褐色钟花树中环戊烯衍生物抗心肌细胞损伤机制研究

This research is to study the protective role of nature compounds from Tabebuia avellanedae Lorentz ex Griseb against cardiomyocyte apoptosis for the first time all over the world, especially for cyclopentene derivatives which is the symbolic component of Tabebuia, and to investigate the effects of them on oxidative stress and mitochondrial apoptosis to know the mechanisms. Tabebuia is widely used in local and traditional phytomedicine for a long time, however, more research was necessary to study the effective compounds from this plant. Cyclopentene derivatives are a relatively rare class of plant secondary metabolites, but they seem to be the marker for plants from the Tabebuia (Bignoniaceae) genus. Our previous study showed strong effects of cyclopentene derivatives isolated from Tabebuia avellanedae against cardiomyocyte apoptosis. This research is to study the effects of cyclopentene derivatives from Tabebuia avellanedae against cardiomyocyte apoptosis on H9c2 cardiomyocytes injury induced by H2O2 or doxorubicin, and study the structure-activity relationship, to find the active compounds and to study their optimum dose. The effects of compounds on apoptosis rate, mitochondrial membrane potential and reactive oxygen species level will be detected by flow cytometry, and the effects of compounds on mitochondrial apoptosis pathway and oxidative stress pathway will be detected by in-cell western blot to study their potential mechanisms.

本课题为国内外首次研究褐色钟花树中具有心肌细胞损伤保护作用的天然化合物，研究对象为风铃木属植物特有的一系列结构新颖的环戊烯类化合物，并且拟从心肌细胞氧化应激损伤及凋亡方面对有效化合物进行初步机制探讨。褐色钟花树在其原产地药用历史悠久但药效物质基础不明，环戊烯类化合物是它的标志性成分，且在植物中少见。我们在前期实验中发现，从褐色钟花树中得到的环戊烯衍生物有较好抗心肌细胞损伤作用。本项目拟采用阿霉素和H2O2诱导的H9c2细胞损伤模型，检测其对心肌细胞活力的影响，分析总结构效关系，优选出活性最好的化合物，研究其最佳浓度；并进一步采用流式细胞技术检测其对诱导损伤后H9c2心肌细胞凋亡的逆转能力，对线粒体膜电位的影响，以及对细胞活性氧水平的影响；采用In-Cell Western技术检测其对诱导损伤后H9c2心肌细胞线粒体凋亡途径和氧化应激信号通路的影响，以阐明其发挥抗心肌细胞损伤的潜在机制。

据世界卫生组织最新统计数据显示，目前造成全球人类死亡的主要原因中，心血管疾病位列第一。心脏是人体内最重要的器官，它推动血液流动，向器官、组织供血，提供氧气，营养物质，激素等，维持机体内环境的相对恒定。心脏是中空的肌性器官，心肌细胞是心脏进行生理活动的物质基础。心肌细胞损伤会导致心脏舒缩活动和自律性活动的紊乱，从而诱发诸如心肌梗死，心律失常，心力衰竭，动脉粥样硬化等心肌疾病。. 紫葳科植物褐色钟花树（Tabebuia avellanedae)原产于亚马逊雨林，早在数千年前就被巴西、巴拉圭等地的原住民用来治疗疼痛、肥胖、抑郁、癌症、关节炎、结肠炎和前列腺炎等。现代研究也证实其具有抗炎，抗菌，抗氧化，抗肿瘤等的作用。褐色钟花树于十多年前自南美洲引进我国，目前在我国南方的广东，海南等省多用作行道树、庭院树以及园林树种。中文文献中对其药理活性的研究暂未见报道。环戊烯类成分是风铃木属植物的标志性成分之一，但它多见于真菌代谢产物，在植物的次级代谢产物中很罕见，目前对其药理研究相对较少。本研究从褐色钟花树中分离并鉴定得到环戊烯衍生物25个，其中11个为新化合物。经过活性筛选，发现16个化合物可以有效保护H2O2诱导损伤的H9c2心肌细胞，18个化合物可以有效保护DOX诱导损伤的H9c2心肌细胞，并找到它们的最佳有效浓度。它们的抗心肌细胞损伤活性可能与环戊烯/环戊烷结构有关，且羟基或者醛基取代可以增强其心肌保护效果。褐色钟花树中环戊烯衍生物可能是通过PI3K/AKT调节氧化应激通路，并调节心肌细胞凋亡，最终发挥保护心肌细胞作用的。. 本研究为国内外首次发现褐色钟花树中环戊烯衍生物具有保护心肌作用，并且明确了其作用机制，未来可以将其作为新药前体化合物，进行结构改造和优化后，开发为治疗心血管疾病的药物。