小小铁显奇效，抵抗癌症没话说
导语：前列腺癌(Prostate cancer，PCa)癌症死亡的第三大原因，转移性疾病的治疗是基于雄激素剥夺或雄激素受体 (AR)调节，然而易产生耐药性。铁稳态已被证明在PCa发病和进展中发挥作用。一篇文章向我们展示了铁在癌症及癌症耐药性中的神奇效果。
参考文献：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
技术路线
结果
1. 铁可降低PCa细胞增殖并增强比卡鲁胺的疗效、促进氧化损伤
用低浓度铁处理可促进细胞生长，而较高剂量下，铁对所有细胞系均逐渐产生毒性。在分析的细胞系中，AR阳性细胞（VCaP和LNCaP）比阴性细胞（DU-145和PC-3细胞）对铁更敏感。比卡鲁胺单药可降低VCaP和LNCaP细胞增殖，对DU-145和PC-3细胞无效。比卡鲁胺-铁联合处理对细胞生长的损害大于单独处理。用铁、比卡鲁胺或联合处理细胞，在损害增殖的铁浓度导致所有细胞死亡且显示丙二醛蓄积。在高度铁敏感的VCaP和LNCaP细胞中，铁对蛋白质造成了额外的氧化损伤。在雄激素依赖性VCaP和LNCaP细胞中，2.5 M比卡鲁胺单药导致明显的细胞死亡，而DU-145 244和PC-3仅在较高浓度(10 M)下才部分敏感。比卡鲁胺毒性发生时，几乎所有细胞中均未出现氧化损伤。比卡鲁胺-铁联合治疗的毒性大于每种单独治疗，诱导细胞死亡，疗效增强。铁毒性是由氧化应激介导的，主要影响脂质，铁-比卡鲁胺联合给药主要通过触发蛋白质氧化加重氧化损伤。
2. 基础铁和氧化状态决定PCa细胞对铁的敏感性
解析人PCa细胞不同铁敏感性的机制。在基础生长条件下，高敏感性（VCaP和LNCaP）的游离铁含量高，即所谓的不稳定铁池，其具有细胞生物活性和潜在的促氧化剂铁组分，活性H铁蛋白亚基水平低，丙二醛水平高。分析LNCaP和PC-3细胞的基因表达公共数据集，重点关注已知主要参与铁死亡途径的基因，发现LNCaP比PC-3细胞具有更高的参与半胱氨酸供应和氧化脂质解毒的基因表达，促生存基因表达高，揭示了VCaP和LNCaP细胞在基础生长条件下需要面对高水平的氧化应激。
LNCaP具有更高的LPCAT3表达，可能有利于在膜磷脂中插入氧化敏感的多不饱和脂肪酸；更高的ALOX15表达，编码脂氧合酶家族成员；更低的NFE2L2表达，抗氧化反应的主基因。过表达NFE2L2可保护LNCaP细胞免受铁诱导的细胞死亡，过表达LPCAT3使细胞对铁毒性敏感。铁刺激所有细胞中的H铁蛋白增加，VCaP和LNCaP中的H铁蛋白水平持续低于DU-145和PC-3细胞，细胞的游离铁含量高。以上表明，多种因素有助于铁敏感性。高基础铁含量和氧化应激，以及低缓冲额外铁的能力鉴定出高度铁敏感的PCa细胞。
3. 比卡鲁胺通过促进醛酮还原酶表达加剧铁诱导的氧化损伤
寻找氧化还原平衡和雄激素代谢之间的联系，在调节前列腺组织类固醇激素功能中起关键作用的两种醛酮还原酶酶AKR-1 C1和-1 C2。比卡鲁胺促进LNCaP和PC-3细胞中AKR-1 C1和-1 C2的表达。FeAC处理上调LNCaP中AKR-1 C1和-1 C2表达，但在PC-3中未上调，表明AKR在氧化应激下上调。暴露于比卡鲁胺-铁的细胞中AKR-1 C1和-1 C2的表达水平高于单独处理的细胞。PC-3细胞中过表达AKR1 C2，并用FeAC处理细胞，证实AKR1 C2过表达使细胞对铁毒性敏感。
4. 高剂量铁可降低体内肿瘤生长
铁和比卡鲁胺单药均可减少肿瘤生长，铁单独给药对肿瘤生长的损害更强，铁处理小鼠的肿瘤中铁含量增加，而额外的铁在肝脏和脾脏中蓄积。补铁小鼠的肿瘤团块显示肿瘤细胞细胞核深色浓缩，细胞质破碎，Ki-67增殖标志物阴性，代表死亡细胞，这些在比卡鲁胺单独给药小鼠的肿瘤中存在的程度较低。铁负载的巨噬细胞同时存在于边缘和肿瘤内部。
5. 在PC-3异种移植瘤中，铁与比卡鲁胺协同作用
在铁敏感性较差的PC-3细胞异种移植瘤中，评价比卡鲁胺-铁联合给药的作用。小鼠随机接受每日一次右旋糖酐铁或比卡鲁胺单次给药或比卡鲁胺-铁联合给药。比卡鲁胺或铁单药对肿瘤生长无影响，联合给药减少了肿瘤扩增生长。铁处理小鼠肿瘤团块的离体样本显示TFRC表达下调，表明癌细胞摄取了铁，但蓄积比巨噬细胞低，未达到Perls染色敏感性。铁作为单药不引起聚羰基化蛋白蓄积，而比卡鲁胺-铁联合给药对蛋白造成了强烈的氧化损伤。以上表明，补铁可有效损害铁敏感细胞的体内生长，与比卡鲁胺联合可降低铁不敏感和去势抵抗细胞的增殖。
6. 巨噬细胞决定机体铁分布，但不限制铁效应
巨噬细胞是铁储存细胞，可能影响铁分布和肿瘤扩增。在体外，干扰素或IL-4处理的小鼠骨髓源性巨噬细胞(BMDM)或LNCaP或PC-3细胞条件培养基中加入300 M FeAC，均可促进M1样标志物（如Tnf）的表达。表明铁诱导M2样极化。删除PC-3异种移植物中的巨噬细胞，从，每隔3天用含氯膦酸盐的脂质体(Clodrolip)处理小鼠，处理前4天开始给予比卡鲁胺-右旋糖酐铁或生理盐水。Clodrolip小鼠注射铁后F4/80 + 细胞以及Perls阳性F4/80 + 细胞减少，铁螯合巨噬细胞的全身耗竭，肿瘤铁含量增加，表明巨噬细胞耗竭将铁转移到癌细胞。肿瘤巨噬细胞在控制皮下肿瘤团块的扩增方面具有影响。
