Alloimperatorin activates apoptosis, ferroptosis, and oxeiptosis to inhibit the growth and invasion of breast cancer cells in vitro

Abstract

Breast cancer is the most common malignant tumour in women. Our research on alloimperatorin from Angelica dahurica showed that alloimperatorin inhibited breast cancer cell viability in a concentration- and time-dependent manner; it also showed that apoptosis and ferroptosis inhibitors significantly weakened the antisurvival effect of alloimperatorin. Alloimperatorin clearly induced breast cancer cell apoptosis and increased the activities of caspase-3, caspase-8, caspase-9, and poly (ADP-ribose) polymerase; it also caused significant mitochondrial shrinkage, promoted the accumulation of Fe2+, reactive oxygen species, and malondialdehyde, and significantly reduced mRNA and protein expression levels of SLC7A11 and GPX4, indicating that alloimperatorin induces ferroptosis. In addition, alloimperatorin significantly promoted Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1) expression; although it did not affect the expression of PGAM5 (mitochondrial serine/threonine protein phosphatase) and apoptosis-inducing factor mitochondria associated 1 (AIFM1), it significantly reduced the phosphorylation level of AIFM1. After downregulating the expression of Keap1, PGAM5, or AIFM1, the inhibitory effect of alloimperatorin on cell viability was significantly weakened, indicating that alloimperatorin regulates the Keap1/PGAM5/AIFM1 pathway to promote oxeiptosis. Alloimperatorin significantly inhibited the invasion of breast cancer cells, while Keap1 siRNA or GPX4 overexpression vectors significantly enhanced cell invasion and effectively reversed the anti-invasive effect of alloimperatorin. Therefore, alloimperatorin induces breast cancer cell apoptosis, ferroptosis, and oxeiptosis, thereby inhibiting cell growth and invasion.

Résumé

Le cancer du sein est la tumeur maligne la plus fréquente chez les femmes. La recherche réalisée par les auteurs sur l’alloimpératorine d’Angelica dahurica a montré que l’alloimpératorine inhibait la viabilité des cellules du cancer du sein de manière dépendante de la concentration et du temps ; elle a également montré que les inhibiteurs de l’apoptose et de la ferroptose affaiblissent significativement l’effet anti-survie de l’alloimpératorine. L’alloimpératorine induisait de manière évidente l’apoptose des cellules de cancer du sein et augmentait les activités de la caspase-3, de la caspase-8, de la caspase-9 et de la PARP ; elle provoquait également une diminution importante du volume des mitochondries, favorisait l’accumulation de Fe2+, d’ERO et de MDA, et réduisait de manière significative les niveaux d’expression de l’ARNm et des protéines SLC7A11 et de GPX4, ce qui indique que l’alloimpératorine induit la ferroptose. En outre, l’alloimpératorine favorisait significativement l’expression de Keap1 ; bien qu’elle n’ait pas affecté l’expression de PGAM5 et d’AIFM1, elle réduisait significativement le niveau de phosphorylation d’AIFM1. Après avoir régulé à la baisse l’expression de Keap1, PGAM5 ou AIFM1, l’effet inhibiteur de l’alloimpératorine sur la viabilité cellulaire était considérablement affaibli, ce qui indique que l’alloimpératorine régule la voie Keap1/PGAM5/AIFM1 pour promouvoir l’oxeiptose. L’alloimpératorine inhibait de manière significative l’invasion des cellules cancéreuses du sein, tandis qu’un ARNsi de Keap1 ou des vecteurs de surexpression de GPX4 augmentaient de manière significative l’invasion cellulaire et inversaient efficacement l’effet anti-invasif de l’alloimpératorine. Par conséquent, l’alloimpératorine induit l’apoptose, la ferroptose et l’oxeiptose des cellules du cancer du sein, inhibant ainsi la croissance et l’invasion cellulaires. [Traduit par la Rédaction]

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