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中草药抗胃癌化合物的分离、结构鉴定及其分子机制研究

作　者: Azhar Rasul
导　师: Ma Tonghui
学　校: 东北师范大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 中药天然化合物胃癌 SGC-7901细胞细胞毒性凋亡自噬磷脂酰肌醇3-激酶 NF-κB
分类号: R285
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在人类文明史上，人们主要依靠天然产物作为药物的来源。天然产物为包括癌症在内的许多疾病的药物治疗提供了丰富的来源，植物是其重要资源。目前种类繁多的生物制品中只有一小部分通过了生物活性测试，且癌症新的治疗方法仍然有待研究。癌症是世界范围内人类死因的首位，癌症的有效治疗仍是研究的重要课题。胃癌是人类肿瘤死亡的第二大原因。因为其早期不易被诊断，胃癌尤其是进展期胃癌的治疗成功率受到限制，故目前胃癌的治疗仍不满意，亟待研究更新更好的有效治疗方法。其次，癌症化学药物治疗存在局限性，尽管不同的化学制剂有一定疗效，但其在较高的有效剂量时会产生严重的副作用。因此，本研究旨在通过对中药提取物和中药化合物库的筛选，以求发现新的天然抗胃癌成分并研究其分子机制。此外，本研究进一步验证这一假说：低剂量化疗药物与不同的中药抗癌化合物相结合，而非采用单一提高药物剂量的方式，不仅能取得更好的疗效、降低副反应，更能有助于减少耐药的发生和延长肿瘤病人的生存率。由此，本研究对中国治疗各种疾病的常用的300种草本植物的粗提物以及400种中药单体化合物进行筛选，来评价其对于人类胃腺癌SGC-7901细胞和正常脾细胞的细胞毒性。33种中药组分显示出对SGC–7901细胞明显的抑制活性，其中有9种对正常脾细胞的毒性更低。在400种天然产物中，18种明显抑制了SGC-7901细胞的增殖。结果表明，传统中药材作为抗肿瘤药物有潜在的应用价值，提示了进一步对抗肿瘤活性成分的分离和对其作用机制进行深入研究的必要性。我们已经成功筛选阳性的中药中分离了三种具有抗SGC-7901细胞增殖作用的化合物。这些化合物的化学结构通过MS，1H-NMR和13C-NMR被确定为木香烃内酯、美花椒内酯、和Kuraridin降基参酮。了解不同的恶性肿瘤细胞信号传导通路之间的相互作用对于发现有效的多靶点抗癌药物非常必要。本文报告了这些中药化合物（木香烃内酯、美花椒内酯、Kuraridin降基参酮、吴茱萸碱、厚朴酚、土贝母皂甙-1、异土木香内酯和血褐素高氯酸盐）诱导胃腺癌SGC-7901细胞凋亡的机制。DNA染色法(Hoechst, PI)和膜蛋白V-FITC流式细胞仪分析都表明这些化合物诱导SGC-7901细胞的凋亡。为了研究这些化合物的作用机制，我们运用蛋白印迹法来检测在肿瘤细胞中表达发生改变的蛋白。这些化合物减少了抗凋亡蛋白Bcl-2线粒体蛋白的表达，并增加了凋亡蛋白Bax的表达。同时也诱导了线粒体膜电位的消散（ΔΨm）、激活和裂解了caspase-3和其载体。这些化合物在不同阶段阻止了细胞周期；厚朴酚、美花椒内酯在S期，Kuraridin联合降基参酮、吴茱萸碱、厚朴酚、土贝母皂甙-1、异土木香内酯在G2/M期，以及血褐素高氯酸盐在G1/S阻止细胞周期。我们还发现厚朴酚、木香烃内酯和血褐素高氯酸盐的治疗会选择性下调三磷酸肌醇激酶（PI3K）家族的亚单位，p85。进一步研究还发现这些化合物的作用机制还涉及其对位于PI3K下游位点Akt路径的抑制。另外血褐素高氯酸盐也同样调节p53和NF-κB路径。这些结果揭示了PI3K-Akt、p53、NF-κB路径的有效相互作用在癌症治疗中通常被抑制，同时提示血褐素高氯酸盐以此为靶点选择性的杀死变异细胞的有效性。综上所述，这些化合物有望治疗胃癌。传统的药物不仅在发现新药物上提供了重要的概念，而且也支持重新分配药物的模式，即从“发现新的药物”到“结合既存的药物”，甚至可能将两者结合起来。如上述，吴茱萸碱、显著的诱导了胃癌细胞的凋亡。肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）选择性诱导凋亡和杀死胃癌细胞，但对正常细胞没有影响或影响很小。然而，胃癌细胞对TRAIL的凋亡诱导作用较其它癌细胞更不敏感。吴茱萸碱、在人类胃癌细胞中对TNF-α和TRAIL-凋亡诱导的作用机制仍不清楚。在研究中我们发现吴茱萸碱、土贝母皂甙-1增强了TNF-α和TRAIL-凋亡诱导在人类胃癌细胞中的表达。研究中第一证据表明，这些化合物通过抑制XIAP, survivin、生存素等pro-survival蛋白及上调，有效地增强了TNF-α和TRAIL介导的细胞毒性作用。所有的结果均显示，这些中药化合物及其衍生物有望成为治疗胃癌的新候选药物。这些抗癌药物的活性和作用机制为其作为胃癌治疗单一或联合疗法的体内研究奠定了基础。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-17
General Introduction  17-24
  Natural Products in Drug Discovery  17-19
  Overview of Cancer and Natural Products in Cancer Chemotherapy  19-20
  History of Natural Compounds as Cancer Chemotherapeutic Agents  20-21
  The Role of Traditional Chinese Herbal Medicines in Cancer Therapy  21-24
Programmed Cell Death  24-30
  Apoptosis  24-25
  Autophagy  25-27
  Necrosis  27-28
  Mitotic Catastrophe  28
  Crosstalk between different cell death modes  28-30
The mechanism of apoptosis  30-33
  The death receptor-mediated extrinsic pathway  30
  The mitochondria-mediated intrinsic pathway  30-31
  Crosstalk between apoptotic pathway  31-33
Targeted Approaches to Activating Cell Death  33-37
  Bcl-2 family  33-34
  Caspases  34-35
  p53, the Guardian of Genome  35
  PI3K-Akt  35
  NF-κB  35
  Cross-talk between NF-κB and PI3K-Akt  35-37
Introduction to the Present Study  37-42
  Gastric Cancer and TCM Compounds  39
  Costunolide  39
  Kuraridin  39-40
  Xanthoxyletin  40
  Tubeimoside-1  40
  Isoalantolactone  40
  Magnolol  40-41
  Evodiamine  41
  Dracorhodin perchlorate  41-42
Finding of Combinatorial Drugs from TCM  42-45
The present study  45-48
  Statement of Problem  45
  Goal of the research  45-47
  Limitations  47-48
Material and Methods  48-55
Results  55-123
General Discussion  123-133
Conclusions  133-135
  Novel findings  133-134
  Significance of the study  134-135
Acknowledgments  135-136
REFERENCES  136-168
Appendix  168-171
在学期间公开发表论文及著作情况  171-172

中草药抗胃癌化合物的分离、结构鉴定及其分子机制研究

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