分子状水素はAKT/SCD1シグナル伝達経路を介して大腸癌の増殖を抑制する

Molecular Hydrogen Inhibits Colorectal Cancer Growth via the AKT/SCD1 Signaling Pathway.

抄録

目的:

水素分子は、多くの癌において潜在的な治療標的と考えられている。そこで本研究では、大腸癌（CRC）に対する水素分子の潜在的効果を評価することを目的とした。

OBJECTIVE: Molecular hydrogen (H) has been considered a potential therapeutic target in many cancers. Therefore, we sought to assess the potential effect of H on colorectal cancer (CRC) in this study.

方法:

RKO、SW480、HCT116 CRC細胞株の増殖とアポトーシスに対するHの効果を、CCK-8、コロニー形成、フローサイトメトリーアッセイにより測定した。腫瘍増殖に対するHの効果は、異種移植モデル（67％水素を1日2時間吸入）で観察された。CRC細胞株および異種移植マウスモデルにおけるp-PI3K、PI3K、AKT、pAKT、SCD1の発現を調べるために、ウェスタンブロットおよび免疫組織化学分析を行った。491個のホルマリン固定パラフィン包埋CRC標本におけるSCD1の発現を免疫化学的に調べた。SCD1の発現状況と臨床病理学的特徴および転帰との関係を検討した。

METHODS: The effect of H on the proliferation and apoptosis of RKO, SW480, and HCT116 CRC cell lines was assayed by CCK-8, colony formation, and flow cytometry assays. The effect of H on tumor growth was observed in xenograft implantation models (inhalation of 67% hydrogen two hours per day). Western blot and immunohistochemistry analyses were performed to examine the expression of p-PI3K, PI3K, AKT, pAKT, and SCD1 in CRC cell lines and xenograft mouse models. The expression of SCD1 in 491 formalin-fixed, paraffin-embedded CRC specimens was investigated with immunochemistry. The relationship between SCD1 status and clinicopathological characteristics and outcomes was determined.

結果:

水素投与はアポトーシスとは無関係にCRC細胞株の増殖を抑制し、細胞株は水素投与量によって異なる反応を示した。水素はまた、CRC腫瘍体積および重量を減少させる強力な抗腫瘍効果を示した。ウェスタンブロットとIHC染色により、水素はpAKT/SCD1レベルを低下させることによりCRC細胞の増殖を阻害することが示され、水素により誘導された細胞増殖の阻害はAKT活性化剤SC79により逆転した。IHCでは、SCD1の発現は正常上皮組織よりもCRC組織で有意に高く（70.3％対29.7％、=0.02）、より進行したTNM病期（III対I＋II、75.9％対66.3％、=0.02）、リンパ節転移（あり対なし、75.9％対66.3％、=0.02）、CRCの家族歴のない患者（78.7％対62.1％、=0.047）と相関していた。

RESULTS: Hydrogen treatment suppressed the proliferation of CRC cell lines independent of apoptosis, and the cell lines showed different responses to different doses of H. Hydrogen also elicited a potent antitumor effect to reduce CRC tumor volume and weight . Western blot and IHC staining demonstrated that H inhibits CRC cell proliferation by decreasing pAKT/SCD1 levels, and the inhibition of cell proliferation induced by H was reversed by the AKT activator SC79. IHC showed that SCD1 expression was significantly higher in CRC tissues than in normal epithelial tissues (70.3% vs. 29.7%, = 0.02) and was correlated with a more advanced TNM stage (III vs. I + II; 75.9% vs. 66.3%, = 0.02), lymph node metastasis (with vs. without; 75.9% vs. 66.3%, = 0.02), and patients without a family history of CRC (78.7% vs. 62.1%, = 0.047).

結論:

本研究は、高濃度のHがpAKT/SCD1経路を阻害することによりCRCに対する抑制効果を発揮することを証明した。CRCを標的としたSCD1阻害剤としてのHの臨床評価には、さらなる研究が必要である。

CONCLUSION: This study demonstrates that high concentrations of H exert an inhibitory effect on CRC by inhibiting the pAKT/SCD1 pathway. Further studies are warranted for clinical evaluation of H as SCD1 inhibitor to target CRC.