The roles of ROS and P21 in apoptosis-inducing effect of cepharanthine in human colorectal cancer cells

บทบาทของ ROS และ p21 ต่อการเหนี่ยวนำการตายแบบ apoptosis ของ cepharanthine ในเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่และไส้ตรงของมนุษย์

Name: Rattana Saetung

Abstract: Cepharanthine (CEP), a natural compound isolated from Stephania cepharantha Hayata, has been shown to possess anti-cancer activity against several cancers including colorectal cancer (CRC) cells. Previously, it was found that cytotoxicity of CEP was associated with ROS generation and p21Waf1/Cip1 expression. However, information regarding to the molecular mechanisms underlying the apoptosis-inducing effects of CEP in CRC cells is still limited. Therefore, the present study aimed to evaluate the roles of ROS and p21Waf1/Cip1 in the apoptosis-inducing effect of CEP in two human colorectal cancer cells lines, p53 wild-type HCT116 cells and p53 mutant HT-29 cells. The results demonstrated that CEP significantly inhibited the growth of both HT-29 and HCT116 cells. Remarkably, CEP was more effective than L-OHP in controlling the growth of HT-29 cells. Moreover, CEP induced apoptosis was mediated through upregulation of pro-apoptotic Bak, downregulation of anti-apoptosis Bcl-xL, and induction of poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) cleavage in both HT-29 cells and HCT116 cells. Additionally, CEP was found to induce ROS generation in HT-29 and HCT-116 cells. It should be noted that N-acetyl cysteine (NAC) could abolish the apoptosis-inducing effects of CEP in both HT-29 cells and HCT116 cells, suggesting that CEP-induced apoptosis is mediated through ROS generation. Furthermore, CEP could modulate ERK1/2 signaling pathway by inhibiting ERK1/2 phosphorylation in HT-29 cells while activating ERK1/2 phosphorylation in HCT116 cells, which was found to be associated with ROS generation. Notably, CEP markedly upregulated the expression of p21Waf1/Cip1 in p53 mutant HT-29 cells but did not alter the expression of p21Waf1/Cip1 in HCT116 cells. A p21 inhibitor, UC2288, could abolish apoptosis-inducing effect of CEP in HT-29 cells, suggesting that CEP-induced apoptosis is mediated via upregulation of p21Waf1/Cip1 in p53 mutant HT-29 cells. Taken together, the results of this study demonstrated that generation of ROS and upregulation of p21 Waf1/Cip1 play a significant role in apoptosis-inducing effect of CEP in p53 mutant CRC cells. It may be useful for treatment of colorectal cancer carrying mutant p53 which often cause resistant to current chemotherapeutic agents.

Abstract: Cepharanthine (CEP) เป็นสารธรรมชาติที่สกัดได้จากต้น Stephania cepharantha Hayata จากการศึกษาที่ผ่านมาพบว่า CEP มีฤทธิ์ต้านมะเร็งหลายชนิด รวมถึงมะเร็งลำไส้ใหญ่และไส้ตรง โดยพบว่าความเป็นพิษของ CEP ต่อเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่และไส้ตรงมีความสัมพันธ์กับการสร้างอนุมูลอิสระ (reactive oxygen species, ROS) และการแสดงออกของ p21Waf1/Cip1 อย่างไรก็ตามข้อมูลเกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของ CEP ในการชักนำให้เซลล์มะเร็งเกิดการตายแบบอะพอพโทซิสยังมีอยู่อย่างจำกัด ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาบทบาทของ ROS และ p21 Waf1/Cip1 ต่อการชักนำกระบวนการตายแบบอะพอพโทซิสของ CEP ในเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่และไส้ตรง 2 ชนิดคือเซลล์ HCT116 ซึ่งเป็นเซลล์ที่มี p53 ปกติ และเซลล์ HT-29 ซึ่งเป็นเซลล์ที่มี p53 กลายพันธุ์ ผลการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า CEP สามารถลดการอยู่รอดของเซลล์ HCT116 และเซลล์ HT-29 ได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดย CEP มีศักยภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์ HT-29 มากกว่ายาเคมีบำบัด L-OHP อีกทั้ง CEP ยังสามารถกระตุ้นให้เซลล์ทั้งสองชนิดเกิดการตายแบบ apoptosis โดย CEP มีผลเพิ่มการแสดงออกของ pro-apoptotic protein Bak ลดการแสดงออกของ anti-apoptotic protein Bcl-xL และเหนี่ยวนำให้มีการตัดย่อยของ PARP นอกจากนี้ CEP ยังมีผลกระตุ้นการสร้างอนุมูลอิสระในเซลล์มะเร็งทั้งสองชนิด ทั้งนี้พบว่า N-acetyl cysteine ​​(NAC) สามารถลดผลของ CEP ในการชักนำให้เซลล์เกิดการตายอะพอพโตซิส แสดงให้เห็นว่า CEP สามารถชักนำให้เซลล์เกิดการตายแบบอะพอพโทซิสผ่านการสร้าง ROS ภายในเซลล์ การศึกษาครั้งนี้ยังพบว่า CEP สามารถปรับเปลี่ยนวิถีการนำส่งสัญญาณของ ERK1 /2 โดยสามารถลดการแสดงออกของ p-ERK ในเซลล์ HT-29 และเพิ่มการแสดงออกของ p-ERK ในเซลล์ HCT116 และจากการศึกษาเพิ่มเติมพบว่า ROS มีความเกี่ยวข้องกับผลของ CEP ในการปรับเปลี่ยนวิถีการนำส่งสัญญาณของ ERK1 /2 อีกด้วย นอกจากนี้ยังพบว่า CEP สามารถเพิ่มการแสดงออกของ p21 Waf1/Cip1 ในเซลล์ HT-29 ในขณะที่ไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงระดับการแสดงออกของ p21 Waf1/Cip1 ในเซลล์ HCT116 และเมื่อยับยั้งการแสดงออกของ p21 Waf1/Cip1 ด้วยสาร UC2288 (a p21 inhibitor) ในเซลล์ HT-29 พบว่า UC2288 สามารถลดผลของ CEP ต่อการเหนี่ยวนำให้เซลล์ HT 29 เกิดการตายแบบอะพอพโตซิส แสดงให้เห็นว่า p21 Waf1/Cip1 มีบทบาทสำคัญต่อผลของ CEP ในการชักนำให้เซลล์ HT-29 ที่มี p53 กลายพันธุ์เกิดการตายแบบอะพอพโตซิส โดยสรุปผลการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าการสร้างอนุมูลอิสระและการแสดงออกของ p21Waf1/Cip1 มีบทบาทสำคัญต่อผลของ CEP ในการชักนำให้เซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่และไส้ตรงที่มีการกลายพันธุ์ของ p53 เกิดการตายแบบอะพอพโตซิส ซึ่งอาจนำมาใช้เป็นแนวทางในการรักษามะเร็งลำไส้ใหญ่และไส้ตรงชนิดที่มีการกลายพันธุ์ p53 ซึ่งเป็นสาเหตุที่สำคัญของการดื้อต่อยาเคมีบำบัดที่มีใช้อยู่ในปัจจุบัน

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Piyanuch Wonganan

Role: Advisor

Created: 2020

Modified: 2023-02-07

Issued: 2023-02-07

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/76534

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Pharmacology

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6087292020.pdf	4.54 MB

ใช้เวลา

0.027726 วินาที