山核桃仁甾醇阿魏酸酯抑制肿瘤细胞效应及基于生物学通路的机理研究

Prostate cancer is one of the most prevalent urologic cancers in male. Steryl ferulate is a chemical structural combination of a plant sterol and an antioxidative ferulic acid, which is demonstrated to have more excellent bioactivity than free sterols and ferulic acid, such as anticancer and antiinflammatory. Pilot studies have shown that there are abundant of steryl ferulates in pecan, and the phytosterol-rich extract from pecan could inhibit significantly proliferation of DU145 cells, however, the studies on effects and its mechanism of steryl ferulate on anti-prostate cancer activity have not been done. Using six varieties of pecan (Zhejiang, Dabieshan, Yunnan, Hunan, Guizhou and America), the project is to analyze the effects of genetic variability, store and process on the steryl ferulate composition in the pecan by UPLC-MS/MS; determine the anti-prostate cancer activity and the steryl ferulate activity variance in all pecan samples on the perspective of genetic variability, store and process; evaluate the bioavailability of different steryl ferulates on anti-prostate cancer and identify dominated bio-active components combined by pharmacokinetics method; then elucidate the mechanism on biological pathway using real-time PCR array and Western bloting. In conclusion, our study would establish the basic understanding of deep processing and healthy intake of pecan.In addition,it would be a scientific evidence for a novel potential therapeutic method for preventing and cure prostate cancer.

前列腺癌是男性常见恶性肿瘤，发病率在我国逐年上升。甾醇阿魏酸酯结构特异，其比游离甾醇和阿魏酸具有更显著的抗炎、抗癌等功效。申请人前期研究发现山核桃仁中含有丰富的甾醇阿魏酸酯，且山核桃仁总甾醇提取物能显著抑制前列腺癌细胞（DU145）的增殖，但甾醇阿魏酸酯抗前列腺癌功效及作用机理尚无人研究。本项目以浙江、大别山、云南、湖南、贵州和美国等6种代表性山核桃仁为试材，结合植物化学、色谱化学、药理学和分子生物学等研究方法，分析山核桃仁甾醇阿魏酸酯组分及其品种差异和加工贮藏的影响，研究山核桃仁甾醇阿魏酸酯部位抗前列腺癌功效及其品种差异和加工贮藏的影响，阐明主要甾醇阿魏酸酯组分的生物效价，利用RT-PCR基因芯片、Western bloting等技术从基因和蛋白水平上揭示其抗前列腺癌的生物学通路和作用机理。本研究不仅为山核桃健康食用和深加工利用奠定科学基础，也为前列腺癌的防治提供新的思路。

山核桃是我国名优干果和木本油料作物，主要分布在浙江临安，皖南山区和皖西大别山。其中，种植面积最大、品质最好、分布最广、产量最高、经济效益最佳为浙江山核桃。山核桃仁功效成分及保健功能的研究，将有助于促进山核桃（农产品）深加工和废弃物综合利用研究的关键技术难题—“高附加值产品和用途开发问题”的解决，促进山核桃产业的可持续发展。甾醇阿魏酸酯结构特异，其比游离甾醇和阿魏酸具有更显著的抗炎和抗癌等生物功效。前人研究发现山核桃仁中含有丰富的甾醇阿魏酸酯，且山核桃仁总甾醇提取物能显著抑制常见肿瘤的增殖，但甾醇阿魏酸酯抑制肿瘤细胞增殖的生物功效及作用机理尚无人研究。.本项目以浙江、大别山、云南、湖南、贵州和美国等6种代表性山核桃为试材，结合植物化学、色谱化学、药理学和分子生物学等研究方法，研究发现了山核桃中主要甾醇阿魏酸酯组分为谷烷醇（豆烷醇）阿魏酸酯和菜油甾烷醇阿魏酸酯；建立了山核桃仁甾醇阿魏酸酯部位及单体组分的制备方法；发现了山核桃甾醇阿魏酸酯部位能显著抑制乳腺癌细胞（MDA-MB-231）的增殖，且呈明显的剂量效应关系，无显著的细胞毒性，但是对PC-3、LN-CaP、MCF-7、HepG2细胞无显著性抑制效果；整体动物实验验证，山核桃甾醇阿魏酸酯部位能够抑制BALB/c（nu/nu）裸鼠乳腺癌肿瘤瘤重的增加，抑瘤率可达到62.7%；构效研究发现，游离甾醇、游离酚酸或甾醇-酚酸等比例混合物无抑制乳腺癌细胞（MDA-MB-231）增殖的功效，甾醇阿魏酸酯的酯结构对抑制乳腺癌细胞增殖具有决定作用；利用大鼠乳腺癌信号通路PCR芯片、蛋白免疫印迹法等方法研究发现甾醇阿魏酸酯对MDA-MB-231的抑制增殖机制可能与其调节有丝分裂、影响细胞周期、诱导G1期的细胞静止、抑制细胞生长及促进癌基因的转化和细胞凋亡等有关，同时可能通过p38信号通路传导使乳腺癌细胞的细胞周期停滞。本研究为山核桃健康食用和深加工利用奠定科学基础。