本论文的工作主要分为以下两个部分:第一部分重组人精氨酸酶对人非小细胞肺癌的抗肿瘤活性及机制研究肺癌分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌,而非小细胞肺癌占85%以上,具有发病率高、预后差、致死率高的特点,因此亟需探索非小细胞肺癌治疗的新策略,开发出更有效的治疗药物。重组人精氨酸酶能分解精氨酸,降低血清精氨酸水平,直接抑制细胞蛋白质合成及相关生长代谢,已成为研究的热门,是一种潜在的抗肿瘤治疗新药物,但其在非小细胞肺癌治疗中的作用仍未见任何报道。细胞自噬是真核生物中一种进化保守的代谢机制,广泛地参与了细胞的生长、分化、衰老、死亡等重要生理过程。研究表明许多抗肿瘤药物如天冬酰胺酶、顺铂,能诱导细胞发生显著的自噬,然而重组人精氨酸酶能否诱导非小细胞肺癌细胞发生自噬尚未见报道。本课题在体外研究中首先发现重组人精氨酸酶能显著杀伤非小细胞肺癌细胞,而补充L-精氨酸能显著减弱其对细胞的杀伤作用,证明了重组人精氨酸酶的抗肿瘤机制与耗竭环境中的精氨酸致使肿瘤细胞营养物质的缺乏有关。随后,我们选取了非小细胞肺癌H1975细胞作为代表进一步研究,重组人精氨酸酶能诱导H1975细胞发生凋亡且为Caspase依赖的细胞凋亡。接着,我们对重组人精氨酸酶作用非小细胞肺癌H1975细胞过程中自噬的角色进行了探讨,通过透射电镜、激光共聚焦显微镜、Western blot法充分说明了重组人精氨酸酶能诱导非小细胞肺癌细胞发生自噬,而表示自噬的整个动态过程—自噬流也在随后的实验中被发现。在对重组人精氨酸酶诱导的自噬的分子信号通路研究中,我们证实了 Akt/mTOR和Erk1/2分子信号通路与重组人精氨酸酶诱导的细胞自噬存在密切联系。我们研究了细胞自噬在重组人精氨酸酶杀伤非小细胞肺癌细胞H1975中所扮演的角色,结果表明细胞自噬在重组人精氨酸酶对非小细胞肺癌的抗肿瘤活性中起着细胞保护的作用,因此抑制自噬阻断该保护机制能有效地增强重组人精氨酸酶对非小细胞肺癌细胞的抗肿瘤作用。此外,本实验还证明ROS与重组人精氨酸酶诱导的非小细胞肺癌细胞的细胞毒性与细胞自噬密切相关。同时,我们在体内条件下对重组人精氨酸酶的抗肿瘤作用进行了研究,实验结果表明重组人精氨酸酶对非小细胞肺癌移植瘤小鼠存在抗肿瘤作用,而联合自噬抑制剂能显著增强重组精氨酸酶的抗肿瘤疗效。综上所述,重组人精氨酸酶能显著杀伤非小细胞肺癌细胞,能诱导非小细胞肺癌发生凋亡和细胞自噬,使用自噬抑制剂抑制重组人精氨酸酶诱导的细胞自噬能显著增强重组人精氨酸酶对非小细胞肺癌细胞的杀伤作用。总之,我们为临床上治疗非小细胞肺癌提供了一种新的研究思路和治疗方法:单用重组人精氨酸酶或联合使用自噬抑制剂治疗非小细胞肺癌。第二部分重组人精氨酸酶对人脑胶质瘤的抗肿瘤活性及机制研究人脑胶质瘤是最常见的神经系统原发性肿瘤,多数为恶性,而恶性胶质瘤呈浸润性生长,手术切除容易复发,而且存在一些类型的胶质瘤对放疗不敏感,对化疗容易产生耐药现象,是当今医学界的一个难题,因此,我们亟需找到新型的、有效的治疗人脑胶质瘤的方法。本研究发现,人脑胶质瘤U87细胞经过不同浓度的重组人精氨酸酶作用后,可以发现重组人精氨酸酶能显著杀伤人脑胶质瘤U87细胞,通过光学显微镜观察还发现U87细胞的形态发生明显的变形,皱缩,坏死;随后我们将重组人精氨酸酶与L-精氨酸联合作用于人脑胶质瘤U87细胞,实验结果发现重组人精氨酸酶对U87细胞的杀伤作用明显被削弱。根据以上研究结果可知,重组人精氨酸酶通过耗竭精氨酸,对人脑胶质瘤U87细胞进行氨基酸剥夺,使其缺乏生长代谢必需的精氨酸而导致死亡。本课题发现了重组人精氨酸酶对人脑胶质瘤存在潜在的抗肿瘤活性,而且深入研究发现,该药的抗肿瘤机制可能是重组人精氨酸酶对人脑胶质瘤细胞外周环境中精氨酸的剥夺相关,为后续更深入的研究与探索奠定了基础。