MEK/ERK経路の阻害により、ヒト肝癌細胞における選択的シクロオキシゲナーゼ-1とシクロオキシゲナーゼ-2阻害剤の両方の抗腫瘍効果の増強

非ステロイド性抗炎症薬（NSAID）の抗腫瘍効果の背後にある分子メカニズムは完全には理解されておらず、シクロオキシゲナーゼ（COX）酵素COX-1およびCOX-2単独の阻害によっては説明できません。以前に、選択的COX-1阻害剤SC-560と選択的COX-2阻害剤Cay10404がヒト肝腫細胞に抗腫瘍効果を示すことを以前に報告しました。NSAID阻害剤には多くのCOXに依存しない作用があり、とりわけ、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）経路はNSAIDの標的です。ここでは、2つのヒト肝腫細胞株における選択的COX-1とCOX-2阻害剤の両方の抗腫瘍効果におけるMEK/ERK1/2シグナル伝達の役割を調べました。選択的COX-1阻害剤SC-560、および選択的COX-2阻害剤Cay10404を使用した肝腫細胞の治療は、時間および用量依存的にERK1/2の活性化と関連していました。選択的MEK1/2阻害剤U0126の存在下でのCOX-1およびCOX-2阻害剤による治療は、SC-560またはCay10404のいずれかのERK1/2の活性化と組み合わせを効果的に抑制しました。HUH-6肝腫細胞では、併用誘発アポトーシスは、カスパーゼ-9および-3の活性化、PARP切断、ミトコンドリアからのシトクロムCのシトゾルへの放出、および生存およびベータカテニンレベルのダウンレギュレーションと関連していました。結論として、我々の研究は、選択的COX-1およびCOX-2阻害剤の成長阻害濃度が肝腫細胞におけるERK1/2リン酸化を増加させ、MEK/ERKシグナル伝達経路の阻害が両方のタイプの阻害剤の抗腫瘍活性を増強することを示した。したがって、我々の結果は、肝細胞癌の治療のための選択的NSAIDとMEK阻害剤を備えた化学療法アプローチを組み合わせた前臨床サポートを提供します。

The molecular mechanisms behind the anti-neoplastic effects of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are not completely understood and cannot be explained by the inhibition of the cyclooxygenase (COX) enzymes COX-1 and COX-2 alone. We previously reported that both the selective COX-1 inhibitor SC-560 and the selective COX-2 inhibitor CAY10404 exhibit anti-tumor effects in human hepatoma cells. NSAID inhibitors have many COX-independent actions and, among others, the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways are targets for NSAIDs. Here, we examined the role of MEK/ERK1/2 signaling in the anti-neoplastic effects of both selective COX-1 and COX-2 inhibitors in two human hepatoma cell lines. Treatment of hepatoma cells with the selective COX-1 inhibitor SC-560, as well as with the selective COX-2 inhibitor CAY10404, was associated with activation of ERK1/2 in a time- and dose-dependent manner. Treatment with COX-1 and COX-2 inhibitors in the presence of the selective MEK1/2 inhibitor U0126 effectively suppressed ERK1/2 activation and combinations of either SC-560 or CAY10404 with U0126 resulted in synergistic effects on cell growth inhibition and induction of apoptosis. In HuH-6 hepatoma cells the combination-induced apoptosis was associated with caspase-9 and -3 activation, PARP cleavage, release of cytochrome c from the mitochondria into the cytosol and down-regulation of survivin and beta-catenin levels. In conclusion, our study showed that growth inhibitory concentrations of selective COX-1 and COX-2 inhibitors increased ERK1/2 phosphorylation in hepatoma cells, and that inhibition of the MEK/ERK signaling pathway potentiates the antitumor activity of both types of inhibitors. Therefore, our results provide preclinical support for a combined chemotherapeutic approach with selective NSAIDs and MEK inhibitors for the treatment of hepatocellular carcinoma.