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本博士论文的研究内容分为两个部分:第一部分为多卤代酚类化合物和铜络合物的复合作用机理研究;第二部分为Ru(Ⅱ)络合物在动物体内的荧光成像研究。 第一部分:多卤代酚类化合物和铜络合物的复合作用分子机理研究 五氯酚(PCP)是一种最具代表性的氯代酚类化合物,它具有较强的亲脂性以及细胞毒性。我们之前的研究发现PCP和铜-邻菲罗啉(Cu(OP)2)共同作用会对人体细胞造成明显的协同毒性。在本研究中,我们意外发现,PCP的两种主要代谢产物四氯氢醌(TCHQ)和四氯儿茶酚(TCC)在Cu(OP)2诱导的DNA损伤方面却表现出完全相反的作用:Cu(OP)2和TCHQ共同作用可以协同损伤DNA:而TCC不仅没有和Cu(OP)2表现出对DNA的协同损伤,反而可以抑制其导致的DNA损伤。本论文将围绕这一特殊现象首次系统地研究多卤代酚及其醌类代谢产物和铜络合物的复合作用,深入研究它们的结构-效应关系及其分子作用机理。 1.卤代酚类化合物与Cu(Ⅱ)/Cu(OP)2对明亮发光杆菌的复合毒性。我们首先以明亮发光杆菌为模式生物,系统研究了多种卤代酚/醌类化合物和含铜化合物的复合毒性。我们发现Cu(OP)2和卤代酚或卤代儿茶酚都可以产生明显的协同毒性。当Cu(Ⅱ)和不同的儿茶酚作用时,只有低氯取代的儿茶酚和Cu(Ⅱ)有协同毒性,高氯取代的儿茶酚却和Cu(Ⅱ)表现出保护作用。含铜络合物都可以和卤代氢醌产生协同毒性。 2.卤代氢醌和Cu(Ⅱ)对DNA的协同损伤分子机理。我们以2,6-二溴氢醌(2,6-DBrHQ)为代表研究了卤代氢醌和Cu(Ⅱ)对DNA的协同损伤分子机理。发现当二者共存时,浓度仅为微摩尔级别的Cu(Ⅱ)就会和2,6-DBrHQ诱导DNA的协同损伤,引起DNA双链断裂及8-oxodG的生成。通过联合运用多种分析方法证明Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)可以和DNA形成DNA-Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)复合物。特别有趣的的是,生成的DNA-Cu(Ⅰ)复合物和H2O2这两种重要的中间产物会在DNA的特异结合位点附近产生一类“非自由的”·OH,后者直接进攻DNA结合位点,进而导致DNA损伤。基于此,我们提出2,6-DBrHQ/Cu(Ⅱ)诱导的DNA协同损伤正是由于Cu(Ⅱ)和DNA在特异位点结合并在其结合位点产生的·OH所导致的。这种特异位点损伤机制可能是一类普遍存在的Cu(Ⅱ)诱导的生物损伤的共同作用机制。 3.卤代儿茶酚抑制Cu(OP)2诱导的DNA损伤分子机理。我们发现TCC不仅不能和Cu(OP)2协同损伤DNA,反而可抑制其导致的DNA损伤。通过联合运用多种实验方法,我们发现TCC等卤代儿茶酚可以和Cu(OP)2形成一类三元络合物,形成的这类三元络合物TCC-Cu-OP可抑制Cu(OP)2的氧化还原活性,导致Cu(OP)2活性降低,从而抑制其诱导DNA损伤的能力。此三元络合物的稳定性与卤代儿茶酚的取代卤素种类以及取代数目密切相关。对比不同卤素取代的四卤代儿茶酚对Cu(OP)2诱导DNA损伤的保护作用发现,保护作用效率强弱顺序为四溴儿茶酚> TCC>四氟儿茶酚。对同一种卤素原子取代的卤代儿茶酚而言,卤原子取代数越多,形成的三元络合物越稳定,保护作用越强。 第二部分:Ru(Ⅱ)络合物在动物体内的荧光成像研究 我们过去的研究发现,五氯酚等卤代酚类化合物可促使阳离子Ru(Ⅱ)络合物[Ru(X)2(dppz)]2+(X=bpy,OP,DIP)(bpy=2,2-联吡啶;OP:邻菲罗啉;DIP:4,7-二苯基-1,10-菲咯啉;dppz=多吡啶并吩嗪)进入细胞核,并在核内产生独特的荧光,但这类复合物在动物体内的荧光效应却不清楚。本研究初步探索了[Ru(X)2(dppz)]2+以及[Ru(X)2(dppz)]2+/PCP在不同动物体内的荧光成像。研究发现,[Ru(X)2(dppz)]2+可以在动物体内(小鼠,线虫)观察到明显的荧光。在以小鼠为模型的研究中,通过小鼠活体成像可以观察到较强的荧光,而心脏灌注然后解剖发现荧光主要集中在肝脏和肾脏两个代谢器官。我们还发现[Ru(DIP)2(dppz)]2+和低密度脂蛋白(LDL)共存时会产生较强的荧光,其荧光强度和LDL的浓度呈良好的线性关系。