グルタチオンペルオキシダーゼ1は、PI3K/AKT経路のROS誘発性活性化を介してシスプラチンに対するNSCLC耐性を促進します

目的：反応性酸素種（ROS）誘発性細胞毒性は、シスプラチンが腫瘍細胞を殺す重要なメカニズムです。グルタチオンペルオキシダーゼファミリー（GPXS）は、細胞内ROSを代謝し、細胞の恒常性を維持する抗酸化システムの重要なメンバーです。GPXS酵素、特にGPX1の変化した発現は、さまざまな人間の癌で報告されています。しかし、非小細胞肺がんを含むヒトの悪性腫瘍におけるシスプラチンベースの化学療法におけるそれらの機能的役割は調査されていません。 方法：この研究のためにNSCLC細胞株のパネルが選択されました。GPX1発現は、定量的RT-PCRおよびウエスタンブロットを使用して検出されました。シスプラチン誘発細胞の殺害は、CCK8アッセイによって分析されました。細胞内ROSレベルは、蛍光ベースのフローサイトメトリー分析によって検出されました。GPX1発現ベクターとsiRNAアプローチを使用して、GPX1発現のin vitroの過剰発現とノックダウンを実行しました。PTEN、NF-κB、BCL2、BAX、およびリン酸化AKTのタンパク質レベルは、特定の抗体を使用したウエスタンブロット分析で検出されました。 結果：GPX1発現は、シスプラチン治療に耐性のあるNSCLC細胞株のサブセットで上方制御されました。GPX1の発現ベクターを介した強制過剰発現は、NSCLC細胞株のシスプラチン抵抗性を有意に増加させましたが、RNA推論を介したGPX1のダウンレギュレーションは、シスプラチンに対する感受性を回復する可能性があります。GPX1の過剰発現は、NSCLC細胞株がさまざまな濃度のシスプラチンにさらされた場合、細胞内ROSの上昇とAKT経路の活性化を著しく抑制しました。Akt経路の活性化は、促進促進カスケードを阻害し、その後NSCLC細胞でシスプラチン耐性をもたらしました。化学阻害剤BAYによるNF-κBの阻害は、GPX1発現を大幅に下方制御し、シスプラチンに耐性のある細胞株のシスプラチン感受性を回復する可能性があります。 結論：我々の発見は、GPX1の過剰発現がNSCLCにおけるシスプラチンベースの化学療法抵抗性の新しい分子メカニズムであることを示唆した。GPX1の過剰発現は、シスプラチン誘発ROS細胞内蓄積をブロックし、AKTリン酸化の増加によりPI3K-AKT経路を活性化し、NSCLC細胞のシスプラチン耐性をさらに引き起こします。NF-κBシグナル伝達の阻害は、シスプラチンベースの化学療法に耐性のあるNSCLC細胞のシスプラチン感受性を回復するための代替アプローチである可能性があります。

PURPOSE: Reactive oxygen species (ROS)-induced cytotoxicity is an important mechanism by which cisplatin kills tumor cells. Glutathione peroxidase family (GPXs) is an important member of antioxidant system which metabolizes intracellular ROS and maintains homeostasis of cells. Altered expressions of GPXs enzymes, especially GPX1, have been described in a variety of human cancers. However, their functional roles in cisplatin-based chemoresistance in human malignancies including non-small cell lung cancer have never been explored. METHODS: A panel of NSCLC cell lines were selected for this study. GPX1 expression was detected using quantitative RT-PCR and Western blot. Cisplatin-induced cell killing was analyzed by CCK8 assay. Intracellular ROS levels were detected by fluorescence-based flow cytometry analysis. In vitro overexpression and knockdown of GPX1 expression were performed using GPX1 expression vector and siRNA approaches. Protein levels of PTEN, NF-κB, BCL2, Bax, and phosphorylated AKT were detected with western blot analysis using specific antibodies. RESULTS: GPX1 expression was upregulated in a subset of NSCLC cell lines resistant to cisplatin treatment. Expression vector-mediated forced overexpression of GPX1 significantly increased cisplatin resistance in NSCLC cell lines, whereas RNA inference-mediated downregulation of GPX1 could restore sensitivity to cisplatin. Overexpression of GPX1 significantly suppressed elevation of intracellular ROS and activation of AKT pathway when NSCLC cell lines were exposed to different concentrations of cisplatin. Activation of the AKT pathway inhibited proapoptotic cascade and subsequently led to cisplatin resistance in NSCLC cells. Inhibition of NF-κB by its chemical inhibitor BAY can significantly downregulate GPX1 expression and restore the cisplatin sensitivity of the cell lines resistant to cisplatin. CONCLUSIONS: Our findings suggested that overexpression of GPX1 is a novel molecular mechanism for cisplatin-based chemoresistance in NSCLC. GPX1 overexpression blocks cisplatin-induced ROS intracellular accumulation, activates PI3K-AKT pathway by increased AKT phosphorylation, and further leads to cisplatin resistance in NSCLC cells. Inhibition of NF-κB signaling may be an alternative approach for restoring cisplatin sensitivity for NSCLC cells resistant to cisplatin-based chemotherapy.