イソリキリチゲニンは、MRC-5 細胞において、PI3K/AKT/mTOR 経路を介してオートファジーを活性化し、TGF-β1 誘導性線維芽細胞の増殖を抑制することが知られています

Isoliquiritigenin inhibits TGF-β1-induced fibrogenesis through activating autophagy via PI3K/AKT/mTOR pathway in MRC-5 cells.

• Jinjuan He
• Hao Peng
• Meifang Wang
• Ying Liu
• Xingrong Guo
• Bin Wang
• Longjun Dai
• Xueqin Cheng
• Zhongji Meng
• Leyong Yuan
• Fenglin Cai
• Yijun Tang

抄録

イソリクイチゲニン（ISL）は甘草根由来の天然フラボノイドであり、抗炎症作用や抗酸化作用を有することが報告されています。これまでの研究では、ISL が脂肪組織や腎組織の抗線維化に重要な役割を果たしていることが明らかにされているが、肺線維化への影響は明らかにされていない。本研究では、ヒト肺線維芽細胞由来の MRC-5 細胞を用いて、TGF-β1 誘導性線維化における ISL の役割とその機序を明らかにすることを目的とした。本研究では、TGF-x3B2;1誘発性線維芽細胞を用いて、TGF-x3B2;1誘発性線維芽細胞の増殖及び遊走をMTT及び創傷治癒アッセイにより測定した。α平滑筋アクチン（α-ＳＭＡ）、コラーゲンＩ型α１（ＣＯＬＩＡ１）およびフィブロネクチン（ＦＮ）、微小管関連タンパク質軽鎖３（ＬＣ３）および関連するシグナル伝達分子の発現レベルを、対応するように、定量的リアルタイムＰＣＲ、ウエスタンブロットおよび免疫蛍光アッセイによって検出した。オートファジー解析にはEGFP-LC3トランスフェクションを用いた。その結果、ISLはTGF-β1による増殖・遊走を抑制し、α-SMA、COLIA1、FNの発現をダウンレギュレートすることが明らかになった。また、TGF-β1処理したMRC-5細胞では、リン酸化酵素であるホスファチジルイノシトール3キナーゼ(PI3K)、プロテインキナーゼB(AKT)、ラパマイシン標的細胞(mTOR)のリン酸化レベルが有意に低下し、LC3の発現が上昇した。さらに、MRC-5 細胞の TGF-β1 誘導性線維芽細胞に対する ISL の抑制効果は、オートファジー活性化剤 Rapmycin と PI3K/AKT 阻害剤 LY294002 の前処理により増強され、オートファジー活性化剤 3-methyladenine と PI3K/AKT 活性化剤 IGF-1 の前処理により逆転した。以上の結果から、ISLは、PI3K/AKT/mTOR経路を抑制することでオートファジーを活性化し、TGF-β1処理したMRC-5細胞の線維化を抑制することが明らかになった。このことから、ISLは、肺線維症の新規治療薬として開発される可能性を秘めている。

Isoliquiritigenin (ISL), a natural flavonoid derived from the root of liquorice, has been reported to possess anti-inflammatory and antioxidant activities. Previous studies have found that ISL plays a crucial role in anti-fibrosis of adipose tissue and renal tissue; however, its effect on pulmonary fibrogenesis has not been demonstrated. In this study, we aimed to explore the roles and the underlying mechanisms of ISL in TGF-β1-induced fibrogenesis using human lung fibroblast-derived MRC-5 cells. Cell proliferation and migration were determined by MTT and wound healing assay, respectively. The expression levels of alpha-smooth muscle actin (α-SMA), collagen type I alpha 1 (COLIA1) and fibronectin (FN), microtubule-associated protein light chain 3 (LC3) and related signaling molecules were detected by quantitative real-time PCR, western blot and immunofluorescence assay, correspondingly. EGFP-LC3 transfection was used for autophagy analysis. The results showed that ISL inhibited the TGF-β1-induced proliferation and migration, and down-regulated the expressions of α-SMA, COLIA1 and FN. ISL treatment led to up-regulation of LC3 in TGF-β1-treated MRC-5 cells, accompanied by significant decrease in the phosphorylation levels of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K), protein kinase B (AKT), and mammalian target of rapamycin (mTOR). In addition, the inhibitory effects of ISL on TGF-β1-induced fibrogenic features in MRC-5 cells were enhanced by pretreatment with autophagy activator Rapmycin and PI3K/AKT inhibitor LY294002 and reversed by autophagy inhibitor 3-methyladenine and PI3K/AKT activator IGF-1. Taken together, our results demonstrated that ISL could attenuate the fibrogenesis of TGF-β1-treated MRC-5 cells by activating autophagy via suppressing the PI3K/AKT/mTOR pathway. Therefore, ISL holds a great potential to be developed as a novel therapeutic agent for the treatment of pulmonary fibrosis.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Institute of Biochemistry and Cell Biology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences. All rights reserved. For permissions, please email: journals.permissions@oup.com.