新木脂素类衍生物诱导乳腺癌MCF--7细胞多种死亡形式、半合成及其构效关系研究

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目的:
  1.探讨新木脂素类BishonokiolA(BHNKA)诱导人乳腺癌MCF-7细胞死亡的形式。
  2.以新木脂素类和厚朴酚(HNK)为母体化合物,对其进行结构修饰得到和厚朴酚衍生物,并探讨活性化合物的构效关系。
  方法:
  1.MTT法检测BHNKA对乳腺癌MCF-7细胞增殖的抑制作用。
  2.PI单染检测BHNKA对乳腺癌MCF-7细胞死亡率的影响。
  3.DAPI染色法观察药物作用后细胞核的变化。
  4.透射电镜(TEM)下观察药物处理后的细胞亚显微结构特征。
  5.Westernblotting法检测药物作用后细胞程序性坏死、凋亡、自噬相关蛋白表达的变化。
  6.siRNA下调MCF-7细胞中程序性坏死关键蛋白CypD后,检测BHNKA对细胞的增殖抑制作用。
  7.JC-1试剂盒检测药物处理后线粒体膜电位的变化。
  8.ATP试剂盒检测药物处理后细胞内ATP水平的变化。
  9.活性氧试剂盒检测药物处理后细胞内ROS水平的变化。
  10.对HNK酚羟基,苯环,烯丙基分别进行结构修饰得到HNK衍生物。
  结果:
  1.BHNKA诱导MCF-7细胞凋亡
  BHNKA可以抑制乳腺癌MCF-7细胞的增殖,且呈时间剂量依赖性,PI单染流式细胞术检测结果发现随着药物浓度增加,细胞凋亡比例显著升高。DAPI染色法检测细胞核的变化,随药物浓度升高,染色质固缩,由均匀的弱光变为强光。透射电镜中给药组核膜,胞膜完整,染色质凝聚,胞质内偶见空泡;同时凋亡抑制剂z-VAD-fmk对细胞具有保护作用。Westernblotting结果显示BHNKA能显著性上促凋亡蛋白Bax的表达,下调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。
  2.BHNKA诱导MCF-7细胞程序性坏死
  透射电镜中细胞经药物作用后,出现细胞膜破裂、线粒体肿胀等现象;Westernblotting检测相关蛋白表达,发现随着药物浓度升高,CypD蛋白表达量提高,与程序性坏死相关的蛋白RIP1,RIP3,MLKL均有升高的趋势。MTT检测结果发现,程序性坏死抑制剂Nec-1对细胞增殖抑制具有保护作用。同时,CypD抑制剂环孢菌素A(CsA)对细胞也具有保护作用。siRNA下调CypD的表达后,其蛋白表达量降低,同时CsA的保护作用显著性降低。
  3.BHNKA诱导MCF-7细胞自噬
  透射电镜结果表明,药物处理后,细胞胞浆中出现了较多的自噬小体,同时,自噬抑制剂氯喹预处理细胞2h后对细胞具有保护作用;Westernblotting中可以看出,随药物浓度升高,与自噬相关的蛋白LC3Ⅱ逐渐升高,LC3Ⅰ在高浓度时,显著性降低,表明自噬程度逐渐增强。
  4.BHNKA对MCF-7细胞线粒体功能的影响
  随药物浓度升高,细胞内ATP生成逐渐被抑制,细胞线粒体膜电位下降,并且产生大量ROS。
  5.新木脂素类HNK衍生物的合成及活性化合物的构效关系研究
  对HNK进行结构修饰,合成出64个化合物。经SciFinder查询,其中包括49个新化合物。通过MTT法检测了半合成得到的化合物的抗肿瘤活性,结果表明:HNK烯丙基对位、邻位酚羟基是活性必需基团,酚羟基邻位氨基胍的引入显著增加其抗肿瘤活性,烯丙基与氢溴酸加成后活性会降低,其中化合物5g的体外抗肿瘤活性较底物HNK提高了约8倍。
  结论:
  1.BHNKA在乳腺癌MCF-7细胞中引发多种形式的细胞死亡。
  2.对和厚朴酚半合成得到了64个化合物,其中包括49个新化合物。
  3.和厚朴酚的2-OH和4′-OH是其具有抗肿瘤活性的关键,酚羟基上引入取代F、Cl原子的苄基有助于活性的提高,3位和5′位氨基胍的引入会显著性增加其抗肿瘤活性,烯丙基数目的改变会降低其活性。
  4.化合物9a、化合物4g以及化合物5g的抗肿瘤作用良好,有望成为具有潜在应用价值的抗肿瘤药物。
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