水素ガスはX-linked inhibitor of apoptosisとbaculoviral inhibitor of apoptosis protein repeat-containing 3を介して肺腺癌A549細胞のアポトーシスを促進する

Hydrogen gas promotes apoptosis of lung adenocarcinoma A549 cells through X-linked inhibitor of apoptosis and baculoviral inhibitor of apoptosis protein repeat-containing 3.

抄録

目的:

肺がんは現在、世界で最も罹患率と死亡率の高いがんである。水素ガスは様々な疾患に影響を与えることが分かっているが、肺がん患者に対する水素ガスの影響は報告されていない。そこで我々は、in vivoおよびin vitroにおいて、肺腺癌のアポトーシスに及ぼす水素ガスの影響を検討した。

OBJECTIVE: Lung cancer is currently the cancer with the highest incidence and death toll worldwide. Hydrogen gas has been found to affect a variety of diseases; however, the effect of hydrogen gas on patients with lung cancer has not been reported. Therefore, we determined the effect of hydrogen gas on apoptosis of lung adenocarcinoma in vivo and in vitro.

材料と方法:

対数期のA549細胞を20％、40％、60％の水素ガスで処理した。細胞のアポトーシスはフローサイトメトリーで評価した。A549細胞懸濁液を15匹のヌードマウスに接種した。マウスを無作為にコントロール群、水素添加群（60％水素ガス吸入）、シスプラチン群（シスプラチン［4mg/kg］腹腔内注射）に分けた。3週間後、腫瘍組織を摘出し、測定した。転写プロファイリングにより発現の異なる遺伝子を同定した。X-連鎖性アポトーシス抑制因子（XIAP）、バキュロウイルスアポトーシス抑制タンパク質反復含有3（BIRC3）、BCL2関連Xおよびアポトーシス制御因子（BAX）タンパク質の発現レベルは、ウェスタンブロッティングおよび免疫組織化学により検出した。

MATERIALS AND METHODS: A549 cells in the logarithmic phase were treated with 20%, 40%, or 60% hydrogen gas. Cell apoptosis was evaluated by flow cytometry. The A549 cell suspension was inoculated into 15 nude mice. The mice were randomly divided into control, hydrogenation (inhalation of 60% hydrogen gas), and cisplatin groups (intraperitoneal injection of cisplatin [4 mg/kg]). After 3 weeks, the tumor tissue was removed and measured. We identified differentially expressed genes by transcriptional profiling. The levels of X-linked inhibitor of apoptosis (XIAP), baculoviral inhibitor of apoptosis protein repeat-containing 3 (BIRC3), and BCL2-associated X and apoptosis regulator (BAX) protein expression were detected by Western blotting and immunohistochemistry.

結果:

対照群と比較して、20％、40％、60％水素ガス投与群のアポトーシス率は有意に増加した（P < 0.01）。XIAPおよびBIRC3蛋白発現レベルは、対照群と比較して水素ガス群で明らかに低下した。さらに、シスプラチンと水素ガスはヌードマウスの腫瘍体積を減少させた（P < 0.01）。トランスクリプトーム解析から、XIAP、BIRC2、BIRC3、BAX、PIK3CD、ATMがアポトーシスに関係していることが示された。水素ガスはヌードマウスよりもXIAPとBIRC3の発現レベルをさらに低下させた（P < 0.01）。

RESULTS: Compared with the control group, the apoptosis rates in the 20%, 40%, and 60% hydrogen gas groups were significantly increased (P < 0.01). The levels of XIAP and BIRC3 protein expression were clearly decreased in the hydrogen gas group compared to the control group. Moreover, cisplatin and hydrogen gas reduced the tumor volume in nude mice (P < 0.01). Transcriptome sequencing showed that XIAP, BIRC2, BIRC3, BAX, PIK3CD, and ATM were related to apoptosis. Hydrogen gas further decreased the levels of XIAP and BIRC3 expression than in nude mice (P < 0.01).

結論:

水素ガスは、XIAPおよびBIRC3タンパク質の発現を低下させることにより、A549細胞のアポトーシスを促進した。

CONCLUSION: Hydrogen gas promoted apoptosis of A549 cells by reducing the expression of XIAP and BIRC3 protein.