スルフォラファンおよびエルシン誘発第IIフェーズ酵素とMRP2転写、CACO-2細胞におけるG2/M停止および細胞死におけるPI3K/AKTおよびMEK/ERKシグナル伝達経路の役割

イソチオシアネートスルフォラファンは、人間の食事における癌化学予防剤です。この研究では、スルフォフォファン（SFN）とその硫化物類似体であるエルシン（ERN）の効果は、フェーズII酵素であるキニンオキシドレダクターゼ（NQO1）およびUDP-グルクロノシルトランスフェラーゼ（UGT1A1）の誘導について調べられています。MRP2）、ヒト結腸腺癌CACO-2細胞における細胞周期停止および細胞死。さらに、PI3K/AKTおよびMEK/ERKシグナル伝達経路の役割は、これらのスルフォラファンおよびエルシン誘発イベントで評価されています。エルシンとスルフォラファンは同様のIC50値を持っていますが（72時間の治療後21および23マイクローム）、エルシンはG2/Mの蓄積の誘導、ミトコンドリア潜在性の枯渇、細胞死の誘導、および第II相酵素とMRP2のmRNA誘導により効果的でした。。エルシン（20ミクロム）は、NQO1、UGT1A1、およびMRP2のmRNAを11.1-、11.6、および6.7倍誘導しましたが、スルフォラファン（20 microM）はそれぞれ3.3、5.3、および2.2倍を誘導しました。エルシンとスルフォラファンの両方は、ERK1/2およびAKTキナーゼの活性化（リン酸化）を誘導しましたが、JNKおよびp38の活性化には影響しませんでした。エルシン誘発第II相酵素転写は、PI3KおよびMEK1阻害剤（LY294002およびPD98059）によって減少しましたが、スルフォラファン誘発転写の減少はあまり顕著ではありませんでした。エルシンは、スルフォラファンよりもG2/M細胞数の大幅な増加を誘発しました。スルフォラファン処理細胞のPD98059を除き、キナーゼ阻害剤がG2/Mブロックを克服する能力は低かった。高濃度でのスルフォラファンとエルシンの両方が、サブG1細胞の蓄積、細胞死、ミトコンドリア膜電位の散逸を誘導しました。総合すると、これらの結果は、PI3K/AktおよびMEK/ERKシグナルが、エルシンおよびスルフォラファン媒介第IIフェーズ酵素転写とCACO-2細胞の細胞周期停止における重要な細胞内メディエーターであることを示しています。

Isothiocyanate sulforaphane is an extensively studied cancer chemopreventive agent in human diet. In this study, the effects of sulforaphane (SFN) and its sulfide analog, erucin (ERN), have been examined on the induction of the phase II enzymes, quinine oxidoreductase (NQO1) and UDP-glucuronosyl transferase (UGT1A1), multidrug transporter (MRP2), cell cycle arrest and cell death in human colon adenocarcinoma Caco-2 cells. Additionally, the roles of PI3K/Akt and MEK/ERK signaling pathways have been assessed in these sulforaphane- and erucin-induced events. Although erucin and sulforaphane have similar IC50 values (21 and 23 microM after 72 h treatment), erucin was more effective in the induction of G2/M accumulation, depletion of mitochondrial potential, induction of cell death and mRNA induction of phase II enzymes and MRP2. Erucin (20 microM) induced the mRNAs of NQO1, UGT1A1 and MRP2 by 11.1-, 11.6- and 6.7-fold, whereas sulforaphane (20 microM) induced 3.3-, 5.3- and 2.2-fold, respectively. Both erucin and sulforaphane induced activation (phosphorylation) of ERK1/2 and Akt kinases but had no effect on JNK and p38 activation. Erucin-induced phase II enzyme transcriptions were decreased by PI3K and MEK1 inhibitors (LY294002 and PD98059), but the decreases in sulforaphane-induced transcription were less marked. Erucin induced a large increase in G2/M cell number than sulforaphane. The ability of kinase inhibitors to overcome G2/M block was low with the exception of PD98059 in sulforaphane-treated cells. Both, sulforaphane and erucin at high concentrations induced accumulation of sub-G1 cells, cell death and dissipation of mitochondrial membrane potential. Taken together, these results demonstrate that PI3K/Akt and MEK/ERK signals are important intracellular mediators in erucin- and sulforaphane-mediated phase II enzyme transcription and cell cycle arrest in Caco-2 cells.