イベルメクチンは、GLUT4を介したJAK/STATシグナル伝達経路の活性化を阻害することにより解糖を抑制し、グリオーマ細胞のオートファジー死を加速させる

Ivermectin accelerates autophagic death of glioma cells by inhibiting glycolysis through blocking GLUT4 mediated JAK/STAT signaling pathway activation.

抄録

目的:

本研究は、イベルメクチン（IVM）の神経膠腫の進行に伴うエネルギー代謝の調節作用を検討し、神経膠腫の治療の参考とすることを目的としたものである。

OBJECTIVE: This study aimed to investigate the regulatory effect of ivermectin (IVM) on energy metabolism in glioma progression, and provide a reference for the treatment of glioma.

方法:

神経膠腫細胞を IVM で処理し、細胞生存率、オートファジー マーカータンパク質の発現、ATP 量、グルコースの取り込み、ピルビン酸量、および解糖の主要酵素の発現を測定し た。Glucose transporter 4 (GLUT4) または siGLUT4 を IVM 処理した U87 細胞にトランスフェクトし、細胞の解糖およびオートファジーに対する GLUT4 の影響を調査した。JAK2阻害剤AZD-1480を導入し、IVMが解糖およびオートファジーを制御する具体的なメカニズムを探った。神経膠腫の異種移植モデルラットを作成し、10mg/kgのIVMを投与して腫瘍の成長を観察し、腫瘍組織におけるGLUT4およびオートファジーのマーカータンパク質の発現レベルを検討した。

METHODS: Glioma cells were treated with IVM to measure cell viability, autophagy marker protein expression, ATP content, glucose uptake, pyruvate content, and expression of key enzymes of glycolysis. Glucose transporter 4 (GLUT4) or siGLUT4 was transfected in IVM treated U87 cells to investigate the effect of GLUT4 on cellular glycolysis and autophagy. The JAK2 inhibitor AZD-1480 was introduced to explore the specific mechanism by which IVM regulates glycolysis and autophagy. Rat models of glioma xenograft were constructed and treated with 10 mg/kg IVM to observe tumor growth and examine the expression levels of GLUT4 and autophagy marker proteins in tumor tissues.

結果:

IVMは神経膠腫の細胞生存を阻害し、細胞死を促進した。IVMは神経膠腫細胞においてLC3-IIタンパク質の発現を促進し、p62/SQSTM1タンパク質の発現を抑制した。U87細胞では，アデノシン三リン酸（ATP）およびピルビン酸の減少，グルコースの取り込み促進，HK2およびPFK1タンパク質の発現抑制がみられた．U87細胞において、IVMはGLUT4タンパク質の発現を阻害し、GLUT4の過剰発現は解糖を促進し、オートファジーによる細胞死を抑制した。IVMは、Janus kinase/Signal Transducer and Activator of Transcription（JAK/STAT）シグナル伝達経路の活性化を介したGLUT4の阻害により、解糖を抑制することが明らかとなった。IVMは、in vivoでの腫瘍増殖を抑制し、腫瘍組織におけるGLUT4、JAK2、HK2およびPFK1のタンパク質発現を低下させ、STAT3/STAT5のリン酸化レベルを低下させ、オートファジーのマーカータンパク質の発現を促進させた。

RESULTS: IVM inhibited glioma cell survival and promoted cell death. IVM promoted LC3-II protein expression and inhibited p62/SQSTM1 protein expression in glioma cells. IVM decreased adenosine-triphosphate (ATP) and pyruvate content, promoted glucose uptake, and reduced HK2 and PFK1 protein expression in U87 cells. IVM inhibited GLUT4 protein expression, and overexpression of GLUT4 promoted glycolysis and inhibited autophagic cell death in U87 cells. IVM inhibited glycolysis by blocking GLUT4 mediated the Janus kinase/signal transducer and activator of transcription (JAK/STAT) signaling pathway activation. IVM inhibited tumor growth in vivo, decreased the protein expression of GLUT4, JAK2, HK2, and PFK1 in tumor tissues, decreased the phosphorylation levels of STAT3/STAT5, and promoted the expression of autophagy marker proteins.

結論:

IVM は GLUT4 を介した JAK/STAT シグナル経路の活性化を阻害することにより解糖を抑制し、神経膠腫細胞の自食作用を促進させた。

CONCLUSIONS: IVM accelerates autophagic death of glioma cells by inhibiting glycolysis through blocking GLUT4 mediated JAK/STAT signaling pathway activation.