中山大学以大黄素合成抗肿瘤化合物

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大黄素(EMO)为蒽醌类衍生物，是中药大黄的主要有效单体，具有抗肿瘤等多种药理作用，但由于其抗肿瘤活性不够高，很难应用于临床。日前中山大学肿瘤防治中心的丁岩研究员等人与有机合成教研室联合，以大黄素为先导化合物人工半合成4种蒽醌衍生物，并通过动物实验证实这4种化合物可通过增加细胞内活性氧(ROS)，降低线粒体跨膜电位，抑制人口腔癌细胞敏感株KB和耐药株KBv200的生长。
目前，化学治疗仍是肿瘤治疗的重要手段之一，许多化疗药物如5-氟脲嘧啶（5-Fu）、阿霉素、顺铂、长春新碱等可通过诱导细胞内ROS的产生，引起细胞凋亡来杀死肿瘤细胞，但它们引起的不良反应及多药耐药作用(MDR)限制了其临床应用。我国植物资源丰富，从中药中寻找新的不良反应少、疗效好的化疗药物成为临床和基础研究中十分重要的课题。
据丁岩介绍，他们对从天然药材虎杖中分离获得的大黄素(1，6，8-三羟基-3-甲基蒽醌)进行相应的结构改造获得了4种化合物，分别为H-19[1，8-二(二甲氨乙氨基)-3-甲基-6-甲氧基蒽醌]、H-21(1-吡啶乙氨基-3-甲基-6，8-二甲氧基蒽醌)、H-25(1-吡咯烷乙氨基-3-甲基-6，8-二甲氧基蒽醌)、H-28(1-羟丁氨基-3-甲基-6，8-二甲氧基蒽醌)。为了观察这4种化合物的抗肿瘤作用，他们以KB和KBv200细胞为对象，采用MTT（四甲基偶氮唑盐）比色法测定细胞毒作用；采用流式细胞仪检测ROS和线粒体跨膜电位。
结果发现，4种蒽醌衍生物均能不同程度地抑制KB和KBv200细胞的增殖，表现出较强的体外抗肿瘤作用：H-19对KB和KBv200细胞的半数抑制浓度（IC50）分别为1.37微摩尔/升和1.42微摩尔/升；H-21的IC50分别是13.0微摩尔/升和17.9微摩尔/升；H-25的IC50分别是8.5微摩尔/升和11.7微摩尔/升；H-28的IC50分别是7.6微摩尔/升和8.6微摩尔/升，且各药对敏感株KB和相应的MDR细胞KBv200的IC50相近(P>0.05)。用4种药物分别处理两种细胞12小时、24小时、48小时，12小时即能引起ROS的明显增加，24小时达到最大，与48小时引起的ROS增加差异不显著；各药均引起两种细胞线粒体跨膜电位时间依赖性的降低，48小时线粒体跨膜电位降低达到最大。
丁岩认为，本实验结果表明这4种化合物能不同程度地抑制KB和KBv200细胞的增殖，H-19>H-28>H-25、H-21，并且它们各自对两种细胞生长抑制的IC50值都很接近，显示它们对敏感株和耐药株的作用差别不大，表明它们对MDR肿瘤细胞仍然有效。结合构效关系分析认为，它们的抗肿瘤活性与其母体结构中1、6、8位引入的基团有关，并且6位的甲氧基取代大黄素6位的羟基可能是它们抑瘤作用强于大黄素的条件之一。其次，它们的1、8位被脂肪氨基对称地取代，细胞毒作用增强，抗癌活性明显提高，但它们的抗MDR肿瘤细胞作用是否也与这种结构有关还有待继续研究。
关于4种化合物的抗肿瘤机制，可能与其通过线粒体途径诱导细胞凋亡有关。丁岩介绍，现代研究表明，细胞可通过线粒体依赖性凋亡通路发生凋亡：当细胞ROS增加到一定程度，即引起细胞脂质过氧化，从而干扰细胞线粒体的功能，使得线粒体膜通透性转换孔开放，不仅导致跨膜电位崩溃，也使细胞色素C外漏，最终启动Caspase蛋白的级联活化从而引起细胞凋亡。本研究发现，4种大黄素蒽醌衍生物均能增加细胞内ROS，但他们是否通过该通路发挥抗肿瘤作用，还需相关研究证实。