香茶菜属二萜类化合物抗肿瘤作用的构效关系及其分子机制研究

作     者：梁宇光 

作者单位：中国人民解放军军事医学科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：刘泽源;从玉文

授予年度：2007年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：二萜化合物 构效关系 抗肿瘤机制 

摘      要：天然产物是药物和药物先导化合物的重要来源。国内外最新研究成果表明，唇形科香茶菜属植物中提取的二萜类化合物普遍具有诱导肿瘤细胞凋亡、抑制NF-κB活化以及免疫抑制等多种生物学活性。近年来研究的热点主要集中在一些活性较好，又有药物开发潜力的先导化合物上。为阐明二萜类化合物的作用机制及其细胞内作用靶点，对多种二萜成分进行系统的构效关系研究是非常必要的。 本研究通过探讨多种香茶菜属二萜类化合物的体外抗肿瘤活性并进行初步构效关系分析，推测此类化合物抗肿瘤作用的活性功能基团，并以苞叶香茶菜庚素(Melissoidesin G，简称MOG)为先导化合物研究其诱导人白血病细胞株HL-60凋亡的相关分子机制。 实验采用MTT法检测化合物对肿瘤细胞增殖和细胞存活的影响;流式细胞仪Annexin-V和PI双标法检测MOG诱导HL-60细胞株凋亡相关指征;荧光底物发光法和Western blotting法检测caspases激活;荧光探针JC-1和DCFH-DA标记检测细胞线粒体膜电位(△Ψm)和细胞内ROS的变化;建立荷瘤小鼠模型，观察MOG体内抑瘤效果。 研究结果表明：26个二萜化合物对HL-60细胞株均有一定程度的生长抑制作用。该类化合物的α-亚甲基环戊酮结构是其主要活性功能基团，对化合物活性的保持是至关重要的。其次，C-6位和C-11位的-OAc，C-7位的-OH具有增强化合物活性的功能，C-1和C-2位的-OH具有减弱化合物活性的功能。MOG通过抑制肿瘤细胞增殖，进而诱导细胞凋亡发挥其抗肿瘤作用。其诱导凋亡效应与线粒体膜电位(△Ψm)降低，caspases激活及细胞氧化还原失衡有关。抗氧化剂NAC或GSH可完全阻断MOG诱导的△Ψm降低、caspases活化以及细胞凋亡，而caspase广谱抑制剂Z-VAD-FMK只能部分抑制△Ψm降低，说明MOG诱导的细胞内氧化还原失衡是△Ψm降低和caspases活化的上游事件，是其介导凋亡效应的启动因素。且不同机制的抗氧化剂中仅有NAC和GSH可以抑制MOG诱导HL-60细胞增殖抑制，提示细胞内氧化还原失平衡可能由GSH水平降低引起，而GSH很可能是MOG诱导肿瘤细胞凋亡的作用靶点。由于此类化合物的细胞毒作用均可被NAC或GSH完全抑制，推测其有相同的抗肿瘤机制。另外，体内实验结果表明MOG能抑制荷瘤小鼠肿瘤生长，延长小鼠的生存期，改善其生存质量。 本研究中含α-亚甲基环戊酮结构单元的二萜类化合物均具有良好的体外抗肿瘤活性，初步推测此结构是二萜化合物主要活性功能基团。通过对MOG诱导HL-60细胞株凋亡的分子机制研究，发现MOG能够通过破坏细胞内正常的氧化还原平衡，引起氧化应激，进一步导致线粒体功能失调参与细胞凋亡进程，最终激活caspase-3和-7引起caspase依赖性细胞凋亡。