Ginkgetin和4βHWE的抗肿瘤活性及机制研究

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癌症是严重威胁人类健康的重大疾病,化疗在癌症的治疗中发挥着重要作用。统计数据显示,超过60%的化疗药物来自天然产物及其衍生物。然而由于化疗药物的副作用以及药物抗性等问题,制约了肿瘤临床治疗效果。分子靶向抗肿瘤药物主要针对肿瘤发生发展机制中的关键酶或蛋白,具有选择性高、毒副作用较低等优点。因此研究发现新的天然产物来源的分子靶向药物具有很好的应用前景。  Wnt信号通路作为一条在进化中高度保守的信号通路,调控着细胞增殖、分化、极性和迁移等,同时对干细胞的维持具有重要作用,由此控制着胚胎发育、组织和器官形成等重要的生命进程。Wnt信号通路的异常激活与癌症的发生发展密切相关,比如结肠癌和Wnt亚型的髓母细胞瘤。已有的研究表明靶向Wnt信号通路的抑制剂具有显著的体内外抗肿瘤活性。因此,开发新的具有Wnt信号通路抑制活性的抑制剂并阐明其作用机制具有重要意义。  本研究首先利用Wnt抑制剂筛选模型筛选了600个来自中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室化合物库的天然小分子;其次对筛选发现的两个小分子活性化合物Ginkgetin和4βHWE的抗肿瘤作用及机制进行了深入探讨。  Ginkgetin是一个提取自高山三尖杉(Cephalotaxus fortunei var.alpina.)的双黄酮类化合物。在Wnt信号通路抑制剂筛选模型HEK293W细胞内,Ginkgetin显示较强的Wnt信号通路抑制活性,IC50为5.92±0.24μM。在髓母细胞瘤Daoy和D283细胞系中,Ginkgetin显著抑制肿瘤细胞的增殖。流式细胞术周期检测发现,Ginkgetin浓度依赖性地将Daoy细胞周期阻滞在G2/M期。蛋白印迹实验表明,Ginkgetin能够下调Wnt靶蛋白Axin2、cyclin D1和survivin的表达。Ginkgetin对总的β-catenin水平没有影响,但是轻微降低β-catenin磷酸化水平,提示Ginkgetin作用于β-catenin的核转位或核内。以上结果表明,Ginkgetin具有一定的体外抗肿瘤活性,并值得进一步深入研究。  4βHWE是一个提取自毛酸浆(Physalis pubescens)的醉茄内酯。在HEK293W筛选模型和结肠癌细胞HCT116和SW480中均显示4βHWE具有显著的Wnt信号通路抑制活性(IC50<3μM)。同时,4βHWE能够显著抑制三株结肠癌细胞HCT116、HT29和SW480中Wnt信号通路下游靶蛋白的表达。通过比较4βHWE及其衍生物的Wnt抑制活性进而分析该类化合物的构效关系,我们发现A环的α,β-不饱和酮结构单元和γ位的β-OH是4βHWE分子Wnt信号通路抑制活性的主要官能基团。MTS实验结果显示,4βHWE能够显著抑制不同结肠癌细胞的增殖。进一步机制研究发现,4βHWE引起HCT116和HT29细胞的G0/G1期周期阻滞,SW480细胞中则引起G2/M期周期阻滞。细胞凋亡检测结果显示,4βHWE能够显著诱导HCT116和SW480细胞凋亡,但对HT29作用较弱。以上结果表明,在不同遗传背景的结肠癌细胞中4βHWE通过不同的机制发挥抗肿瘤作用。体内抗肿瘤活性评价实验结果显示,4βHWE能够有效抑制HCT116裸鼠移植瘤的生长。以上研究为4βHWE进一步的抗肿瘤活性和作用机制研究奠定了重要基础。
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