随着人类人口老龄化的增多、环境污染的加剧,恶性肿瘤发病率越来越高,已成为威胁人类健康的主要杀手。前列腺癌(prostate cancer)是男性最常见的恶性肿瘤之一。全球范围,前列腺癌发病率居男性患者第二位,死亡率居第六位。在中国,前列腺癌的发病率和死亡率的逐步上升。前列腺癌早期症状不明显,发现时往往已是晚期,有些已经发生骨转移。临床上最主要的治疗方法是手术切除,虽然手术技术日新月异,但是患者的5年生存率并未发生明显改观。因此,深入研究结前列腺癌的发生和发展机制、寻找更有效的诊断、治疗和预后手段,对于攻克肿瘤、造福人类健康具有重要意义。活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS)包括超氧阴离子(O2·-)、羟自由基(·OH)和过氧化氢(H2O2)等。20多年来,尤其是近10年来,它一直是肿瘤研究领域的热点,大量研究已经证明,活性氧自由基(ROS)是导致肿瘤的发生的重要机制之一。就前列腺癌而言,我们前期发现前列腺癌细胞自发性产生大量的ROS,但是,ROS在此过程中的作用有待深入阐明。ROS在细胞内的产生部位主要包括:线粒体呼吸链(O2·-和H2O2最主要的来源)、NADPH氧化酶复合体(NADPH oxidase,NOX)、内质网的电子传递等。NADPH氧化酶系统是一个跨膜的酶复合体,由6个亚基组成,包括定位在质膜上的亚基gp91phox和p22phox,以及存在于细胞胞浆的亚基 p40phox、p47phox、p67phox 和 GTPase RAC。大量研究结果显示,与相应的正常组织相比,NADPH氧化酶的NOX1、NOX2、NOX5等亚基在肿瘤组织中有明显变化,并能通过相关分子机制影响肿瘤形成。但是,NADPH氧化酶亚基P22phox的在肿瘤组织中表达水平及对肿瘤发生发展的作用机制还有待阐明。本课题收集了 12对新鲜前列腺患者的肿瘤组织和癌旁对照组织,检测了组织中内源性ROS的水平。在前列腺癌肿瘤组织中,内源性ROS的水平显著高于癌旁对照。我们还发现用ROS抑制剂能明显下调前列腺癌细胞内ROS的水平。以上这两个实验结果提示ROS在前列腺癌的发生发展中起着重要作用。NADPH氧化酶是上皮细胞ROS的重要来源,我们检测了前列腺癌细胞中NADPH氧化酶各个亚基的表达情况,发现NOX1和p22phox明显高表达。我们还在33例前列腺癌及7例正常前列腺石蜡组织中检测了 p22phox的表达情况,并且结合患者的临床信息进行了分析。在前列腺癌组织中,p22phox的含量显著高于正常组织,而且p22phox的表达水平与前列腺癌的病理分级正相关。在肿瘤中产生高水平的ROS,它可引发下游多种信号通路发生信号级联反应,其中包括对肿瘤发生发展起重要作用的磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶 B(protein kinase B,AKT)和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)/细胞外调节蛋白激酶(extracelluar regulated protein kinase,ERK)级联信号通路。我们通过干扰p22phox并用流式细胞仪检测证实了 p22phox能调控细胞内源性ROS的水平。我们构建了稳定干扰p22phox的前列腺癌细胞株,逆转了细胞株中原本高表达的p22phox水平,发现干扰p22phox能抑制AKT、ERK信号通路的活性,导致该信号通路中两个重要的下游信号分子低氧诱导因子-lα(HIF-lα)和血管内皮生长因子(VEGF)表达水平降低。我们实验室的前期研究结果已经表明,HIF-1α和VEGF是肿瘤形成和新的血管生成的重要调节因子。这更加说明了 p22phox及ROS在前列腺癌中可能发挥重要作用。于是,我们用体外和体内实验研究p22phox对前列腺癌肿瘤形成和新的血管生成的影响。干扰p22phox的表达后,前列腺癌细胞的生长速度减慢、迁移能力减弱、细胞克隆形成能力下降。进一步,我们在动物水平上研究p22phox的功能。裸鼠皮下新血管生成实验揭示,干扰p22phox显著抑制了前列腺癌细胞新的血管生成能力;动物皮下成瘤模型则更直观地表明,干扰p22phox显著抑制了肿瘤的生长速度,减缓了肿瘤的发展进程。在这些研究的基础上,我们更深入地探索了 p22phox对其他肿瘤的作用。我们实验室前期研究发现相对正常永生化卵巢细胞,卵巢癌细胞中内源性ROS水平明显升高。在此基础上,我们收集到14例卵巢癌组织和7例正常卵巢组织,发现p22phox在卵巢癌组织中高表达。在卵巢癌细胞株中稳定干扰p22phox能抑制细胞增殖、细胞周期。P53是细胞周期的重要调节蛋白,且能间接被AKT、ERK信号通路所调控。我们发现稳定干扰p22phox能抑制AKT、ERK信号活性且促进P53的表达。通过本研究,我们发现在前列腺癌肿瘤组织和细胞中有高水平的内源性ROS产生;p22phox在前列腺癌肿瘤组织和卵巢癌组织中表达升高;我们发现了p22phox能调控细胞内源性ROS的产生,p22phox能通过ROS抑制AKT、ERK信号活性并抑制HIF-lα和VEGF的表达从而调控肿瘤形成和新的血管生成。这些结果为我们更好地揭示了肿瘤内源性ROS的产生原因,以及NADPH氧化酶亚基p22phox在肿瘤中的作用及机制,并且为开发基于ROS及NADPH氧化酶的诊断和治疗手段提供了一定的理论依据。