重金属细胞毒性和致癌的化学预防：二甲苯酰甲烷及其衍生物的多靶机制

癌症化学预防是当前癌症研究的热点。重金属污染导致的疾病尤其是癌症给我国人民健康造成严重威胁，寻找能有效地预防致癌金属毒性的化学预防药物成为迫切需要。致癌金属导致的细胞氧化应激、异常信号转导以及异常细胞增殖或凋亡是其毒性的重要机理。Nrf2/ARE信号通路是调控包括抗氧化酶、代谢解毒酶乃至金属结合蛋白的细胞自身保护的核心机制， NF?B信号通路是致癌金属离子导致细胞炎症反应并向癌细胞转化的重要通路，而细胞周期和增殖异常是癌症发生的必经过程和最终表现之一。本项目将研究二苯甲酰甲烷（DBM）及其衍生物对Cr(VI)和Ni(II)导致的人肺细胞毒性和致癌性的预防作用及其机理，说明其构效关系，为进一步的药物研发提供基础，并探讨Nrf2/ARE、NFkB、金属硫蛋白表达和细胞周期调控在致癌金属毒性及其化学预防中的作用。本项目研究填补了国内化学预防研究的空白，为我国癌症控制探索新的研究思路和方向。

本项目假设DBM及其衍生物可通过多靶机制预防重金属毒性及致癌，并计划阐明其可能的分子机制。本项目首先研究了稀土离子促进细胞增殖和纤维化的分子机制，进而研究了DBM及其衍生物对重金属毒性的保护作用；初步阐明了DBM及其衍生物对Nrf2信号、金属硫蛋白表达、细胞周期进展和NFkB信号的影响，并进行了小鼠体内研究。除完成计划研究外，还对一系列甘草来源化合物激活Nrf2、抑制NFkB的作用进行了研究。主要研究成果如下：.1..重金属毒性及其机制.初步研究了Cr(VI)、Cd(II)和Ni(II)的细胞毒性，继而阐明了稀土离子促进成纤维细胞和人胚肾细胞增殖及诱导促纤维化基因表达的机制。.2..DBM及其衍生物对重金属毒性的保护作用.Cr(VI)、Cd(II)和Ni(II)均对HEK293细胞活力有显著抑制作用，DBM预处理对Cr(VI)和Cd(II)的细胞毒性有一定的保护作用，但在小鼠体内则没有表现出保护作用。.3..DBM及其衍生物激活Nrf2的作用及机制.DBM、2-OH-DBM、5-Cl-DBM、5-Br-DBM等化合物均可显著激活Nrf2转录活性及其调控的基因表达；DBM诱导的基因表达依赖于Nrf2，且与JNK和AMPK的激活有关，而胞内钙信号也是必须的。.4..DBM及其衍生物诱导金属硫蛋白表达的作用及机制.DBM、2-OH-DBM、5-Cl-DBM、5-Cl-2Me-DBM等化合物可以浓度和时间依赖地激活MT-I报告基因和MT1X和MT2A的表达，Nrf2、Keap1对MT的基础和可诱导表达没有显著影响，但Nrf1对MT基础表达水平有一定影响。.5..DBM及其衍生物抑制细胞周期的作用及机制.DBM、5-Cl-DBM、5-Br-DBM等化合物导致A549和HT29等癌细胞出现显著细胞周期阻滞，导致cyclin D1、c-Myc蛋白水平下降，p15和p21表达水平上升，蛋白酶体降解可能是cyclin D1蛋白水平下降的原因，P38MAPK的激活也参与了DBM类化合物导致的细胞周期阻滞。.6..DBM及其衍生物对NFkB信号的影响.研究发现虽然NFkB报告基因活性被抑制，但实际上NFkB信号并没有被抑制。.7..甘草中新的具有Nrf2和NFkB信号调控活性的化合物.通过系统筛选从甘草中发现了3种新的Nrf2激动剂和1种NFkB抑制剂，并对其进行了深入研究。