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天然药物是新药的重要来源之一,从天然产物中发现活性先导化合物进而研发创新药物是行之有效地重要途径。天然产物的结构修饰改造和构效关系研究是合理、安全、有效地利用活性天然产物的重要环节,处于天然产物的开发应用阶段,是天然产物化学与药物化学和应用化学研究的交叉领域,对新药的研发具有重要的意义。烯丙基二硫化物类化合物是大蒜的主要活性成分之一,现代医学研究已经证明大蒜里面所含的二烯丙基二硫化物(diallyl disulfide,DADS)对多种肿瘤细胞具有抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡的作用。本论文在DADS具有双硫键和对称式烯键的基础上对其进行改造,并对修饰产物进行了抗肿瘤研究,对其抗癌机制进行探讨。主要研究内容如下:
1、参照文献,以硫化钠、烯丙基氯和硫为原料合成了DADS(二烯丙基二硫化物,diallyl disulfide);以硫化钠和3-氯-2-甲基丙烯为原料成功合成了目标化合物1,2-二(2-甲基烯丙基)二硫醚(1,2-bis(2-methylallyl)disulfane),并采用GC-MS、HNMR和元素数据分析等现代物理方法对目标产物进行结构鉴定,确认所得产物为DADS和1,2-二(2-甲基烯丙基)二硫醚。
2、通过MTT、脏染色和流式细胞分析法对合成的DADS和1,2-二(2-甲基烯丙基)二硫醚的抗癌活性进行初步检测,并从构效方面对几种含硫化合物的抗肿瘤作用进行探讨。结果表明DADS和1,2-二(2-甲基烯丙基)二硫醚对人肝癌HepG2细胞和人鼻咽癌CNE2细胞能够浓度依赖性的抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡。DADS和1,2-二(2-甲基烯丙基)二硫醚的构效关系结果表明,新合成的1,2-二(2-甲基烯丙基)二硫醚对上述两种细胞的抗肿瘤效果超过合成的DADS。初步推测在具有双硫键和对称式烯键结构的化合物为先导化合物的结构中引入亲脂性基团,可以增强化合物的抗癌活性。
3、在1,2-二(2-甲基)二硫醚具有双硫键和二烯丙基的基础上,一端接异丙基,一端接苄基,以硫化钠、1-溴-4-甲基-2-戊烯和1-(4-溴-2-丁烯)苯为原料首次合成了1-(4-甲基-2-戊烯基)-2-(4-苯基-2-丁烯基)二硫醚{1-(4-methylpent-2-enyl)-2-(4-phenylbut-2-enyl)dis-ulfane},并采用GC-MS、核磁共振和元素数据分析等方法对1-(4-甲基-2-戊烯基)-2-(4-苯基-2-丁烯基)二硫醚进行结构表征。确认所得化合物为目的产物1-(4-甲基-2-戊烯基)-2-(4-苯基-2-丁烯基)二硫醚
4、采用MTT法、腿染色法和流式细胞分析法对合成的1-(4-甲基-2-戊烯基)-2-(4-苯基-2-丁烯基)二硫醚的抗肿瘤作用进行初步检测,并对合成的DADS、1,2-二(2-甲基烯丙基)二硫醚和1-(4-甲基-2-戊烯基)-2-(4-苯基-2-丁烯基)二硫醚进行构效分析。结果表明,1-(4-甲基-2-戊烯基)-2-(4-苯基-2-丁烯基)二硫醚对肿瘤细胞的生长抑制能力和诱导细胞凋亡能力明显强于DADS和1,2-二(2-甲基烯丙基)二硫醚,验证了亲脂性基团的引入可以增强烯丙基二硫化物类化合物的抗癌活性。
5、为了进一步探讨烯丙基二硫化物类化合物抗肿瘤作用可能的分子机制,通过western-blot方法,对烯丙基二硫化物诱导人肝癌HepG2细胞和鼻咽癌CNE2细胞凋亡过程中的几种与细胞凋亡相关的蛋白进行了检测,并且首次利用合成的烯丙基二硫化物对caspase家族里的三个重要成员在肿瘤细胞的调亡过程中与P38MAPK之间的关系进行了的系统的检测。结果表明,在烯丙基二硫化物类化合物诱导肝癌HepG2细胞和鼻咽癌CNE2细胞凋亡过程中,p38MAPK和caspase均参与了凋亡反应,并且互相调节,但它们之间的相互作用机制还有待进一步的探讨;在1-(4-甲基-2-戊烯基)-2-(4-苯基-2-丁烯基)二硫醚诱导人鼻咽癌CNE2细胞凋亡过程中,XIAP蛋白呈浓度依赖性激活,并且与p42/44MAPK的磷酸化有着一定的关系,但其具体机制还需进一步的研究。