Azithromycin tăng cường hoạt động chống ung thư của TRAIL bằng cách ức chế quá trình tự thực bào và tăng cường mức độ protein của DR4/5 trong các tế bào ung thư đại trực tràng cả in vitro và in vivo

Wiley - 2018
Xinran Qiao1, Xiaofei Wang1, Yue Shang1, Yi Li1, Shu-zhen Chen1
1Institute of Medicinal Biotechnology, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Beijing, P.R. China

Tóm tắt

Azithromycin là một thành viên trong nhóm kháng sinh macrolide, và đã được báo cáo là có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư. Tuy nhiên, các cơ chế tiềm ẩn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn. Protein liên quan đến yếu tố hoại tử khối u (TRAIL) có khả năng nhắm mục tiêu chọn lọc vào các tế bào khối u mà không gây tổn hại cho các tế bào khỏe mạnh. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đã kiểm tra xem azithromycin có tác động hiệp đồng với TRAIL hay không, và nếu có, các cơ chế tiềm ẩn liên quan trong các loại ung thư đại trực tràng. Các tế bào HCT-116, SW480, SW620 và DiFi được điều trị bằng azithromycin, TRAIL tinh khiết, hoặc sự kết hợp của chúng. Thí nghiệm sử dụng sulforhodamine B để kiểm tra sự sống sót của tế bào. Sự apoptosis được kiểm tra thông qua nhuộm annexin V-FITC/PI, và quá trình tự thực bào được quan sát bằng nhuộm acridine orange. Phân tích Western blot được sử dụng để phát hiện mức độ biểu hiện protein. Trong các thí nghiệm cơ chế, siRNA đã được sử dụng để làm giảm các thụ thể chết (DR4, DR5) và LC-3B. Hiệu ứng chống ung thư của azithromycin và TRAIL cũng được kiểm tra trên chuột nude BALB/c mang khối u xenograft HCT-116. Azithromycin làm giảm sự phát triển của các tế bào HCT-116 và SW480 theo cách phụ thuộc vào liều lượng. Sự kết hợp của azithromycin và TRAIL đã ức chế sự phát triển khối u theo cách không thể giải thích bằng các hiệu ứng cộng thêm. Azithromycin đã làm tăng biểu hiện của các protein DR4, DR5, p62 và LC-3B và tăng cường sự khởi phát apoptosis do TRAIL. Việc làm giảm DR4 và DR5 bằng siRNA làm tăng tỷ lệ sống sót của tế bào và giảm mức độ biểu hiện của cleaved-PARP do sự kết hợp của azithromycin và TRAIL gây ra. SiRNA LC-3B và CQ tăng cường hoạt động chống sự phát triển của TRAIL một mình, và làm tăng mức độ biểu hiện của DR4 và DR5. Hiệu ứng chống khối u hiệp đồng của azithromycin và TRAIL chủ yếu phụ thuộc vào việc tăng cường sự biểu hiện của DR4 và DR5, điều này tiếp tục dẫn đến từ việc ức chế tự thực bào liên quan đến LC-3B.

Từ khóa

#azithromycin #TRAIL #kháng sinh macrolide #ung thư đại trực tràng #tự thực bào #thụ thể chết #DR4 #DR5

Tài liệu tham khảo

Eisenblatter M, Klaus C, Pletz MW, Orawa H, Hahn H, Wagner J, et al. Influence of azithromycin and clarithromycin on macrolide susceptibility of viridans streptococci from the oral cavity of healthy volunteers. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2008;27(11):1087–92. https://doi.org/10.1007/s10096-008-0547-x.

Zheng S, Matzneller P, Zeitlinger M, Schmidt S. Development of a population pharmacokinetic model characterizing the tissue distribution of azithromycin in healthy subjects. Antimicrob Agents Chemother. 2014;58(11):6675–84. https://doi.org/10.1128/AAC.02904-14.

Zhou X, Zhang Y, Li Y, Hao X, Liu X, Wang Y. Azithromycin synergistically enhances anti-proliferative activity of vincristine in cervical and gastric cancer cells. Cancers. 2012;4(4):1318–32. https://doi.org/10.3390/cancers4041318.

Chu DJ, Yao DE, Zhuang YF, Hong Y, Zhu XC, Fang ZR, et al. Azithromycin enhances the favorable results of paclitaxel and cisplatin in patients with advanced non-small cell lung cancer. Genet Mol Res. 2014;13(2):2796–805. https://doi.org/10.4238/2014.April.14.8.

Lamb R, Ozsvari B, Lisanti CL, Tanowitz HB, Howell A, Martinezoutschoorn UE, et al. Antibiotics that target mitochondria effectively eradicate cancer stem cells, across multiple tumor types: treating cancer like an infectious disease. Oncotarget. 2015;6(7):4569–84. https://doi.org/10.18632/oncotarget.3174.

Moriya S, Che X-F, Komatsu S, Abe A, Kawaguchi T, Gotoh A, et al. Macrolide antibiotics block autophagy flux and sensitize to bortezomib via endoplasmic reticulum stress-mediated CHOP induction in myeloma cells. Int J Oncol. 2013;42(5):1541–50. https://doi.org/10.3892/ijo.2013.1870.

Mukai S, Moriya S, Hiramoto M, Kazama H, Kokuba H, Che X, et al. Macrolides sensitize EGFR-TKI-induced non-apoptotic cell death via blocking autophagy flux in pancreatic cancer cell lines. Int J Oncol. 2016;48(1):45. https://doi.org/10.3892/ijo.2015.3237.

Komatsu S, Miyazawa K, Moriya S, Takase A, Naito M, Inazu M, et al. Clarithromycin enhances bortezomib-induced cytotoxicity via endoplasmic reticulum stress-mediated CHOP (GADD153) induction and autophagy in breast cancer cells. Int J Oncol. 2012;40(4):1029–39. https://doi.org/10.3892/ijo.2011.1317.

Van Nuffel AMT. Repurposing drugs in oncology (ReDO)—clarithromycin as an anti-cancer agent. ecancermedicalscience. 2015;9:513. https://doi.org/10.3332/ecancer.2015.513.

Di X, Zhang G, Zhang Y, Takeda K, Rosado LAR, Zhang B. Accumulation of autophagosomes in breast cancer cells induces TRAIL resistance through downregulation of surface expression of death receptors 4 and 5. Oncotarget. 2013;4(9):1349–64. https://doi.org/10.18632/oncotarget.1174.

Sung-Wook K, Ju-Hee L, Ji-Hong M, Nazim UMD, You-Jin L, Jae-Won S, et al. Niacin alleviates TRAIL-mediated colon cancer cell death via autophagy flux activation. Oncotarget. 2016;7(4):4356–68. https://doi.org/10.18632/oncotarget.5374.

Cousin FJ, Sandrine JL, Nathalie T, Catherine B, Elodie J, Le MMG, et al. The probiotic Propionibacterium freudenreichii as a new adjuvant for TRAIL-based therapy in colorectal cancer. Oncotarget. 2016;7(6):7161–78. https://doi.org/10.18632/oncotarget.6881.

Hwang JS, Lee HC, Oh SC, Lee DH, Kwon KH. Shogaol overcomes TRAIL resistance in colon cancer cells via inhibiting of survivin. Tumour Biol. 2015;36(11):8819–29. https://doi.org/10.1007/s13277-015-3629-2.

Kauntz H, Bousserouel S, Gossé F, Raul F. Silibinin triggers apoptotic signaling pathways and autophagic survival response in human colon adenocarcinoma cells and their derived metastatic cells. Apoptosis. 2011;16(10):1042–53. https://doi.org/10.1007/s10495-011-0631-z.

Park EJ, Min KJ, Choi KS, Kubatka P, Kruzliak P, Kim DE, et al. Chloroquine enhances TRAIL-mediated apoptosis through up-regulation of DR5 by stabilization of mRNA and protein in cancer cells. Sci Rep. 2016;6:22921. https://doi.org/10.1038/srep22921.

Zhang Z, Li Z, Wu X, Zhang CF, Calway T, He TC, et al. TRAIL pathway is associated with inhibition of colon cancer by protopanaxadiol. J Pharmacol Sci. 2015;127(1):83–91. https://doi.org/10.1016/j.jphs.2014.11.003.

Lv X, Liu F, Shang Y, Chen SZ. Honokiol exhibits enhanced antitumor effects with chloroquine by inducing cell death and inhibiting autophagy in human non-small cell lung cancer cells. Oncol Rep. 2015;34(3):1289–300. https://doi.org/10.3892/or.2015.4091.

Liu F, Shang Y, Chen SZ. Chloroquine potentiates the anti-cancer effect of lidamycin on non-small cell lung cancer cells in vitro. Acta Pharmacol Sin. 2014;35(5):645–52. https://doi.org/10.1038/aps.2014.3.

Chen S, Liu X, Yue P, Schonthal AH, Khuri FR, Sun SY. CCAAT/enhancer binding protein homologous protein-dependent death receptor 5 induction and ubiquitin/proteasome-mediated cellular FLICE-inhibitory protein down-regulation contribute to enhancement of tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand-induced apoptosis by dimethyl-celecoxib in human non small-cell lung cancer cells. Mol Pharmacol. 2007;72(5):1269–79. https://doi.org/10.1124/mol.107.037465.

Das S, Tripathi N, Preet R, Siddharth S, Nayak A, Bharatam PV, et al. Quinacrine induces apoptosis in cancer cells by forming a functional bridge between TRAIL-DR5 complex and modulating the mitochondrial intrinsic cascade. Oncotarget. 2016;8(1):248–67. https://doi.org/10.18632/oncotarget.11335.

Liu X, Yue P, Zhou Z, Khuri FR, Sun SY. Death receptor regulation and celecoxib-induced apoptosis in human lung cancer cells. JNCI J Natl Cancer Inst. 2004;96(23):1769–80. https://doi.org/10.1093/jnci/djh322.

Timur M, Cort A, Ozdemir E, Sarikcioglu SB, Sanlioglu S, Sanlioglu AD, et al. Bleomycin induced sensitivity to TRAIL/Apo-2L-mediated apoptosis in human seminomatous testicular cancer cells is correlated with upregulation of death receptors. Anti-Cancer Agents Med Chem. 2015;15(1):99–106. https://doi.org/10.2174/1871520614666140829130047.

Lippai M, Szatmari Z. Autophagy-from molecular mechanisms to clinical relevance. Cell Biol Toxicol. 2017;33(2):145–68. https://doi.org/10.1007/s10565-016-9374-5.

Shi X, Chen Z, Tang S, Wu F, Xiong S, Dong C. Coxsackievirus B3 infection induces autophagic flux, and autophagosomes are critical for efficient viral replication. Adv Virol. 2016;161(8):2197–205. https://doi.org/10.1007/s00705-016-2896-6.

Chen L, Meng Y, Guo X, Sheng X, Tai G, Zhang F, et al. Gefitinib enhances human colon cancer cells to TRAIL-induced apoptosis of via autophagy-and JNK-mediated death receptors upregulation. Apoptosis. 2016;21(11):1291–301. https://doi.org/10.1007/s10495-016-1287-5.

Jouan-Lanhouet S, Arshad MI, Piquet-Pellorce C, Martin-Chouly C, Le Moigne-Muller G, Van Herreweghe F, et al. TRAIL induces necroptosis involving RIPK1/RIPK3-dependent PARP-1 activation. Cell Death Differ. 2012;19(12):2003–14. https://doi.org/10.1038/cdd.2012.90.

Karl I, Jossberger-Werner M, Schmidt N, Horn S, Goebeler M, Leverkus M, et al. TRAF2 inhibits TRAIL-and CD95L-induced apoptosis and necroptosis. Cell Death Dis. 2014;5(10):e1444. https://doi.org/10.1038/cddis.2014.404.

Liu XY, Lai F, Yan XG, Jiang CC, Guo ST, Wang CY, et al. RIP1 kinase is an oncogenic driver in melanoma. Can Res. 2015;75(8):1736–48. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-14-2199.

Jeong J-W, Lee WS, S-i Go, Nagappan A, Baek JY, Lee J-D, et al. Pachymic acid induces apoptosis of EJ bladder cancer cells by dr5 up-regulation, ROS generation, modulation of Bcl-2 and IAP family members. Phytother Res. 2015;29(10):1516–24. https://doi.org/10.1002/ptr.5402.

Liu YJ, Lin YC, Lee JC, Kuo SC, Ho CT, Huang LJ, et al. CCT327 enhances TRAIL-induced apoptosis through the induction of death receptors and downregulation of cell survival proteins in TRAIL-resistant human leukemia cells. Oncol Rep. 2014;32(3):1257–64. https://doi.org/10.3892/or.2014.3317.