の最も一般的な化学療法薬は5-FU（5-フルオロウラシル）であるが、その毒性のため治療指標は低い。 β-エレメン（ELE）は様々な癌に対して抗腫瘍活性を有するが、TNBCに対する化学療法効果を向上させるために5-FUと併用した例はなかった。

Background: The most common chemotherapeutic drug for triple-negative breast cancer (TNBC) treatment is 5-fluorouracil (5-FU), but its therapeutic index is low due to its toxicity. β-Elemene (ELE) possesses antitumor activity against different cancers, but it has never been used in combination with 5-FU to improve its chemotherapeutic effect against TNBC.

材料と方法:

TNBCのMDA-MB-231およびBT549細胞をELE単独、5-FU単独、またはそれらの併用で治療し、細胞生存率、増殖、遊走、浸潤、コロニー形成に対する治療効果を検討した。共焦点免疫蛍光、免疫組織化学、ウェスタンブロット解析により、in vitroおよびin vivoでの結果の分子機構を検証した。

Materials and Methods: We treated MDA-MB-231 and BT549 cells of TNBC with ELE alone, 5-FU alone, or their combination to investigate their treatment effects on cell viability, proliferation, migration, invasion, and colony formation. We verified the molecular mechanisms of our results through confocal immunofluorescence, immunohistochemistry, and Western blot analysis in vitro and in vivo.

結果:

その結果、MDA-MB-231細胞株とBT549細胞株において、ELEは異なるメカニズムで細胞の生存、増殖、遊走、浸潤、コロニー形成に対する5-FUの効果を増強することが明らかになった。分子機構では、ELEと5-FUの併用により、BL-2ファミリー蛋白質とカスパーゼカスケードの調節を介して両細胞株のアポトーシスが促進され、細胞質ではIKKβ、IKKα、p65のダウンレギュレーション、核ではp50、p65のダウンレギュレーションを介してNF-kB経路が阻害されることが示唆された。ELEと5-FUの併用は、p-AKT、P-85、p110r、p-PDK1、およびp110aタンパク質を介してPI3K/AKT経路を制御し、p-c-rafおよびp-ERKのダウンレギュレーションを介してRAF-MEK-ERK経路を阻害した。また、PI3K 阻害剤 LY294002、RAF-MEK-ERK 阻害剤 U0126 と ELE、5-FU を併用することで、両細胞株の細胞生存率を有意に低下させ、細胞のアポトーシスにこれらの経路が関与していることを示した。マウスの異種移植モデルでは、ELE と 5-FU の併用により、腫瘍の増殖が抑制され、その分子マーカーが調節された。

Results: Our result revealed that ELE enhanced the 5-FU effect against cell viability, proliferation, migration, invasion, and colony formation through different mechanisms in MDA-MB-231 and BT549 cell lines. In molecular mechanisms, ELE and 5-FU in combination enhances apoptosis in both cell lines through Bl-2 family protein and caspase cascade modulation, thereby inhibiting NF-kB pathway through IKKβ, IKKα, and p65 downregulation in the cytoplasm and p50 and p65 downregulation in the nucleus. ELE and 5-FU in combination regulated the PI3K/AKT pathway through p-AKT, P-85, p110r, p-PDK1, and p110a protein and RAF-MEK-ERK pathway inhibition through the p-c-raf and p-ERK downregulation. The PI3K inhibitor LY294002 or RAF-MEK-ERK inhibitor U0126 in combination with ELE and 5-FU decreased cell viability in both cell lines significantly, thereby showing the involvement of these pathways in cell apoptosis. In mouse xenograft model, ELE and 5-FU in combination inhibited the tumor growth and modulated its molecular markers.

結論:

今回の結果は、TNBCの治療において特に重要な組み合わせである可能性を示唆していると考えられる。

Conclusion: The conclusion obtained, considering that the results suggest that the combination may be important specifically in the treatment of TNBC.

© 2020 Su et al.