小小鐵顯奇效，抵抗癌癥沒話說

導(dǎo)語：前列腺癌(Prostate cancer，PCa)癌癥死亡的第三大原因，轉(zhuǎn)移性疾病的治療是基于雄激素剝奪或雄激素受體 (AR)調(diào)節(jié)，然而易產(chǎn)生耐藥性。鐵穩(wěn)態(tài)已被證明在PCa發(fā)病和進(jìn)展中發(fā)揮作用。一篇文章向我們展示了鐵在癌癥及癌癥耐藥性中的神奇效果。

參考文獻(xiàn)：Bordini J , Morisi F , Elia A R , et al. Iron induces cell death and strengthens the efficacy of anti-androgen therapy in prostate cancer models[J]. Clinical Cancer Research, 2020. IF= 10.107

技術(shù)路線

結(jié)果

1. 鐵可降低PCa細(xì)胞增殖并增強(qiáng)比卡魯胺的療效、促進(jìn)氧化損傷

用低濃度鐵處理可促進(jìn)細(xì)胞生長，而較高劑量下，鐵對所有細(xì)胞系均逐漸產(chǎn)生毒性。在分析的細(xì)胞系中，AR陽性細(xì)胞（VCaP和LNCaP）比陰性細(xì)胞（DU-145和PC-3細(xì)胞）對鐵更敏感。比卡魯胺單藥可降低VCaP和LNCaP細(xì)胞增殖，對DU-145和PC-3細(xì)胞無效。比卡魯胺-鐵聯(lián)合處理對細(xì)胞生長的損害大于單獨(dú)處理。用鐵、比卡魯胺或聯(lián)合處理細(xì)胞，在損害增殖的鐵濃度導(dǎo)致所有細(xì)胞死亡且顯示丙二醛蓄積。在高度鐵敏感的VCaP和LNCaP細(xì)胞中，鐵對蛋白質(zhì)造成了額外的氧化損傷。在雄激素依賴性VCaP和LNCaP細(xì)胞中，2.5 M比卡魯胺單藥導(dǎo)致明顯的細(xì)胞死亡，而DU-145 244和PC-3僅在較高濃度(10 M)下才部分敏感。比卡魯胺毒性發(fā)生時(shí)，幾乎所有細(xì)胞中均未出現(xiàn)氧化損傷。比卡魯胺-鐵聯(lián)合治療的毒性大于每種單獨(dú)治療，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，療效增強(qiáng)。鐵毒性是由氧化應(yīng)激介導(dǎo)的，主要影響脂質(zhì)，鐵-比卡魯胺聯(lián)合給藥主要通過觸發(fā)蛋白質(zhì)氧化加重氧化損傷。

2. 基礎(chǔ)鐵和氧化狀態(tài)決定PCa細(xì)胞對鐵的敏感性

解析人PCa細(xì)胞不同鐵敏感性的機(jī)制。在基礎(chǔ)生長條件下，高敏感性（VCaP和LNCaP）的游離鐵含量高，即所謂的不穩(wěn)定鐵池，其具有細(xì)胞生物活性和潛在的促氧化劑鐵組分，活性H鐵蛋白亞基水平低，丙二醛水平高。分析LNCaP和PC-3細(xì)胞的基因表達(dá)公共數(shù)據(jù)集，重點(diǎn)關(guān)注已知主要參與鐵死亡途徑的基因，發(fā)現(xiàn)LNCaP比PC-3細(xì)胞具有更高的參與半胱氨酸供應(yīng)和氧化脂質(zhì)解毒的基因表達(dá)，促生存基因表達(dá)高，揭示了VCaP和LNCaP細(xì)胞在基礎(chǔ)生長條件下需要面對高水平的氧化應(yīng)激。

LNCaP具有更高的LPCAT3表達(dá)，可能有利于在膜磷脂中插入氧化敏感的多不飽和脂肪酸；更高的ALOX15表達(dá)，編碼脂氧合酶家族成員；更低的NFE2L2表達(dá)，抗氧化反應(yīng)的主基因。過表達(dá)NFE2L2可保護(hù)LNCaP細(xì)胞免受鐵誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，過表達(dá)LPCAT3使細(xì)胞對鐵毒性敏感。鐵刺激所有細(xì)胞中的H鐵蛋白增加，VCaP和LNCaP中的H鐵蛋白水平持續(xù)低于DU-145和PC-3細(xì)胞，細(xì)胞的游離鐵含量高。以上表明，多種因素有助于鐵敏感性。高基礎(chǔ)鐵含量和氧化應(yīng)激，以及低緩沖額外鐵的能力鑒定出高度鐵敏感的PCa細(xì)胞。

3. 比卡魯胺通過促進(jìn)醛酮還原酶表達(dá)加劇鐵誘導(dǎo)的氧化損傷

尋找氧化還原平衡和雄激素代謝之間的聯(lián)系，在調(diào)節(jié)前列腺組織類固醇激素功能中起關(guān)鍵作用的兩種醛酮還原酶酶AKR-1 C1和-1 C2。比卡魯胺促進(jìn)LNCaP和PC-3細(xì)胞中AKR-1 C1和-1 C2的表達(dá)。FeAC處理上調(diào)LNCaP中AKR-1 C1和-1 C2表達(dá)，但在PC-3中未上調(diào)，表明AKR在氧化應(yīng)激下上調(diào)。暴露于比卡魯胺-鐵的細(xì)胞中AKR-1 C1和-1 C2的表達(dá)水平高于單獨(dú)處理的細(xì)胞。PC-3細(xì)胞中過表達(dá)AKR1 C2，并用FeAC處理細(xì)胞，證實(shí)AKR1 C2過表達(dá)使細(xì)胞對鐵毒性敏感。

4. 高劑量鐵可降低體內(nèi)腫瘤生長

鐵和比卡魯胺單藥均可減少腫瘤生長，鐵單獨(dú)給藥對腫瘤生長的損害更強(qiáng)，鐵處理小鼠的腫瘤中鐵含量增加，而額外的鐵在肝臟和脾臟中蓄積。補(bǔ)鐵小鼠的腫瘤團(tuán)塊顯示腫瘤細(xì)胞細(xì)胞核深色濃縮，細(xì)胞質(zhì)破碎，Ki-67增殖標(biāo)志物陰性，代表死亡細(xì)胞，這些在比卡魯胺單獨(dú)給藥小鼠的腫瘤中存在的程度較低。鐵負(fù)載的巨噬細(xì)胞同時(shí)存在于邊緣和腫瘤內(nèi)部。

5. 在PC-3異種移植瘤中，鐵與比卡魯胺協(xié)同作用

在鐵敏感性較差的PC-3細(xì)胞異種移植瘤中，評價(jià)比卡魯胺-鐵聯(lián)合給藥的作用。小鼠隨機(jī)接受每日一次右旋糖酐鐵或比卡魯胺單次給藥或比卡魯胺-鐵聯(lián)合給藥。比卡魯胺或鐵單藥對腫瘤生長無影響，聯(lián)合給藥減少了腫瘤擴(kuò)增生長。鐵處理小鼠腫瘤團(tuán)塊的離體樣本顯示TFRC表達(dá)下調(diào)，表明癌細(xì)胞攝取了鐵，但蓄積比巨噬細(xì)胞低，未達(dá)到Perls染色敏感性。鐵作為單藥不引起聚羰基化蛋白蓄積，而比卡魯胺-鐵聯(lián)合給藥對蛋白造成了強(qiáng)烈的氧化損傷。以上表明，補(bǔ)鐵可有效損害鐵敏感細(xì)胞的體內(nèi)生長，與比卡魯胺聯(lián)合可降低鐵不敏感和去勢抵抗細(xì)胞的增殖。

 6. 巨噬細(xì)胞決定機(jī)體鐵分布，但不限制鐵效應(yīng)

巨噬細(xì)胞是鐵儲(chǔ)存細(xì)胞，可能影響鐵分布和腫瘤擴(kuò)增。在體外，干擾素或IL-4處理的小鼠骨髓源性巨噬細(xì)胞(BMDM)或LNCaP或PC-3細(xì)胞條件培養(yǎng)基中加入300 M FeAC，均可促進(jìn)M1樣標(biāo)志物（如Tnf）的表達(dá)。表明鐵誘導(dǎo)M2樣極化。刪除PC-3異種移植物中的巨噬細(xì)胞，從，每隔3天用含氯膦酸鹽的脂質(zhì)體(Clodrolip)處理小鼠，處理前4天開始給予比卡魯胺-右旋糖酐鐵或生理鹽水。Clodrolip小鼠注射鐵后F4/80 + 細(xì)胞以及Perls陽性F4/80 + 細(xì)胞減少，鐵螯合巨噬細(xì)胞的全身耗竭，腫瘤鐵含量增加，表明巨噬細(xì)胞耗竭將鐵轉(zhuǎn)移到癌細(xì)胞。腫瘤巨噬細(xì)胞在控制皮下腫瘤團(tuán)塊的擴(kuò)增方面具有影響。