乌头碱是中药川乌、草乌、附子等植物中的主要有毒成分。现代药理学研究表明,乌头碱具有抗肿瘤、镇痛、强心等广泛生理活性,但是其严重的神经和心脏毒性制约了其临床应用,如何实现乌头碱的增效减毒仍是未来的研究方向之一。本实验在前期研究结果的基础上,以乌头碱为原料,合成3-lipo,8-lipo取代的乌头碱长链脂肪酸酯化合物,研究该类化合物对人乳腺癌MCF-7细胞株的抑制作用,分析抗肿瘤构效关系并对其抗乳腺癌机制进行初步研究,主要研究结果如下:以乌头碱为原料,与辛酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸分别通过酰化反应、热解酯交换反应合成3-lipo,8-lipo取代的乌头碱长链脂肪酸酯化合物共12个,并通过MTS法对这12个化合物体外抗MCF-7细胞的活性进行筛选,结果显示,与乌头碱相比,8-位长链脂肪酸酯衍生物对MCF-7细胞增殖抑制活性明显提高,IC₅₀均小于20μM,其中化合物G8活性最为显著,IC₅₀仅为2.27μM。进一步构效关系分析显示,乌头碱长链脂肪酸酯类化合物体外抑制MCF-7细胞增殖的活性与脂肪酸长链的长度及所含双键数目之间有明显相关性,取代基为饱和脂肪酸时,当碳链长度为十四碳时,抗肿瘤活性最佳,之后随着碳链长度逐渐增长,抗癌活性整体上呈现下降的趋势,但是,双键的引入能明显提高化合物的活性。以化合物乌头碱亚油酸酯（G12）为代表,采用急性毒性实验及组织病理切片对该类化合物的毒性进行评价。结果显示当化合物G12在作用剂量高达100 mg/kg,作用7d时,小鼠全部存活;而乌头碱高剂量组（0.8 mg/kg）在注射仅0.5 h内就全部死亡。其心、肝、脾、肺、肾及胸腺组织病理切片检查结果显示乌头碱亚油酸酯（G12）高剂量组（100 mg/kg）小鼠仅肺与肝脏有轻微病变,且病变程度明显小于乌头碱中剂量组（0.4 mg/kg）,可见长链脂肪酸酯侧链引入乌头碱母核后可显著降低乌头碱类生物碱的毒性。为初步考察乌头碱长链脂肪酸酯类化合物抗肿瘤细胞增殖的作用机制,本研究通过测定细胞培养液上清中LDH释放量,评估乌头碱亚油酸酯（G12）对MCF-7细胞膜完整性的影响;采用流式细胞术分别检测乌头碱亚油酸酯（G12）对MCF-7细胞细胞周期及凋亡的影响;采用细胞透射电镜观察乌头碱亚油酸酯（G12）对MCF-7细胞超显微结构的影响;并结合分子对接技术、酶活性抑制实验和蛋白免疫印迹的方法确定该类化合物主要作用靶点。结果显示,乌头碱长链脂肪酸酯类化合物诱导细胞死亡可能是通过细胞自噬及细胞坏死途径,而非细胞凋亡。同时可破坏MCF-7细胞细胞膜完整性,引起细胞器损伤,并干扰细胞增殖过程中DNA复制,将细胞周期阻滞于G0G1期。此外,乌头碱长链脂肪酸酯类化合物既是一种选择性TOPOⅡα抑制剂,其高浓度下效果与依托泊苷相当;同时又是一种TOPOⅡα专属表达抑制剂,能显著选择性抑制MCF-7细胞中TOPOⅡα蛋白的表达,二者协同作用,影响细胞增殖。