Results 結果
Fructose rescue breast cancer cells from glucose deficiency-induced cell death.
果糖は乳癌細胞をブドウ糖欠乏誘発の細胞死から救済する
In order to survive in glucose-deficiency environment, cancer cells may use substitutive nutrients to support their proliferation.
ブドウ糖欠乏環境で生存するために、癌細胞は増殖を維持するために代替栄養を使う可能性がある
Given the above thought, common materials (fructose, ribose, pyruvate and amino acids) for cell survival were selected to detect if these nutrients in high dose could rescue cancer cells in glucose-deficiency medium.
上記のことを考え、細胞の生存のための一般的な物質(果糖、リボース、ピルビン酸とアミノ酸)を、
もしそれらが高用量ならばブドウ糖欠乏培地で癌細胞を救済する可能性がある栄養物を検出するために選択した
Two breast cancer cell lines, MCF-7 and MDA-MB-231, were cultured in the glucose-free medium that was supplemented with fructose, ribose, pyruvate or amino acids respectively.
2つの乳癌細胞株、MCF-7とMDA-MB-231を、果糖、リボース、ピルビン酸またはアミノ酸を補充した、無ブドウ糖培地で培養した
To our surprise, the results showed that fructose could robustly rescue both MCF-7 and MDA-MB-231from cell death induced by glucose deficiency, compared to other nutrients (Figure.1A and 1B).
驚いたことに結果は、果糖が、他の栄養物と比較して、より強く、ブドウ糖欠乏誘発の細胞死から、MCF-7とMDA-MB-231の両方を救済することがわかった
In addition, fructose could promote cell proliferation in a dose-dependent manner(0,1,2,3,5,10 mM) in the condition of glucose deprivation.
加えて、果糖は、ブドウ糖欠乏の状態で、用量依存的に(0,1,2,3,5,10 mM)細胞増殖を促進する可能性があった
Furthermore, these cancer cells had similar growth rate in the glucose-free medium supplemented with 10 mM of fructose and in the complete medium containing 25mM glucose( Figs.1C and 1D).
さらにその上、これらの癌細胞は
10mM果糖補充の無ブドウ糖培地と、25mMブドウ糖を含む完全培地で同様の増殖率を示した
These data suggest that fructose is a potential energy source for cancer cells suffering from glycose insufficiency.
これらのデータは果糖が、ブドウ糖不足で苦しむ癌細胞のエネルギー源になる可能性を示唆する
1970年代から日本も米国も果糖液、高果糖ブドウ糖液(果糖割合が高い異性化糖)の消費は増加している
Fructose does not support proliferation of non-rumor cells.
果糖は非腫瘍細胞の増殖は支えない
Unlike glucose that was universally employed by all cells, fructose was mainly metabolized in the liver .
全般的に全ての細胞で採用されるブドウ糖とは異なり、果糖は主に肝臓で代謝される
[Microarray analysis of gene expression in liver, adipose tissue and skeletal muscle in response to chronic dietary administration of NDGA to high-fructose fed dyslipidemic rats.
高果糖食餌を与えた脂質異常症ラットへノルジヒドログアニアレチン酸(NDGA)を慢性食で与えることで肝臓、脂肪組織、骨格筋に発現する遺伝子をマイクロアレイで解析する
Nutr Metab(Lond).2016 Sep 29;13:63.]
Therefore, we next tested whether non-tumor cells could proliferate upon supplement of fructose in the absence of glucose.
それゆえ次に、非腫瘍細胞が、無ブドウ糖に果糖補充で増殖するかどうかを調べた
Three non-tumor cell lines, mouse 3T3, human HBL100 and MCF-10A, and three breast cancer cell lines, mouse 4T1, and human MCF-7 and MDA-MB-231, were cultured in the glucose-free medium supplemented with 10 mM of fructose.
3つの非腫瘍細胞株、マウス3T3, ヒトHBL100, MCF-10Aと3つの乳癌細胞株, マウス4T1, ヒトMCF-7, MDA-MB-231を、10mM果糖を補充した無ブドウ糖培地で培養した
Consistent with the forenamed results (Fig.1), breast cancer cells proliferated well in the presence of fructose (Figs. 2A-2C).
前述の結果と一致し、果糖の存在で乳癌細胞はよく増殖した
By contrast, our results showed that fructose did not support proliferation of non-tumor cells (Figs. 2D–2F).
対照的に、果糖は非腫瘍細胞の増殖は扶養しなかった
Therefore, breast cancer cells appear to obtain additional ability to utilize fructose, compared to their normal counterparts.
それゆえ乳癌細胞は正常対照細胞と比較し果糖利用能力を追加で獲得したようにみえる
Fructose and glucose exert similar effects on proliferation of breast cancer cells.
果糖とブドウ糖は乳癌細胞増殖において同じ効果をもつ
Here we investigated the efficiency of fructose as a substitute for glucose in supporting breast cancer cell proliferation.
ここで我々は乳癌細胞増殖を支えるブドウ糖の代理としての果糖の効率を調べた
First, we measured the growth rate of 4T1 and MCF-7 cells cultured in the media supplemented with the same concentrations (3, 5, 10 mM) of glucose or fructose respectively.
まず、ブドウ糖または果糖を各々同じ濃度(3, 5, 10 mM)で補充の媒質で培養した4T1とMCF-7細胞の成長率を測定した
As shown in Figs. 3A and 3B, glucose and fructose at each concentration displayed the similar effects on cell proliferation of 4T1 and MCF-7 at different times (24 h and 48 h).
Figs. 3Aと3Bで示したように、各濃度のブドウ糖と果糖は、各々の時間(24時間と48時間)で、4T1とMCF-7の細胞増殖において、同じ増殖効果を提示した
Next, the effects of fructose and glucose on the two-dimensional colony formation of 4T1 and MCF-7 cells were compared in the same condition.
次に4T1と MCF-7 細胞の二次元コロニー形成においての果糖とブドウ糖を同じ条件で比較した
As shown in Figs. 3C and 3D, these cells showed the similar colony formation abilities in the medium supplemented with glucose or fructose.
Figs. 3Cと3Dで示したように、これらの細胞はブドウ糖または果糖で補充した培地で同じコロニー形成能力を示した
Finally, wound healing test was used to investigate whether fructose could promote the capability of migration, and our results showed that fructose supplement had a similar effect on cell migration for 4T1 lines depending on the presence of functional GLUT5(Fig.5A and 5B).
最後に細胞スクラッチ試験(細胞遊走試験)を、果糖が移動能を促進する可能性があるかどうかを調べるために用い、結果は果糖補充は機能的GLUT5の存在依存的に、4T1細胞株の細胞移動に同じ効果を持つことが示された
Taken together, our data suggest that fructose is a functional substitute for glucose when glucose is insufficient. 同時に我々のデータは果糖がブドウ糖欠乏時にブドウ糖の機能的代替であることを示唆した
Fructose transport and subsequent metabolism is required for its role in supporting breast cancer cell proliferation.
乳癌細胞増殖維持にはその役割のために、果糖輸送とその後の代謝が必要だ
Glucose transport 5 (GLUT5) is mainly responsible for fructose absorption, and fructokinase (KHK) is a key enzyme involved in fructose catabolism (Fig. 4A)
(Medina Villaamil et al., 2011; Patel et al., 2015b)
ブドウ糖輸送体5(GLUT5)は果糖吸収において中心になる重要輸送体で、フルクトキナーゼは果糖異化に関与する主要な酵素だ
To ascertain whether the intracellular catabolism of fructose was required for cancer proliferation, we determined the effects of GLUT5 and KHK on cell proliferation promoted by fructose using shRNA to knockdown GLUT5 or KHK.
果糖の細胞内異化が癌増殖に必要かどうかを確認するために、GLUK5またはフルクトキナーゼをノックダウンするshRNAを用いて果糖による細胞増殖におけるGLUT5とフルクトキナーゼの効果を決めた
Our results showed that knockdown of KHK or GLUT5 significantly inhibited growth of 4T1 and MCF-7 cells in the fructose-containing medium but did not affect cell growth in the glucose-containing medium (Figs. 4B–4E).
結果は、フルクトキナーゼまたはGLUT5のノックダウンは大幅に、4T1とMCF-7細胞の成長を果糖含有培地で阻害したが、ブドウ糖含有培地では細胞成長に影響しない結果がみられた
These results suggest that the intracellular catabolism is required for its role in supporting breast cancer cell proliferation.
これらの結果は細胞内異化が乳癌細胞増殖を維持する役割のために必要であることを示唆した
In addition, our results also demonstrated that fructose restored proliferation of HeLa and A549 cell lines depending on the presence of functional GLUT5(Figs.5A and 5B).
加えてこの結果は、果糖が、機能的GLUT5の存在に依存的に、HeLa細胞株やA549細胞株の増殖を復元することも証明した
Therefore, the effective utilization of fructose could be a ubiquitous feature of cancer cells.
さらにその上、果糖の有効利用は、癌細胞において遍在する可能性がある
This speculation was further supported by our results that cancer cells including MCF-7, MDA-MB-231, T47D, A549, HeLa, HepG2 and 4T1 displayed obviously higher levels of GLUT5 than those non-tumor cells, such as 293T, MCF-10A, HBL100 and 3T3 (Fig. 5C).
この推測は293T, MCF-10A, HBL100,3T3 のような非腫瘍細胞よりも、MCF-7, MDA-MB-231, T47D, A549, HeLa, HepG2 ,4T1 を含む癌細胞が明らかに高レベルのGLUT5を示した我々の結果によってさらに支持された
Furthermore, we measured the protein levels of GLUT5 in breast cancer tissues and normal counterparts of 10 patients.
さらにその上、我々は、10人の患者の、乳癌組織と、周辺の正常組織の、GLUT5蛋白レベルを測定した
Similarly, GLUT5 was also hyper-expressed in tumor tissues compared to their normal counterparts (Fig. 5D).
同様に、GLUT5はまた正常周辺部と比較して癌組織でより高く発現していた
These observations underline the importance of fructose in the progress of cancers, including breast cancer.
これらの観察は乳癌を含む癌の進行に果糖が重要であることを強調する
Fructose rescue breast cancer cells from glucose deficiency-induced cell death.
果糖は乳癌細胞をブドウ糖欠乏誘発の細胞死から救済する
In order to survive in glucose-deficiency environment, cancer cells may use substitutive nutrients to support their proliferation.
ブドウ糖欠乏環境で生存するために、癌細胞は増殖を維持するために代替栄養を使う可能性がある
Given the above thought, common materials (fructose, ribose, pyruvate and amino acids) for cell survival were selected to detect if these nutrients in high dose could rescue cancer cells in glucose-deficiency medium.
上記のことを考え、細胞の生存のための一般的な物質(果糖、リボース、ピルビン酸とアミノ酸)を、
もしそれらが高用量ならばブドウ糖欠乏培地で癌細胞を救済する可能性がある栄養物を検出するために選択した
Two breast cancer cell lines, MCF-7 and MDA-MB-231, were cultured in the glucose-free medium that was supplemented with fructose, ribose, pyruvate or amino acids respectively.
2つの乳癌細胞株、MCF-7とMDA-MB-231を、果糖、リボース、ピルビン酸またはアミノ酸を補充した、無ブドウ糖培地で培養した
To our surprise, the results showed that fructose could robustly rescue both MCF-7 and MDA-MB-231from cell death induced by glucose deficiency, compared to other nutrients (Figure.1A and 1B).
驚いたことに結果は、果糖が、他の栄養物と比較して、より強く、ブドウ糖欠乏誘発の細胞死から、MCF-7とMDA-MB-231の両方を救済することがわかった
In addition, fructose could promote cell proliferation in a dose-dependent manner(0,1,2,3,5,10 mM) in the condition of glucose deprivation.
加えて、果糖は、ブドウ糖欠乏の状態で、用量依存的に(0,1,2,3,5,10 mM)細胞増殖を促進する可能性があった
Furthermore, these cancer cells had similar growth rate in the glucose-free medium supplemented with 10 mM of fructose and in the complete medium containing 25mM glucose( Figs.1C and 1D).
さらにその上、これらの癌細胞は
10mM果糖補充の無ブドウ糖培地と、25mMブドウ糖を含む完全培地で同様の増殖率を示した
These data suggest that fructose is a potential energy source for cancer cells suffering from glycose insufficiency.
これらのデータは果糖が、ブドウ糖不足で苦しむ癌細胞のエネルギー源になる可能性を示唆する
1970年代から日本も米国も果糖液、高果糖ブドウ糖液(果糖割合が高い異性化糖)の消費は増加している
Fructose does not support proliferation of non-rumor cells.
果糖は非腫瘍細胞の増殖は支えない
Unlike glucose that was universally employed by all cells, fructose was mainly metabolized in the liver .
全般的に全ての細胞で採用されるブドウ糖とは異なり、果糖は主に肝臓で代謝される
[Microarray analysis of gene expression in liver, adipose tissue and skeletal muscle in response to chronic dietary administration of NDGA to high-fructose fed dyslipidemic rats.
高果糖食餌を与えた脂質異常症ラットへノルジヒドログアニアレチン酸(NDGA)を慢性食で与えることで肝臓、脂肪組織、骨格筋に発現する遺伝子をマイクロアレイで解析する
Nutr Metab(Lond).2016 Sep 29;13:63.]
Therefore, we next tested whether non-tumor cells could proliferate upon supplement of fructose in the absence of glucose.
それゆえ次に、非腫瘍細胞が、無ブドウ糖に果糖補充で増殖するかどうかを調べた
Three non-tumor cell lines, mouse 3T3, human HBL100 and MCF-10A, and three breast cancer cell lines, mouse 4T1, and human MCF-7 and MDA-MB-231, were cultured in the glucose-free medium supplemented with 10 mM of fructose.
3つの非腫瘍細胞株、マウス3T3, ヒトHBL100, MCF-10Aと3つの乳癌細胞株, マウス4T1, ヒトMCF-7, MDA-MB-231を、10mM果糖を補充した無ブドウ糖培地で培養した
Consistent with the forenamed results (Fig.1), breast cancer cells proliferated well in the presence of fructose (Figs. 2A-2C).
前述の結果と一致し、果糖の存在で乳癌細胞はよく増殖した
By contrast, our results showed that fructose did not support proliferation of non-tumor cells (Figs. 2D–2F).
対照的に、果糖は非腫瘍細胞の増殖は扶養しなかった
Therefore, breast cancer cells appear to obtain additional ability to utilize fructose, compared to their normal counterparts.
それゆえ乳癌細胞は正常対照細胞と比較し果糖利用能力を追加で獲得したようにみえる
Fructose and glucose exert similar effects on proliferation of breast cancer cells.
果糖とブドウ糖は乳癌細胞増殖において同じ効果をもつ
Here we investigated the efficiency of fructose as a substitute for glucose in supporting breast cancer cell proliferation.
ここで我々は乳癌細胞増殖を支えるブドウ糖の代理としての果糖の効率を調べた
First, we measured the growth rate of 4T1 and MCF-7 cells cultured in the media supplemented with the same concentrations (3, 5, 10 mM) of glucose or fructose respectively.
まず、ブドウ糖または果糖を各々同じ濃度(3, 5, 10 mM)で補充の媒質で培養した4T1とMCF-7細胞の成長率を測定した
As shown in Figs. 3A and 3B, glucose and fructose at each concentration displayed the similar effects on cell proliferation of 4T1 and MCF-7 at different times (24 h and 48 h).
Figs. 3Aと3Bで示したように、各濃度のブドウ糖と果糖は、各々の時間(24時間と48時間)で、4T1とMCF-7の細胞増殖において、同じ増殖効果を提示した
Next, the effects of fructose and glucose on the two-dimensional colony formation of 4T1 and MCF-7 cells were compared in the same condition.
次に4T1と MCF-7 細胞の二次元コロニー形成においての果糖とブドウ糖を同じ条件で比較した
As shown in Figs. 3C and 3D, these cells showed the similar colony formation abilities in the medium supplemented with glucose or fructose.
Figs. 3Cと3Dで示したように、これらの細胞はブドウ糖または果糖で補充した培地で同じコロニー形成能力を示した
Finally, wound healing test was used to investigate whether fructose could promote the capability of migration, and our results showed that fructose supplement had a similar effect on cell migration for 4T1 lines depending on the presence of functional GLUT5(Fig.5A and 5B).
最後に細胞スクラッチ試験(細胞遊走試験)を、果糖が移動能を促進する可能性があるかどうかを調べるために用い、結果は果糖補充は機能的GLUT5の存在依存的に、4T1細胞株の細胞移動に同じ効果を持つことが示された
Taken together, our data suggest that fructose is a functional substitute for glucose when glucose is insufficient. 同時に我々のデータは果糖がブドウ糖欠乏時にブドウ糖の機能的代替であることを示唆した
Fructose transport and subsequent metabolism is required for its role in supporting breast cancer cell proliferation.
乳癌細胞増殖維持にはその役割のために、果糖輸送とその後の代謝が必要だ
Glucose transport 5 (GLUT5) is mainly responsible for fructose absorption, and fructokinase (KHK) is a key enzyme involved in fructose catabolism (Fig. 4A)
(Medina Villaamil et al., 2011; Patel et al., 2015b)
ブドウ糖輸送体5(GLUT5)は果糖吸収において中心になる重要輸送体で、フルクトキナーゼは果糖異化に関与する主要な酵素だ
To ascertain whether the intracellular catabolism of fructose was required for cancer proliferation, we determined the effects of GLUT5 and KHK on cell proliferation promoted by fructose using shRNA to knockdown GLUT5 or KHK.
果糖の細胞内異化が癌増殖に必要かどうかを確認するために、GLUK5またはフルクトキナーゼをノックダウンするshRNAを用いて果糖による細胞増殖におけるGLUT5とフルクトキナーゼの効果を決めた
Our results showed that knockdown of KHK or GLUT5 significantly inhibited growth of 4T1 and MCF-7 cells in the fructose-containing medium but did not affect cell growth in the glucose-containing medium (Figs. 4B–4E).
結果は、フルクトキナーゼまたはGLUT5のノックダウンは大幅に、4T1とMCF-7細胞の成長を果糖含有培地で阻害したが、ブドウ糖含有培地では細胞成長に影響しない結果がみられた
These results suggest that the intracellular catabolism is required for its role in supporting breast cancer cell proliferation.
これらの結果は細胞内異化が乳癌細胞増殖を維持する役割のために必要であることを示唆した
In addition, our results also demonstrated that fructose restored proliferation of HeLa and A549 cell lines depending on the presence of functional GLUT5(Figs.5A and 5B).
加えてこの結果は、果糖が、機能的GLUT5の存在に依存的に、HeLa細胞株やA549細胞株の増殖を復元することも証明した
Therefore, the effective utilization of fructose could be a ubiquitous feature of cancer cells.
さらにその上、果糖の有効利用は、癌細胞において遍在する可能性がある
This speculation was further supported by our results that cancer cells including MCF-7, MDA-MB-231, T47D, A549, HeLa, HepG2 and 4T1 displayed obviously higher levels of GLUT5 than those non-tumor cells, such as 293T, MCF-10A, HBL100 and 3T3 (Fig. 5C).
この推測は293T, MCF-10A, HBL100,3T3 のような非腫瘍細胞よりも、MCF-7, MDA-MB-231, T47D, A549, HeLa, HepG2 ,4T1 を含む癌細胞が明らかに高レベルのGLUT5を示した我々の結果によってさらに支持された
Furthermore, we measured the protein levels of GLUT5 in breast cancer tissues and normal counterparts of 10 patients.
さらにその上、我々は、10人の患者の、乳癌組織と、周辺の正常組織の、GLUT5蛋白レベルを測定した
Similarly, GLUT5 was also hyper-expressed in tumor tissues compared to their normal counterparts (Fig. 5D).
同様に、GLUT5はまた正常周辺部と比較して癌組織でより高く発現していた
These observations underline the importance of fructose in the progress of cancers, including breast cancer.
これらの観察は乳癌を含む癌の進行に果糖が重要であることを強調する