核桃楸皮中一种蒽醌类新天然产物及其衍生物的抗肿瘤构效关系及其机制研究

恶性肿瘤是严重威胁人类健康的疾病。目前药物治疗仍是其主要治疗方法之一，但已有药物因为毒性和耐药性等原因治疗效果并不理想，因此寻找高效、低毒的抗肿瘤药物仍然是人们关注的焦点，而从天然产物中寻找活性成分则是抗肿瘤药物发展战略的重点之一。本实验室对民间抗癌中草药核桃楸皮中的化学成分进行了系统的提取和分离，得到了38种单体化合物，其中有一种蒽醌类新天然产物被证实具有明显的抗肿瘤活性，且对正常细胞毒性较低。进一步的研究结果显示，其可抑制细胞增殖，并可诱导肿瘤细胞凋亡，但其抗肿瘤活性构效关系以及抗肿瘤机制尚不清楚。本研究拟制备此新天然产物的一系列衍生物，并对此化合物及其衍生物的抗肿瘤作用构效关系及其机制进行详细探讨，从而为将此新天然产物及其衍生物开发成抗肿瘤新药奠定理论和实验基础。

恶性肿瘤是严重威胁人类健康的疾病。从天然产物中寻找活性成分则是抗肿瘤药物发展战略的重点之一。本实验室从民间抗癌中草药核桃楸皮中提取出一种具有明显抗肿瘤活性的蒽醌类新天然产物，但其抗肿瘤活性构效关系以及抗肿瘤机制尚不清楚。.本研究首先大量提取了楸皮酸，并通过人工合成及购买得到11种楸皮酸结构类似物，之后检测了楸皮酸及其结构类似物对人肝癌（HepG2）、肺癌（A549）、结肠癌（HCT-8）、胃癌（SGC7901）和乳腺癌（MDA-MB-231）等五种肿瘤细胞活力的影响，从而分析其抗肿瘤构效关系。结果显示，化合物抗肿瘤活性的强弱与取代基关系密切，蒽醌类化合物的抗肿瘤活性按取代基比较依次为COOH->OH->CH3-，而蒽醌骨架和C1,5位的羟基则是化合物发挥抗肿瘤活性的关键。在所有楸皮酸及其结构类似物中，楸皮酸表现出更强的肿瘤细胞抑制活性，而且在对正常细胞无毒的剂量下即可发挥较好的抗肿瘤活性。BrdU掺入实验和免疫荧光染色结果显示，楸皮酸可以抑制肿瘤细胞DNA合成并具有时间和剂量依赖效应，而且楸皮酸还可以抑制细胞核增殖抗原Ki67及细胞周期相关蛋白CyclinA和CDK2的表达，增加CyclinE和CDK抑制蛋白Cip1/p21的表达，从而将细胞周期阻滞在S期。除了分析楸皮酸对细胞增殖的影响，我们同时研究了楸皮酸是否会引起HepG2细胞的凋亡。结果显示，楸皮酸处理后，HepG2细胞表现出明显的细胞凋亡形态，DNA断裂现象显著，呈现出时间和剂量依赖的特点。另外，楸皮酸可上调凋亡蛋白Bax与Bcl-2的比值，促进Bax向线粒体膜上转运，进而活化Caspase-9/3，从而诱导细胞发生线粒体依赖性的细胞凋亡途径。这些结果提示，楸皮酸在发挥抗肿瘤作用的过程中，不仅通过S期阻滞抑制细胞增殖，还通过线粒体依赖性途径诱导细胞凋亡的发生。进一步的机制研究结果显示，楸皮酸可激活肿瘤细胞内的PI3K/AKT信号传导通路，增加了细胞内磷酸化Foxo3a的水平，抑制了Foxo3a的核定位及转录活性，进而抑制了活性氧清除剂超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的表达，提高了细胞内活性氧的水平，最终导致肿瘤细胞凋亡。本研究为将楸皮酸及其结构类似物开发成抗肿瘤新药奠定了理论和实验基础。.本研究共发表SCI论文12篇；申请发明专利2项，其中获得授权专利1项；培养博士后2名，博士研究生4名，硕士研究生6名。