（应用化学专业论文）胺取代蒽醌衍生物及其中间体的合成、表征及性质研究.pdf

摘要 以蒽醌环为结构母体的生物还原药物在目前抗癌药物中具有广阔的发展前景，已经 成为抗癌药物研究的主要热点领域之一。本文根据生物还原药物的设计理论和要求，设 计并合成了一系列脂肪胺取代葸醌衍生物及其中间体。 利用傅一克反应合成了中间体1 ，4 - 二羟基一5 一氯蒽醌、1 ，4 一二羟基一6 一氯葸醌、1 。4 一 二羟基一5 ，8 一二氯蒽醌、1 ，4 一二羟基一5 ，6 ，7 ，8 一四氯葸醌。研究了氯代苯酐结构与其酰化 反应活性的关系，考察了反应温度、催化剂用量等对产品收率的影响。结果表明，氯代 苯酐中取代基的共轭效应是影响酰化反应的关键因素，氯代苯酐中氯原子的位置及个数 的不同，导致了反应难易程度和所需反应条件的显著差别。 采用还原反应合成了活性中间体1 ，4 一二羟基一5 一氯蒽醌隐色体、1 ，4 一二羟基- 6 - 氯葸 醌隐色体、1 ，4 一二羟基一5 ，6 ，7 ，8 一四氯蒽醌隐色体。研究了不同还原方法、还原剂等对 还原反应的条件和产物收率的影响，并优化了反应条件。 本文还合成了脂肪胺取代葸醌衍生物1 ，4 一二 2 一( 二甲基氨) 乙基胺卜5 ，8 一二羟基葸 醌、1 ，4 一二 2 一( 2 一羟乙基胺) 乙基胺卜5 ，8 一二羟基葸醌、1 ，4 一二 2 - ( 二甲基氨) 乙基胺 蒽醌、1 ，4 一二 2 一( 2 一羟乙基胺) 乙基胺 葸醌。对于以上化合物，本文分别利用红外分析 ( i r ) 、核磁共振( h n m r ) 等对其进行结构表征。 本文对合成出的部分衍生物分别进行了抗癌活性测试，结果显示了化合物l ，4 一二 2 一( - - 甲基胺) 乙基胺 一5 ，8 一二羟基蒽醌及1 ，4 一二 2 一( 2 一羟乙基胺) 乙基胺 蒽醌对体 外癌细胞有抑制作用。 对潜在抗癌药物a q 4 的合成路线及其合成工艺本文也进行了较系统的研究，优化了 各种工艺条件，制得了较高收率和纯度的a q 4 ，为该产品的工业应用提供了一条简单、 易行、实用的技术路线。 关键词：抗肿瘤药物合成胺取代葸醌衍生物 氯代苯酐氯代二羟基葸醌 氯代羟基葸醌隐色体抗癌活性 a b s t r a c t t h es u b s t i t u t e da n t h r a q u i n o n ea sb i o r e d u c t i v ed r u gh a sb e c o m eo n eo ft h em o s th o t s p o t i nt h ef i e l do ft h ea n t i c a n c e rr e s e a r c hf o rt h e i ro u t s t a n d i n gp r o p e r t i e so fa n t i t u m o r d r u g s i n t h i sp a p e r , as e r i e so fa m i n os u b s t i t u t e da n t h r a q u i n o n e sw e r ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e do nt h e b a s i so fb i o r e d u c t i v ed r u g sa c t i n gm e c h a n i s m t h ei n t e r m e d i a t e s5 - c h l o r o - 1 ，4 - d i h y d r o x y a n t h r a q u i n o n e ，6 - c h l o r o 一1 ，4 - d i h y d r o x y a n t h r a q u i n o n e ，5 , 8 一d i c h l o r o 一1 ，4 - d i h y d r o x y a n t h r a q u i n o n e a n d 5 , 6 ，7 ，8 一t e t r a c h l o r o 一1 ，4 - d i h y d r o x y a n t h r a q u i n o n ew e r ep r e p a r e da c c o r d i n gt of r i e d e l c r a f t sr e a c t i o n t h er e l a t i o nb e t w e e nt h e s t r u c t u r e so fc h l o r o p h e n y l a r t h y d r i d ew i t ht h e i ra c y l a t i n ga c t i v i t yw a ss t u d i e d m e a n w h i l e ，t h e e f f e c to fr e a c t i v ec o n d i t i o n ss u c ha sr e a c t i v et e m p e r a t u r ea n dt h ea m o u n to fc a t a l y s to i lt h e y i e l do fp r o d u c t sw e r ea l s oe x a m e di n t h i sp a p e r i ti ss h o w nt h a t ，t h ed o m i n a n tf a c t o ri s c o n j u g a t ee f f e c to fc h l o r i n ei nc h l o r o p h e n y l a n h y d r i d e t h ed i f f e r e n c eo ft h ep o s i t i o na n dt h e a m o u n to fc h l o r i n el e a dt ot h ed i f f e r e n c eo fr e a c t i v ec o n d i t i o n sa n dt h ed i f f i c u l td e g r e eo f t h o s er e a c t i o n s t h ea c t i v ei n t e r m e d i a t e sl e u c o - 5 - c h l o r o 一1 ，4 一d i h y d r o x y a n t h r a q u i n o n e ，l e u c o - 6 - c h l o r o 1 ，4 d i h y d r o x y a n t h r a q u i n o n e a n d l e u c o 5 ，6 ，7 ，8 - t e t r a c h l o r o 一1 ，4 - d i h y d r o x y a n t h r a q u i n o n e w e r e p r o d u c e db yr e d u c i n gr e a c t i o n i nt h o s er e a c t i o n s ，t h ee f f e c to fd i f f e r e n tr e d u c i n ga g e n t sa n d m e t h o d so nt h ey i e l do fp r o d u c t sw e r ei n v e s t i g a t e d f a r t h e r m o r e ，t h er e a c t i v ec o n d i t i o n sw e r e o p t i m i z e d 1 , 4 - b i s ( 2 一d i m e t h y l a m i n o ) e t h y l a m i n o 5 ，8 d i h y d r o x y a n t h r a q u i n o n e ，1 , 4 一b i s 2 一【( 2 一h y d r o x y e t h y l ) a m i n o e t h y l a m i n o 一5 ，8 一d i h y d r o x y a n t h - r a q u i n o n e ，1 , 4 一b i s ( 2 一d i m e t h y l a m i n o ) 一e t h y l a m i n o a n t h r a q u i n o n e a n d 1 ，4 - b i s 2 - 【( 2 - h y d r o x y e t h y l ) a m i n o e t h y l a m i n o a n t h r a q u i n o n ew e r es y n t h e s i z e d a l lt h o s ec o m p o u n d sa b o v ew e r ec h a r a c t e r i z e db yi ra n d1 h n m r ， e t c s o m eo fc o m p o u n d sw h i c hw e r es y n t h e s i z e di nt h i sp a p e rw e r et e s t e di nv i t r oa n t i t u m o r t e s t t h er e s u l t ss h o wt h a tt h e c o m p o u n d s1 , 4 - b i s ( 2 一d i m e t h y l a m i n o ) e t h y l a m i n o 】 - 5 , 8 - d i h y d r o x y a n t h r a q u i n o n e a n d 1 , 4 一b i s 2 【( 2 一h y d r o x y e t h y l ) a m i n o e t h y l a m i n o a n t h r a q u i n o n ee x h i b i tg o o de f f e c to ni n h i b i t i o no fv i t r oc a n c e rc e i l s t h er o u t e sa n dt e c h n i c so fs y n t h e s i so fa n t i t u m o rd r u g a q 4h a v e b e e nr e s e a r c h e di nt h i s p a p e r a l s o ，t h eh i i g hy i e l da n dh i g hp u r i t yo ft h ep r o d u c tw a so b t a i n e db yo p t i m i z e dr e a c t i v e c o n d i t i o n s a sar e s u l t ，as i m p l ea n dp r a c t i c a lr o u t ew a sp r o v i d e di nt h i sp a p e r k e y w o r d s ：a n t i t u m o r d r u gs y n t h e s i s a m i n o s u b s t i t u t e d a n t h r a q u i n o n e c h l o r o p h e n y l a n h y d r i d ec h l o r o h y d r u x y a n t h r a q u i n o n e l e u c o c h l o r o h y d r o x y a n t h r a q u i n o n e a n t i t u m o ra c t i v i t y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取 得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 墨盗堡兰盘望 或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 孰易 签字日期：矽刁年月矽日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 叁盗墨兰盘堂有关保留、使用学位论文 的规定。特授权墨盗堡墨太堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编， 以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子 文件。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 徘多 导师签名： 签字日期：御年f 月2 , q 日签字日期： 红哜 枷钾年月沙日 第一章文献综述 1 1 抗肿瘤药物及其发展 1 1 1 抗肿瘤药物简介 第一章文献综述 肿瘤是机体遗传和环境致癌因素以协同或序贯的方式，引起遗传物质d n a 损伤、突 变，同时伴随有多个癌基因激活和肿瘤抑制基因失活，使正常细胞不断增生、转化而形 成的新生物。根据肿瘤对人体的影响不同，我们可以把肿瘤分为良性肿瘤与恶性肿瘤 两大类。一般说来，良性肿瘤的瘤细胞在形态和功能上接近于相应组织的正常细胞。肿 瘤多呈缓慢、膨胀性生长，压迫周围的正常组织，可以形成包膜，所以分界清楚。这种 肿瘤在局部生长，产生压迫和阻塞等症状，但瘤细胞不会从原发部位脱落、转移到其他 部位而形成新的转移瘤。因此，良性肿瘤大多数可被完全切除而不复发，能完全治愈， 对人体危害较小，易于治疗，而且疗效一般比较好。而恶性肿瘤则不同，它的组织结构、 细胞形态与原正常组织差异较大，对机体的影响较大，治疗措施也较复杂，且效果还不 十分理想。 肿瘤的治疗是一项综合工程，需要手术、放射治疗、内科治疗相结合，才能达到提 高治愈率和改善病人生活质量的目的。用药物治疗癌症已有悠久的历史”1 。从2 0 世纪 4 0 年代到9 0 年代，抗癌药物的发展十分迅速。到现在已有7 0 多种药物应用于临床，有 十多种癌症可以用药物治疗。药物在癌症的综合治疗中发挥了越来越大的作用 3 4 3 0 常用的抗肿瘤药物目前一般分为六类，即烷化剂、抗代谢药、抗生素、植物药、激 素类和杂类。抗肿瘤药物的主要适应症是：对某些全身性肿瘤如白血病、绒毛膜上皮 癌、恶性淋巴瘤等作为首选的治疗方法，在确诊后应尽早开始应用；对多数常见肿瘤 如骨及软组织肉瘤、睾丸肿瘤、消化道癌、肺癌和乳腺癌等可在术后作为辅助或巩固治 疗，以处理可能存在的远处播散；对晚期肿瘤作为姑息治疗，以减轻病人的痛苦，延 长寿命；对某些表浅肿瘤如皮肤癌等可试行局部治疗，部分可以治愈。此外，多种抗 肿瘤药还具有免疫抑制作用，可用于治疗某些自体免疫性疾病，有暂时缓解症状的效果， 又可用于防止器官移植的排斥反应。 按其作用原理，抗肿瘤药亦可分为三类：直接作用于肿瘤细胞，特别是正处于增 殖期的肿瘤细胞的药物，如烷化剂、抗代谢药、抗生素、植物药和某些杂类药物。促 使癌细胞分化的药物，主要是性激素，如应用雌激素或雄激素治疗乳腺癌、应用雌激素 治疗前列腺癌，其作用主要不是杀伤癌细胞，而是促使细胞分化，从而使癌细胞失去分 裂的功能而死亡。近年来发现维生素甲类和干扰素也有促使细胞分化的作用。如维甲酸， 可通过诱导细胞分化和凋亡，使早幼粒细胞白血病得到缓解。有些药物可具有调动机 体内因的作用，如干扰素诱导剂和从酵母、菌类、地衣类以及某些中药中提取的多糖。 还有些药物具有防止转移的作用，但目前均尚处于实验阶段。 抗肿瘤药的不良反应主要有以下几方面：骨髓抑制：白细胞、血小板下降较明显， 可导致感染和出血，有的红细胞和血红蛋白下降；消化道反应：如食欲减退、恶心、 第章文献综述 呕吐、腹泻等：口腔粘膜反应：如口炎、咽炎、溃疡；脱发：有的药物可引起神 经系统毒性症状如周围神经炎等，有的药物可引起出血性膀胱炎：少数药物如阿霉素及 正定霉素对心肌有影响。此外，多数抗肿瘤药物均对机体免疫功能有一定影响，有的对 肾上腺皮质机能有抑制。 近年来，肿瘤生物治疗的进展，随着分子生物学技术的提高和对发病机制从细胞、 分子水平的进一步认识，已进入了一个全新时代。这些领域包括采用新型作用的药物和 疗法，如具有靶向性的表皮生长因子受体( e p i d e r m a lg r o w t hf a c t o rr e c e p t o r ，e g f r ) 阻断剂、针对某些特定细胞标志物的单克隆抗体、针对某些癌基因和癌的遗传学标志的 药物、抗肿瘤血管生成的药物、抗肿瘤疫苗、基因治疗等。它们的共同特点是：具有非 细胞毒性和靶向性；具有调节作用和细胞稳定性作用；毒性的作用谱和临床表现与现在 常用的细胞毒类药物有很大的区别；与常规治疗( 化疗、放疗) 合用有更好的疗效。 目前为了提高抗肿瘤药物的疗效，在实际应用时大多采用合并用药，例如同时或序 贯应用几种不同类型、毒性不相重复和互不交叉耐药的抗肿瘤药。在给药途径方面也有 不少进展，除一般常用的口服、肌内注射、静脉注射、腔内给药外，在某些情况下还可 以采用动脉注射、滴注、腹主动脉阻断给药或分离灌注；对某些表浅肿瘤也可采用局部 用药。在治疗策略上也有了一定进步，如重视肿瘤细胞的数量，序贯、交替两组以上互 不交叉耐药的化疗方案及解救治疗等。 1 1 2 抗肿瘤药物研发动态 抗肿瘤药物研究与开发原主要以核酸及其成份为靶的。但近数十年来，随着分子医 学包括分子细胞学、分子生物学、分子遗传学、分子肿瘤学、分子免疫学等学科的发展， 人们已对肿瘤发生机制及抗肿瘤药物作用有了更为深入的了解，其结果不仅孕育了肿瘤 基因疗法和免疫疗法，而且肿瘤化疗药物的作用靶的亦因此大大增加，为更有效地发现 抗肿瘤新药、进而通过化疗或联合化疗及综合疗法提高肿瘤治疗效果创造了有利条件。 近年国外抗肿瘤药物研究与开发的主要动态有： ( 1 ) 通过结构改造开发抗肿瘤新药继续获得重大进展 对已有药物进行构效关系研究进而有目的地进行结构改造是药物研究与开发风险 小、成功率高的一个通法。抗肿瘤药物研究与开发亦不例外。抗代谢药吉西他滨 ( g e m c i t a b i n e g e m z a r ) 和烷化剂奥沙利铂( o x a l i p l a t i n e 1 0 x a t i n ) 分属阿糖胞苷 和顺铂衍生物，卡培他滨( c a p e c i t a b i n e x e l o d a ) 则为依据氟尿嘧啶代谢途径而定向 设计的一个氟尿嘧啶前体药物。酶作用更强、更专一且能口服的第三代芳香酶抑制剂的 问世实际上也是建立在大量构效关系研究基础上的，其中阿那曲唑 ( a n a s t r o z o l e a r i m i d e x ) 和来曲唑( 1 e t r o z 0 1 e f e m a r a ) 已经上市，临床试验结果表 明它们的疗效至少与甲地孕酮相当。 ( 2 ) 植物有效成份的研究与先导作用继续得到充分重视6 1 从植物获取有效成份并以此为先导化合物是抗肿瘤药物研究与丌发的重要途径之 2 第一章文献综述 一。自太平洋紫杉醇提取物紫杉醇上市后，现其半合成衍生物多西他赛 ( d o c e t a x e l t a x o t e r e ) 也已在大多主要国家获得批准，并正在进行更多有关适应症的 临床试验。植物性抗肿瘤药物研究的另一大热点是喜树碱衍生物。喜树碱为喜树提取物， 其本身具有抗肿瘤活性，唯毒性大而未能在国外最终得到临床应用。然它的半合成衍生 物伊立替康( i r i n o t e c a n c a m p t o 、t o p o t e c i n ) 和拓扑替康( t o p o t e c a n h y c a m t i n ) 不 仅克服了此缺陷，且抗肿瘤作用更强、抗瘤谱更广，抗肿瘤药物亦因此两药的上市而有 了一类新颖的拓扑异构酶i 抑制剂。除伊立替康和拓扑替康外，现在i i 每床开发中的喜树 碱衍生物还有s u p e r g e n 公司的r u b i t e c a n ( c a m p t o g e n ) 、p h a r m a c i a u p j o h n 公司的 n s c 一6 0 3 7 0 1 、g l a x ow e l l c o m 公司的g c 一2 1 1 、a d r i a 公司的9 一a c 等。l 临床前数据表明这 些药物均具广谱、强效特性，其中r u b i t e c a n 口服有效，已在i i 期临床中能使胰腺癌患 者达到迄今报道的最佳存活率。 ( 3 ) 新颖作用机制的抗肿瘤药物的开发不断取得突破 除紫杉烷类微管解聚抑制剂和喜树碱类拓朴异构酶i 抑制剂已经得到临床应用之 外，胸苷酸合成酶抑制剂、光动力学治疗药物、生物还原剂、癌细胞分化诱导剂、肿瘤 多药耐药性逆转剂和基质金属蛋白酶抑制剂等亦已或即将问世。 胸苷酸合成酶抑制剂 胸苷酸合成酶抑制剂虽仍属抗代谢药范畴，且以往也知氟尿嘧啶等亦能抑制胸苷酸 合成酶，但后者的作用并无选择性。而雷替曲塞( r a l t i t r e x e d t o 叫d e x ) 却可在分子 水平高度专一性地直接抑制胸苷酸合成酸，临床对照试验结果已确认其对结肠直肠癌一 线治疗的疗效显著优于氟尿嘧啶，毒、副作用也大为降低。雷替曲塞是业已上市的第一 个选择性胸苷酸合成酶抑制剂。除雷替曲塞已上市外，现在临床开发中的胸苷酸合成酶 抑制剂还有l 订1 y 公司的l y 2 3 1 5 1 4 、a g o u r o n 公司的a g 3 3 7 和t h y m i t a q ( a g 3 3 7 ) 、g l a x o w e l l c o m e 公司的b w l 8 4 3 u 8 9 等。从已公开的资料看，a g 3 3 7 似在上述诸药中更为突出一 些：i i 期临床试验结果表明它对头颈部肿瘤、前列腺癌、胰腺癌、肝癌、结肠癌和非小 细胞肺癌等有效，尤以对头劲部肿瘤和肝癌的疗效最佳。前者在可评价的1 9 例中出现4 例部分缓解和2 例完全缓解，后者在1 8 例中见2 例部分缓解，另有2 例肿瘤缩小到可 以手术切除。该药治疗剂量的主要毒性为骨髓抑制和粘膜炎。a g 3 3 7 对此两适应症的关 键性l 临床试验正在美国进行，有关结果值得关注。 光动力学治疗药物 光动力学治疗药物实际上指可被肿瘤组织有选择性地摄入的光敏剂，其治疗过程通 常分为两个步骤：先静脉注射或口服药物，使之经一定时间输运后能够富集于肿瘤组织， 然后再以一特定装置用适宜其吸收的波长的激光辐照瘤区，药物被激活后产生活性氧而 杀灭癌细胞，由此达到肿瘤治疗的目的。光动力学治疗药物及其疗法的研究早在七十年 代即已有报道，然因当时所用试验物质均为复杂的卟琳混合物，致使研究工作难以深入。 直到1 9 9 3 年加拿大q u a d r al o g i ct e c h n o l o g i e s 公司推出一个有一定化学组成且组份 相对简单的卟吩姆钠( p o r f i m e r s o d i t i m p h o t o f r i n ) ，光动力学治疗药物及其疗法才正 式走上临床，肿瘤治疗也因此又有了种新的有效的治疗方法。因该药不能及时从体内 第一章文献综述 清除，加之其被肿瘤组织选择性摄入的比率不高，故有皮肤光敏毒性且在治疗后仍可持 续4 周之久。为有效克服上述缺陷，目前临床上正在全力开发第二代光动力学治疗药物 如d e p r e n y lu s a 公司的5 - a l a ( 5 - 氨基乙酰丙酸) 等。5 - a l a 实为前体药物，它可富集 于肿瘤组织并在那里转化成光敏剂原卟琳i x 。当后者在给药后4 6 小时达到峰浓度时 以激光激活，其便会产生肿瘤杀灭作用。由于原卟琳i x 的存在不超过2 4 小时，所以光 毒性很低。该药口服试用于口腔癌和外涂试用于浅表上皮皮肤癌的有效率几近1 0 0 ，临 床应用潜力良好。 生物还原剂 生物还原剂本身没有或只有很低的细胞毒活性，但在体内乏氧条件下却能通过生物 还原反应而生成具有相当细胞毒作用的还原产物。生物还原剂与化疗药物或放疗方案合 用具有加和及协同作用，因此其亦被认为是一种化疗或放疗增敏或增效剂。这些药物经 过二十多年的研究探索，目前已有几个药物进入了临床后期开发阶段，其中替拉扎明 ( t i r a p a z a m i n e t i r a z o n e ) 很可能成为正式获准上市的第一个此类药物。该药由 s a n o f i 公司开发，在体内可经细胞色素p 4 5 0 还原酶还原激活，生成单电子、具氧化性 的自由基还原产物，后者再通过吸引d n a 碱基上的氢而导致d n a 链断裂。临床试验表明， 该药与顺铂或紫杉醇并用显现高度协同作用，临床应用及市场前景良好。 癌细胞分化诱导剂 维a 酸类化合物具有癌细胞分化诱导作用，但它们对实体瘤一般是无效的。而 j o h n s o n & j o h n s o n 公司的一个咪唑衍生物利阿唑( 1 i a r o z o l e ) 却亦已被研究证实可通 过抑制细胞色素p 4 5 0 酶系的氧化还原活性而减少依赖此酶系的内源性维a 酸的破坏， 提高细胞内维a 酸的水平、增强维a 酸对组织分化的促进作用和抗增生功效。临床试验 结果表明，其对前列腺癌、尤其是耐激素治疗的难治性前列腺癌有效，且疗效和生活质 量改善等均优于环丙孕酮，对体内雄激素水平则无影响，副作用仅主要为皮肤毒性，但 只有5 不到的用药者症状比较严重。 肿瘤多药耐药性逆转剂 多药耐药性是造成肿瘤化疗失败的主要原因，故为临床肿瘤学亟待解决的问题之 一。肿瘤多药耐药性的发生机制十分复杂，其中多药耐药基因编码的p _ 糖蛋白过度表达 己被认为是产生肿瘤多药耐药性的主要机制之一。以p 一糖蛋白过度表达为作用靶的，目 前已有一些肿瘤多药耐药性逆转剂正在进行l 临床研究，其中尤以n o r v a t i s 公司的环孢 素a 衍生物s d z p s c 一8 3 3 的药、毒理性质较佳，进展也最快。除p 一糖蛋白外，“多药耐 药相关蛋白”和“肺耐药蛋白”亦已被发现是导致肿瘤细胞药物外排增多和滞留减少进 而产生多药耐药性的主要机制，其中前者多与p 一糖蛋白介导的多药耐药机制并存，而后 者似往往自成一类多药耐药现象。v e r t e x 公司的v x 一8 5 3 口服有效，它已经体外实验证 实可同时强力抑制p 一糖蛋白和多药耐药相关蛋白，现正在对耐阿霉素治疗者进行i i 期 l 临床试验，有关结果值得关注。 基质金属蛋白酶抑制剂 基质金属蛋白酶是一族内蛋白酶，其功能是降解原蛋白及蛋白多糖( 帮助构成胞外 基质，形成组织) ，并为新细胞生长提供空间。基质会属蛋白酶在胎儿形成、排卵、创 第一章文献综述 伤愈合中起着重要的作用，但若它们产生过多或不适时地出现，则也会分解胞外基质， 由此与一系列疾病的病理过程发生联系，如在肿瘤中能破坏周围正常组织的基质结构而 便于肿瘤增殖，导致周围组织结构松弛而利于肿瘤细胞转移，能够为肿瘤增殖和转移提 供新生血管的生长空间等。基质金属蛋白酶的上述作用表明其与肿瘤原位生长、扩散和 转移有关，而抑制它则可使癌细胞增殖受阻并维持在一种相对不活动的状态。基质金属 蛋白酶抑制剂的作用机制预示着其很可能对所有癌种都有效，且同时具有抗肿瘤、抗肿 瘤转移、与其它化疗或放疗方案有加和或协同作用等特点，因而成为目前抗肿瘤药物研 究与开发中倍受关注的一大热点。 基质金属蛋白酶抑制剂迄今尚无上市记录，临床研究中的药物则有b r i t i s h b i o t e c h 公司的马立马司他( m a r i m a s t a t ) 和b a y e r 公司的b a y l 2 9 5 6 6 、a g o u r o n 公司 的a g 3 3 4 0 等。其中前者对非小细胞肺癌、胰腺癌、乳腺癌的临床试验正处于期后期 阶段，安全性、有效性己得到一定程度的确认。b a y l 2 - 9 5 6 6 和a g 3 3 4 0 的一些适应症研 究最近亦己进入了期临床试验，且在先前发现它们的副作用表现与马立马司他有所不 同：a g 3 3 4 0 虽可致患者肩关节痛，但能随剂量减少而减弱；b a y l 2 - 9 5 6 6 则似无此副作 用，然观察到转氨酶水平有轻度和可逆性的升高及轻度血小板减少。仅就副作用谱的不 同而言也能提供l 临床用药更大的选择性，更何况基质金属蛋白酶抑制剂尚是一个市场容 量无限的空白点，关注并重视此两药今后的动态应是具有充分理由的。 ( 4 ) 肿瘤治疗用生物药物研究与开发继续获得重大突破 除干扰素、白介素一2 等基因重组药物已用于某些癌种治疗外，现肿瘤治疗用单克隆 抗体亦己随c e n t o c o r 公司的m a b1 7 一i a p a n o r e x 、i d e cp h a r m a 公司的r i t u x i m a b m a b t h e r a 和r o c h e 公司的t r a s t u z u m a b h e r c e p t i n 等在欧美的相继获准上市而正式走上了 临床应用阶段，其中后者还开创了肿瘤特异性遗传学疗法之先河。另外肿瘤疫苗研究也 已取得实质性进展。如r i b ii m m u n o c h e m 公司的黑素瘤疫苗m e l a c i n e ，1 9 9 7 年年中已 在加拿大提请批准，而b r i s t o l m y e r ss q u i b b 公司的g m k 疫苗则在i i i 期i 临床试验中 显现可延长已手术切除黑素瘤的患者的存活期并使治愈率提高2 0 9 6 ，i m c l o n es y s t e m 公 司的b e c 一2 亦已进入对小细胞肺癌的i 期试验。肿瘤治疗用单克隆抗体和疫苗具有作用 专一、预期毒副作用低的特点，故是当今抗肿瘤药物研究与开发的又一大热点。 ( 5 ) 基础研究的深入导致抗肿瘤药物开发的新靶的不断涌现”1 。 随着细胞及分子生物学等学科的发展，人们己对肿瘤发病及其病理过程有了更为深 入的了解，有关肿瘤控制的潜在新靶的不断涌现，从而为更有效地开发抗肿瘤药物提供 了新的途径和希望。现在致力于开发的作用于新靶的药物类别主要有抗血管生成药物、 反义药物、蛋白激酶c 抑制剂、癌基因抑制剂、细胞凋亡激动剂和端粒酶抑制剂等，其 中前三个类别中已各有一些药物进入了临床试验。 ( 6 ) 肿瘤治疗辅助用药的研究与应用开始受到广泛注意 肿瘤化疗因缺乏细胞特异性，通常毒副反应严重且频繁，其结果不仅影响患者的生 5 第一章文献综述 存质量，对治疗本身能否继续下去也是一大制约因素。继集落刺激因子类药物和5 一羟色 胺受体拮抗剂分别成功地应用于临床升白和止吐之后，1 9 9 8 年白介素一l l 亦己在美国首 次上市，用作预防肿瘤化疗所致的血小板下降。更为重要的是，有关肿瘤恶病质和细胞 保护剂的研究也已开始受到广泛注意，其中如右雷佐生( d e x r a z o x a n e ) 预防蒽环类抗 肿瘤药物所致心毒性、氨磷汀( a m i f o s t i n e ) 预防顺铂引起的神经毒性、耳毒性、肾毒 性和骨髓毒性的作用，已得到相当数量临床试验的确认。 1 2 生物还原药物简介 自1 9 5 3 年英国的g r a y 等首先提出“氧效应”的概念以来，已有相当的证据表明人 体肿瘤中乏氧细胞的存在，其放射敏感性只有有氧细胞的i 3 ，因此乏氧细胞的这种抗射 线性己成为肿瘤放疗的难题之一。乏氧细胞存在于氧合良好的组织和坏死区域之间的表 面，这种肿瘤组织内的乏氧细胞一般称为慢性乏氧细胞；当试验需要采用人为方法如机 械方式阻断或减慢血流，使原来供氧充分的那些细胞乏氧，或在离体试验通氮使细胞乏 氧即称为急性乏氧。 选择性乏氧细胞毒剂”4 1 又称生物还原药( b i o r e d u c t i v ed r u g s ，简称b d s ) ，是指 “无毒”的前药，在乏氧环境里被有关的还原酶代谢为细胞毒剂的一类制剂。这一过程 是可逆的。b d s 具有乏氧选择性细胞毒作用，可选择性地杀死肿瘤的乏氧细胞，对正常 细胞无毒或低毒，是针对乏氧细胞的新型靶向抗癌药物，被认为是目前最有前景的抗癌 药物种类之一，是当前国际抗癌药物研究的主要热点领域之一。 英国、美国、新西兰是研究b d s 的主要国家，英国医学研究会的p a t t e r s o ua v 、曼 彻斯特大学的s a u n d e r s m p 教授等对药理和应用方面进行了较系统的研究。奥克兰大学 药学院的w i i s o n w r 的教授、斯坦福大学的s i i m b g 教授等对b d s 引起的d n a 损伤、乏氧 选择还原化学、b d s 药理和作用机制等作了细致的研究。他们已经证明体瘤组织中存在 乏氧细胞，由于它的供血不足、氧压低，致使其对化疗等均不敏感，对多种抗癌治疗抗 拒。更为严重的是，当富氧癌细胞用放疗和常规化疗杀灭后，原有的乏氧细胞会使肿瘤 重新生长为恶性度更高的对治疗更为抗拒性的肿瘤。生物还原性药物作用途径有两条。 首先，特异性或利用乏氧方式激活药物，使之产生细胞毒代谢物，杀死乏氧细胞；其次，利 用不同细胞类型还原酶水平的差别使抗癌药作用于特定的人肿瘤。 大量研究证明，b d s 是通过细胞内还原酶作用，在乏氧状况下发生单电子或双电子 还原生成具有细胞毒的还原产物，引起单链和双链断裂，染色体畸变或引起交联而杀死 肿瘤细胞。因氧化还原电位比氧低，b d s 只在乏氧条件下被还原酶活化发生生物还原变 为细胞毒。其在正常细胞中因氧压高而不被还原酶活化，因此对正常细胞毒性小或无毒。 基于b d s 突出的抗癌性和独特的作用机理，同时，随着对其药理、作用机理、对损 伤以及乏氧问题研究的日益深入，开展b d s 的设计、合成及活性评价和筛选工作具有非 常重要的意义。对于b d s 设计问题，奥克兰大学的d e n n yw a 教授曾提出设计模型9 1 ，从 作用和传递机制角度把b d s 分为三部分即：引发物( t r i g g e r ) 、连接机制( 1 i n k e r m e c h a n i s m ) 和效应物( e f f e c t o r ) 。 6 第一章文献综述 图卜ib d s 设计模型 f i g 1 1d e s i g nm o d e lo fb d s 对引发物要求：其还原作用能被自由氧抑制；能被特定还原酶活化；当被肿瘤特异 酶活化时有高选择性；当被放射活化时还原收率高。对效应物要求：具有高效、广谱的 细胞杀灭能力和旁观效应( s u b s t a n t i a lb y s t a n d e re f f e c t ) 。对连接机制要求：对效 应物有高度减活作用，在还原时对引发物有快速活化作用。曼彻斯特大学s t r a t f o r di 提出乏氧条件下还原的类似过程“： 图1 - 2 乏氧条件f 还原过程图 f i g i - 2t h ep r o c e s so fr e d u c t i o no i lh y p o x i cc o n d i t i o n 一个好的b d s ，必须具有在人体组织内良好的渗透能力( 以实现向乏氧细胞中的传 播) 、对乏氧条件和还原酶的敏感性( 便于在乏氧条件下被生物还原为细胞毒活性物) 以及活性物分子与前体药物分子高的乏氧细胞毒比( h c r ) 。 目前发展的b d s 主要有四类“：醌类化合物一一以吲哚核为基础，包括丝裂霉素c 及其类似物；芳香族n 一氧化合物，如t p z ；脂肪族n 一氧化合物，如a q 4 n ；硝基杂环化 合物，如s n 2 3 8 6 2 。 近期研究表明，含有烷基侧链的胺n 一氧化合物是一类低毒b d s ，在乏氧条件下被酶 还原活化生成带正电荷的碱性胺分子，从而对d n a 产生强亲合性。其优点为：脂肪n 一 氧化物在乏氧条件下容易进行代谢还原，代谢还原容易被氧抑制；前体结构中胺n 上的 正电荷被氧屏蔽，对d n a 的亲合性低，被正常细胞溶酶体的吸收少，有利于药物向乏氧 细胞扩散。脂肪n 一氧化物为b d s 分子设计提供了一类良好的结构单元。 1 3 蒽醌衍生物作为抗癌药物的应用与发展 蒽醌类化合物被广泛的应用于染料和颜料、光学器件、热敏性材料和电子材料，而 且还可以作为治疗多种疾病的药用试剂，尤其在抗肿瘤药物方面有着深入的应用。 现代药理研究证明“。，葸醌类化合物具有很强的生物活性及药理作用1 。其主要 有止血作用：蒽醌类化合物能促进血小板生成，明显增加纤维蛋白原，使凝血时间缩 短，降低毛细血管通透性，改善血管脆性，使血管的收缩活性增加，因此能促进血液凝 固。抗菌作用“5 ：蒽醌类化合物对多种细菌均有不同程度的抑制作用，其中以葡萄 球菌、链球菌最敏感，痢疾杆菌、白喉杆菌、枯草杆菌及伤寒杆菌等也较敏感。抑菌机 理主要是抑制菌体糖及代谢中间产物的氧化和脱氢，并能抑制蛋白和核酸的合成，因此 可避免临床上某些抗菌素的毒副反应及耐药性。泻下作用：结合型葸醌甙类因糖基的 保护，大部分未经吸收直接到达大肠，在肠内被细菌酶分解成甙元和糖。甙元刺激大肠 第一章文献综述 粘膜，并抑制钠离子从肠腔吸收，使大肠内水分增加，蠕动亢进而致泻。利尿作用： 蒽醌类化合物能使尿量增加，并促进输尿管的蠕动，尿中钠钾亦明显增加，而产生利尿 降压作用。其作用是通过减少肠道氨基酸的重吸收，抑制肝肾组织中尿素的合成，提高 血中游离必需氨基酸浓度，利于体内尿素氮合成体蛋白和抑制肌蛋白的分解，以及增加 尿素和肌酐的排泄来完成的。此外，随着基础理论的研究不断深入，为葸醌类化合物的 临床应用提供了理论依据。含葸醌类化合物的中药制剂在临床上的应用“”已涉及到诸多 疾病的治疗，如可治疗冠心病、粘膜溃疡、淋巴结核、烧烫伤、慢性胃炎、急性胆囊炎、 伤骨科疾病、急性脑血管病等危急重症及杂病。 从植物中提取的葸醌衍生物很多已被证实具有抗肿瘤作用。它们是一类广泛分布于 植物界的色素，也是许多中草药中的有效成份n “。 被证实具有多种药用价值的芦荟其主要成分即为蒽醌衍生物。芦荟“”是一种多年生 百合科多肉汁的草本植物，含上百种有效成分，能医治多种疾病，是一种集医药、食用、 美容和观赏于一体的重要经济植物，以其独特的功效和广泛的用途受到全世界的重视。 它不仅具有调节机体免疫力、抗肿瘤、防辐射的作用，还具有促进伤口愈合、抗病毒、 抗真菌等功效。芦荟药用成分及作用大量的研究报道表明，芦荟含多种药用成分，芦荟 的叶、花、根都有药用价值。其化学成分包括碳水化合物，葸醌类化合物，酶( 多肽) 和 氨基酸，维生素和甾族化合物以其他化合物。其中主要是葸醌类物质( 黄色液汁) 和糖 类。前者主要含芦荟素、高那特芦荟素、芦荟大黄素、芦荟宁、芦荟苦素、芦荟霉素、 芦荟吗喃素、芦荟乌辛、芦荟熊果甙、芦荟沙波宁、芦荟克酊a b 等2 6 种有效成分。 苏联药学者早在6 0 年代就将芦荟提取物用于晚期癌症治疗，并观察了各部位的肿 瘤，如食管癌、胃癌、肠癌、乳腺癌、皮肤癌、腭癌和唇米膜癌及一期的女性生殖 器癌。发现使用芦荟提取物注射治疗可产生全身刺激作用，减慢肿瘤的发展，改善病人 的全身状况”。另外芦荟具有一项别的药物所没有的功能，即可加强镇痛，增强人体自 愈力，促进新陈代谢，加速正常细胞的活力。因此对癌细胞有抑制作用。近期研究进一 步证明，芦荟有显著的抗癌、抗辐射作用。在1 9 6 1 年也有研究证实了芦荟提取成分对注 射了癌细胞的小鼠肿瘤生长有显著抑制作用，并把它命名为“阿劳米嚷”( a l o m i c i n ) 。 传统的化疗药物在杀死肿瘤细胞的同时，无选择地杀伤正常细胞，特别是造血组织细胞， 常常导致机体发生严重并发症。而芦荟为无毒性物质，且在体内无蓄积毒性。芦荟含葸 醌类化合物的种类和数量，因品种，栽培条件，收获时期不同有较大的变动，特别在不 同的品种之间存在较大的差异，其中主要的活性成分是羟基葸醌类衍生物。谢光麟等以 l 9 2 9 ，m e t h a ，y 9 9 ，g m 8 0 3 为靶细胞测芦荟葸醌类衍生物的杀伤活性，得知芦荟葸醌类 衍生物在0 3 m g l 浓度下对l 9 2 9 细胞杀伤活性仍达5 0 以上，2 5 m g l 时对m e t h a 、g m8 0 3 细胞杀伤活性达5 0 以上，对动物肿瘤细胞和人类肿瘤细胞均有很强的杀伤作用。朱坤 杰等采用e l i s a 法对荷瘤小鼠血清白介素一2 含量的影响进行实验，证实木立芦荟能显著 提高小鼠血清i l 一2 水平，具有抗肿瘤作用。据姚利等报道，中国芦荟醇提取物抗肿瘤作 用结果表明，用芦荟醇提取物灌胃4 0 0 r a g k g 、l o o m g k g ，对e s c 实体瘤的抑瘤率分别 为5 7 1 和5 0 1 ( p 0 0 5 ) ：腹腔注射芦荟醇提取物4 0 0 m g k g 、l o o m g k g ，对实体瘤( s 1 8 0 ) 抑制率分别为3 6 0 9 6 及3 2 0 9 6 ( p 0 0 5 ) 。腹腔注射芦荟醇提取物l o o r a g k g ，对黑 8 第一章文献综述 色素瘤( b 1 6 ) 的抑制率为5 8 3 ( p o 0 5 ) ，灌胃及腹腔注射芦荟醇提取物4 0 0 m g k g 。对 h e p s 抑瘤率均为4 0 0 9 6 。对于腹水型h e p s a ，腹腔注射芦荟醇提取物4 0 0 m g k g 能显著延 长小鼠生存时间( p o 0 0 1 ) ，其中有2 1 0 d 鼠生存6 0 d 以上。实验证明，芦荟提取物对 h e p s 、e s c 、s 一1 8 0 及黑色素瘤b 1 6 等移植性肿瘤均有效，而对腹水瘤中仅腹腔注射对 h e p s a 有效。从芦荟醇提取物中得到的芦荟苦素( m o e s i n ) 按2 0 0 m e k s 、5 0 r a g k s 灌胃 或腹腔注