前列腺癌(prostate cancer, Pea)是男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤之一。在西方国家,它在40岁以上男性恶性肿瘤死亡原因中居于第二。近年来前列腺癌在我国的发病率有逐年上升的趋势,而且大部分前列腺癌患者就诊时已被确诊为晚期。目前前列腺癌的治疗仍然是以内分泌治疗为主,治疗一段时间后,多数患者病情会进展,前列腺癌会由激素依赖性转变为激素非依赖性,失去对治疗的敏感性,治疗效果很不理想。因此探索对激素非依赖性前列腺癌有效的治疗方案已成为关注的热点。前列腺癌的发生、发展与雄激素刺激密切相关。前列腺癌的内分泌治疗主要是通过阻断雄激素与雄激素受体(androgen receptor,AR)的结合,达到抑制前列腺癌肿瘤细胞生长的目的,而AR表达的异常在前列腺癌由激素依赖性向激素非依赖性前列腺癌的转变中起着极其重要的作用。研究表明约1/3的激素非依赖性前列腺癌的AR表达缺失,而AR表达缺失可能与其基因启动子区附近的CpG岛异常甲基化有关。DNA甲基化是指生物体在DNA甲基转移酶(DNMT)的催化下,以s-腺苷甲硫胺酸(SAM)为甲基供体,将一活化的甲基基团加在胞嘧啶的C-5位置处的过程。在哺乳类动物中,50%-60%的基因有CpG岛,CpG岛(CpG island)通常长约1kb-2kb,覆盖基因启动子及第一外显子,正常情况下不发生甲基化修饰。如果CpG岛被甲基化,则启动子也被甲基化,称为启动子异常甲基化(aberrantmethylation)。DNA甲基化时期很短,它主要是通过]DNMT来维持。DNA甲基化转移酶(DNMT)是在DNA甲基化过程中最关键的酶,目前在哺乳细胞中有3种活性的DNA甲基化转移酶,分别为Dnmt1,Dnmt2,Dnmt3。基因启动子区域的甲基化在很多肿瘤中都比较普遍。CpG岛的过甲基化是可逆的,通过人为或其他因素干预后,可使相关基因CpG岛去甲基化而恢复其表达,因此去甲基化治疗可能成为雄激素受体表达阴性的前列腺癌治疗的一条新思路。砷剂是一种与巯基有高度亲和力的原浆毒,长期以来一直被认为是剧毒物质。三氧化二砷对多种肿瘤细胞具有抑制其生长的作用,国内有文献报道As203作为新型去甲基化剂的去甲基化作用,显示出良好的临床应用前景。As203去甲基化的作用机制可能有以下几点：一、竞争性利用DNA甲基化过程中甲基供体S-腺苷蛋氨酸而起到去甲基化作用。As203在砷甲基转移酶作用下,以S-腺苷蛋氨酸为甲基供体,产生一甲基砷酸和二甲基砷酸,此过程消耗S-腺苷蛋氨酸。而甲基转移酶(DNMT)催化DNA甲基化过程也以S-腺苷蛋氨酸为甲基供体,As203耗竭S-腺苷蛋氨酸可能导致甲基转移酶催化DNA甲基化过程中甲基供体的相对或绝对不足。二、As203通过对甲基转移酶(DNMT)的抑制作用,进一步抑制DNA甲基化过程。As203的两条代谢途径都产生S-腺苷同型半胱氨酸,而S-腺苷同型半胱氨酸又是甲基转移酶(DNMT)的抑制物。三、As203还有可能直接抑制Dnmt3a和Dnmt3b的活性。砷是公认的巯基酶抑制剂,Dnmt3a和3b羧基端催化域都含有丰富的半胱氨酸巯基。甲基转移酶受上述干扰的结果是细胞DNA甲基化障碍,基因组低甲基化,因高甲基化沉默的基因可能随着基因去甲基化而重新表达。本实验探讨两个不同浓度的三氧化二砷(arsenic trioxide, As2O3)逆转激素非依赖性前列腺癌PC-3裸鼠移植瘤AR受体的重新表达及其对移植瘤生长的抑制作用,并推测其可能的机制,为进一步研究提供实验依据。材料与方法1.建立雄激素非依赖性前列腺癌细胞系PC-3裸鼠皮下移植瘤模型,将36只荷瘤裸鼠按肿瘤体积大小随机分为6组：A组：空白对照组；B组：比卡鲁胺组；C组：1.5mg/kg.d三氧化二砷组；D组：1.5mg/kg.d三氧化二砷联合比卡鲁胺组；E组：3mg/kg.d三氧化二砷组；F组：3mg/kg.d三氧化二砷联合比卡鲁胺组。三氧化二砷腹腔注射给药,比卡鲁胺灌胃给药,每天一次,给药周期21天,每3天测量肿瘤体积。用药结束后第2天,乙醚麻醉,脱臼处死,剥取完整肿瘤组织并称重,解剖动物取出重要脏器肝和肾脏等,4%多聚甲醛溶液固定。计算肿瘤体积抑制率,瘤重抑制率。2.采用免疫组化方法检测各实验组PC-3细胞中AR蛋白的表达情况。对重要脏器进行HE染色,观察药物对脏器的毒性。3.实验数据经SPSS 17.0统计软件处理,采用单因素方差分析,以α=0.05为差异显著性标准。结果1. As203能够逆转激素非依赖性前列腺癌PC-3裸鼠移植瘤AR受体使其重新表达,剂量越大AR受体重新表达量越多,AR受体主要位于细胞核上,免疫组化阳性表达呈棕黄色颗粒。阴性对照组、比卡鲁胺组免疫组化AR表达阴性；1.5mg/kg.d三氧化二砷组,1.5mg/kg.d三氧化二砷联合比卡鲁胺组,免疫组化结果为阴性；3mg/kg.d三氧化二砷组和3mg/kg.d三氧化二砷联合比卡鲁胺组AR表达阳性。2.重新表达的AR是具有一定的活性,对内分泌治疗敏感。3mg/kg.d三氧化二砷联合比卡鲁胺组瘤体积抑制率积35.61%,瘤重抑制率60.71%均高于3mg/kg.d三氧化二砷组单药组的27.27%、44.65%,两组相比均有统计学意义(P＜0.05)。3.三氧化二砷除了有去甲基化作用,其本身也具有抑制肿瘤的作用,而且也呈剂量依赖性：1.5mg/kg.d三氧化二砷组单药组,1.5mg/kg.d三氧化二砷联合比卡鲁胺组,3mg/kg.d三氧化二砷组和3mg/kg.d三氧化二砷联合比卡鲁胺组瘤体积抑制率分别为12.57%、16.40%、27.27%、35.61%,瘤重抑制率分别为23.87%、27.00%、44.65%、60.71%,与空白组、比卡鲁胺组相比均有统计学意义(P<0.05),且高剂量组抑制率高于低剂量组,有统计学差异(P<0.05)。结论1.一定剂量的三氧化二砷可以诱导激素非依赖性前列腺癌PC-3裸鼠移植瘤AR受体的重新表达,呈剂量依赖性。2.一定剂量的三氧化二砷诱导雄激素受体重新表达的同时,具有抑制PC-3裸鼠移植瘤细胞生长的作用,也呈剂量依赖性。3.重新表达的雄激素受体具有一定的活性。