【毕业学位论文】（Word原稿）荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究

兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 第一章 文献综述 性氧与癌症治疗 症的化学治疗 癌症（ 亦称恶性肿瘤（ 是由于控制细胞生长增殖机制的失常而引起的疾病。癌细胞除了生长失控外，还会局部侵入周围的正常组织甚至经过体内循环系统或淋巴系统转移到身体其它部位。癌症已严重地威胁着人类的健康，成为人类死亡的主要原因之一。癌症可以经手术切除、化学治疗、放射线治疗、免疫治疗、单克隆抗体治疗或其他方法治疗，但无论是化疗、手术或放疗都是对身体造成极大的伤害，并且癌症在发生恶性 转移后，无论是哪种方式都是很难彻底治愈。 化学治疗有时也叫“胞毒疗法”，是癌症治疗的主要手段之一，是一种利用化学药物杀死肿瘤细胞、抑制肿瘤细胞生长繁殖的治疗方式。但是，化疗药物是一类细胞毒类物质，在有效杀死癌细胞的同时会不同程度的损伤正常细胞，导致一系列的毒副反应产生。 理想的化学治疗药物应 该是仅仅选择性地针对 癌细胞 ，而 对正常细胞无 任何 毒副反应 ，然而这种药物实际并不存在。癌症药物研究者都在极力寻找一些具有一定选择性的化疗药物。 胞内活性氧的来源及其作用 活性氧（ 一系列化学性质活 泼、氧化能力强的含氧物质的总称。它是由氧直接或间接转变而来的氧的自由基或非自由基衍生物。生物体产生的 分为自由基型和非自由基型两类。自由基型要包括超氧阴离子（ ）、羟基自由基（ 、烷氧自由基（ 、过氧自由基（ 和巯基过氧自由基（ ，非自由基型 要有过氧化氢（ 有机氢过氧化物（ 次氯酸（ 臭氧（ 单线态（ 根据其生理作用，一氧化氮（ 过氧亚硝基（ 时也被称为 非自由基 够氧化其它组分或被转变成自由基 1。 容易产生自由基，进而引起机体的氧化性损伤。 研究表明， 与了生物体的各种正常和病理的生理过程，而且已有大量的证据表明 严重威胁人类健康的各种疾病如：心血管疾病、神经退行性病、癌症、糖尿病及炎症等疾病中扮演着很重要的角色。但是在癌症生物学中，被广泛研究且与癌症密切相关的 2-、 了阐述各种疾病的发病 机制，寻求更有效地治疗兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 措施，大量的研究探讨了 来源及其对生物体系的影响。 导致生物体损伤的 外源性和内源性之分（ 外源性 离子辐射、化学和环境毒性物质、细胞因子和药物治疗试剂刺激产生 2；内源性的 正常生理条件下主要有以下几个来源：线粒体呼吸链、化酶、内质网和其它一些酶类如细胞色素 嘌呤氧化酶和环氧合酶等。 图 细胞内 源及其作用 14 一般认为胞内产生的 是一种非透膜性的 线粒体内很快会被 2一种膜渗透性的 可以自由的穿过生物膜。 存在下，通过芬顿反应生成非常活泼的 够直接引起细胞损伤或参与一些重要的细胞信号事件。例如，引起细胞膜脂质损伤，造成伤导致突变、 裂和基因不稳定，通过氧化、肽键断裂和交联修饰蛋白而影响蛋白的定位、相互作用及酶的活性。 胞内氧化还原状态的调节 在正常的生理条件下， 细胞能够通过强有力的抗氧化剂体系将细胞内的 止细胞受到损伤。这种抗氧化剂防御体系主要由一些非酶类和酶类抗氧化剂组成。 非酶类分子主要有维生素 A、维生素 C、维生素 E、谷胱甘肽（ 黄酮类化合物等。抗氧化剂酶主要包括：超氧化物歧化酶（ 过氧化氢酶兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 （ 过氧还蛋白（ 谷胱甘肽过氧化物酶（ 谷胱甘肽 硫氧还蛋白（ 系和谷胱甘肽（ 系等。 泛存在于动植物和微生物中，是生物体内最丰富的非蛋白巯基化合物 之一，具有还原型（ 氧化型（ 种形态。生物体内主要存在并起主要作用的是 维持细胞内氧化还原动态平衡中起着重要的作用。作为直接的 除剂，直接和 、 1应，也可以作为 化亲电试剂加成的辅助底物，还能够保护体内重要酶蛋白巯基不被氧化失活，有利于酶活性的发挥。此外， 比率可作为细胞内氧化还原缓冲能力的评价标准 3。 超氧化物歧化酶（ 以铜（ 、锌（ 、锰（ 为辅助因子的金属酶类，广泛地存在于真核和原核细胞中，催化 歧化为 应式 1）。过氧化氢酶（ 主要存在于细胞质和过氧化物酶体中 4， 能够催化 解为 应式 2）。硫氧还蛋白过氧化物酶（ 够催化 原（反应式 4） 5。 图 胞内氧化还原体系 谷胱甘肽体系包括： 原酶（ 反应式 3）。够将蛋白中的二硫键（ 原为二巯基（ 保护细胞免受氧化应激的损伤； 存在下，能够催化 过氧化物的分解； 够将氧化型谷胱甘肽（ 原为还原型 复各种体系消耗的 于细胞内 活性，在生理条件下谷胱甘肽基本上是以其还原态的形式存在； 化了 各种 外源性或内源性的亲电性分子的加合，兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 从而阻止了这些分子产生的毒性，是一种在多种肿瘤细胞中过量表达的解毒酶。 硫氧还蛋白体系由 成（反应式 5），根据其生理功能，一般被描述为蛋白质二硫键还原酶，是生物体内及其重要的氧化还原调节体系； 够将许多蛋白中的二硫键还原为巯基，从而维持了它们正常的生理功能，而自身被氧化失活，氧化态的 过 供的电子，由 递至 活性位点，被还原为其还原态。 细胞的氧化应激 细胞氧化应激是细胞内活性氧（ 产生和消除失衡的一种状态。细胞内 产生过量或者清除受阻都会导致氧化应激的产生，从而引起了生物大分子、细胞和组织的氧化性损伤。过量的 引发细胞毒性和致命的链反应，引起维持细胞完整性和存活的结构的氧化和失去功能。 大量的研究表明，癌细胞内的 平比正常细胞更高，存在着一种氧化应激的状态。许多在培养中的恶性肿瘤细胞系产生高水平的 道 各种组织的肿瘤细胞系都连续地产生大量的 们观察到，经过 4 小时后肿瘤细胞积累产生的 与通过佛波酯触发的相似数目的中性粒细胞产生的 相当。在体外观察到的癌细胞内 增加在体内也得到了证实，例如，在刚从患者摘取的慢性淋巴白血病细胞中，其 水平比正常淋巴细胞高，这种现象也在 巴瘤患者和毛细胞白血病病人的 B 淋巴细胞中被发现 7。但是对于实体瘤来说，由于实验方法的不 足，很难在体内证明这种 提高，以至于大多数研究者研究的是氧化性损伤水平而不是 产生。而且这些研究已经显示，各种致癌物都能够诱导人类或者动物细胞的氧化性损伤水平的增加。值得注意的是，大多数重要的致癌物和不健康的行为都诱导了生物体氧化应激的产生，包括化学致癌物、紫外辐射、癌症相关的病毒或细菌、炎症、酒精、抽烟和肥胖。现在认为衰老是大多数癌症的主要风险因子，而氧化应激是衰老过程中最重要的偶然性因素 8。 癌细胞高水平的 癌症发展中起着重要的作用 7, 9。 够诱导细胞的恶性转变，但是肿瘤细胞的恶性表现型也可通过降低 水平得以逆转 10。例如，在正常的 维母细胞中表达 生体系 致细胞具有形成肿瘤的恶性特征，这些转变致使细胞的 平增加了 10 倍左右。然而当在转染细胞中表达过氧化氢酶（清除 ， 细胞似乎又恢复到了正常状态，生长速率正常化，在无胸腺的小鼠中也不产生肿瘤 10。此外， 经被显示参与了与致癌作用相关的多种事件。 大多数研究者认为，癌症是一种基因疾病，它是由控制细胞增殖、死亡和遗传不稳定性的多种基因突变所引起的 11。人们已经接受这样的观点，为了变成恶兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 性癌细胞，癌细胞必须发展一些 获得性的能力：增加的细胞增殖、凋亡阻滞、细胞的无限增殖、增加的血管生成、入侵和转移，基因的不稳定性被认为是获得这些能力关键因素 12。大量的实验数据表明，细胞内 度的增加能够解释癌症的这六个特征，例如，增加的 够通过芬顿反应产生羟基自由基导致损伤、突变和基因不稳定性 13；一些研究也已经证明 了 有诱导细胞的增殖 14、凋亡阻滞 15、增加的血管生成 16 以及入侵和转移能力 17，因为这些研究显示增加 毒酶的水平能够减少细胞增殖、促进凋亡并且能抑制入侵、转移和血管生成。总之，癌细胞内高水平的 致产生了一种更高的氧化应激状态，这种氧化应激状态可被很多致癌物进一步诱导产生，并且在癌症的发展中起着很重要的作用。 性氧在癌症治疗中的应用 癌细胞固有的氧化应激可以在癌症治疗上得以应用。 为 ,许多化疗试剂和离子辐射通过自由基的产生导致不可逆的细胞损伤，进而杀死癌细胞，并且癌细胞中过量的 生可能会严重消耗细胞内的 其它抗氧化剂。他们进一步提出这样一种癌症治疗策略：运用抗氧化剂抑制剂或者 9。因为癌细 胞产生了高水平的 于较高氧化应激的状态；所以和正常细胞相比，其更加依赖于各种抗氧化剂酶和其它抗氧化剂体系（还原能力），以便能够适应自身的这种更高的氧化应激状态。如果抑制抗氧化剂酶或者加入外源性的 细胞将会比正常细胞产生更严重的损伤。 人的研究支持了这种假说，他们的 研究表明人类白血病细胞和卵巢癌细胞均比正常细胞对 制剂 2 2加敏感，而且这种癌细胞对 2敏感性是与细胞内的 激水平相关的。 在重构细胞内的还原能力的过程中，一些酶起着很重要的作用，例如谷胱甘肽还原酶、葡萄糖 样，在一些癌细胞中通过进一步的诱导氧化应激导致细胞致死性地损伤或者触发其凋亡的合理的策略包括 22： (1) 直接使用 生试剂， (2) 抑制一些抗氧化酶， (3) 降低细胞内氧化还原缓冲能力， (4) 以上策略的合理结合。 与癌细胞相比，正常细胞有更低的氧化应激，储备着更高地应对进一步的氧化应激的能力，因此利用直接地或间接地引起 累的试剂优先地杀死癌细胞是可能的，与此同时也改进了治疗的选择性。 研究显示，一些已被应用的癌症治疗试剂能够引起细胞内 增加，并兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 且可能成为优先杀死癌细胞的候选药物，如 环类药物、顺铂、博来霉素等 22。 早幼粒细胞白血病中产生了明显的治疗活性，并且存在着多种作用机制，对治疗产生了广泛的指导作用 23。一个主要的影响是细胞内 增加的起了线粒体外膜渗透行的损失，但是 起 加的具体机制尚不完全清楚。 人 24 的研究表明 能是通过损伤线粒体呼吸链的功能，引起呼吸链复合物的电子泄漏，从而导致超氧化物的增加。 人 25 的研究证实，天然的蒽醌类衍生物大黄素通过增加细胞内 产生和 导的对存活信号的抑制作用，提高了 恶性肿瘤细胞中的选择性。 蒽环类药物如柔红霉素，在还原态 在下和细胞色素 应形成半醌自由基中间体，该中间体能和氧气反应产生超氧化物 26。最终产生的 加能够激活 号通路神经酰胺，进而导致凋亡 27。另一个蒽环类药物多柔比星能够引起细胞内超氧化物和 产生，进而引起了线粒体的损伤和不依赖于 胞凋亡 28。 在顺铂、博来霉素、硼替佐米以及 射诱导的癌细胞凋亡中， 产生也起着重要作用。合成的维甲酸类， 4生素甲酰胺（ 4各种人类恶性肿瘤细胞中都产生了了明显的生物学活性，这些化合物可能通过影响一个线粒体呼吸链中未知的靶点而明显地导致了 产生。而且， 起了心磷脂过氧化和膜通透性的改变，导致了细胞色素 c 释放进入细胞质、 激活和细胞凋亡。 c e OS ge io c tr c y om y c ti (4 - h y y ph en y l) r et in e( - h y a ci on of t y a ci d (GP x)Am c a ta la t r y n ic a c 199 ()2 - y o ()Ez h y 生试剂 氧化试剂的选择性抗癌活性 化学治疗作为肿瘤治疗的重要手段 ，有许多显著的优点；但是化疗制剂在对兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 肿瘤细胞产生细胞毒性作用的同时，也对人体正常组织细胞产生了不可避免的损伤，这也是肿瘤治疗失败的重要原因之一。因此，控制毒副作用即化疗试剂的选择性毒性作用是肿瘤化疗能否成功的关键。 与了致癌作用，而且癌症细胞具有更高的 平，因此，具有抗氧化活性的试剂也许可以通过减少或者阻止细胞内的 平的提高而产生癌症预防的效果；然而促氧化试剂能够增加细胞内的 平，所以，一般认为促氧化试剂具有致癌作用。但是，当促氧化试剂将细胞内的 平提高至产生细胞毒性时，这种 试剂也许可以选择性地杀死癌细胞，在癌症治疗中显得非常有意义。值得一提的是，同时具有抗氧化和促氧化活性的分子可能能够达到这种想要的结果，因为这种分子具有化学预防、化学治疗还是致癌作用，依赖于其在治疗中的使用浓度 29。 癌症治疗中的作用正在逐步地进行深入的研究，并且，使用促氧化试剂通过氧化应来激诱导癌细胞死亡已经成为很有吸引力的抗癌策略 。最近的研究数据表明， 与了许多在临床上广泛应用的化疗试剂的抗癌活性，包括：紫杉醇（ 30、 多西他赛（ 31、顺铂（ 多柔比星（ 32、 33、硼替佐米（ 34、 甲基苄肼（ 和依托泊苷（ 35 等。虽然，多年来都认为紫杉醇的作用靶点是微管蛋白，但是最近在体内外的研究都表明 积累在紫杉醇诱导的癌细胞死亡过程中起着很关键的作用 30b。 一种膜通透性的非自由基 认为在氧化应激诱导的癌细胞死亡中似 乎具有很关键的作用。很多抗癌试剂都诱导了细胞内 平的升高，并且被认为是有效的癌细胞死亡诱导试剂 29。而且，和非肿瘤细胞相比 容易诱导肿瘤细胞的死亡。 人 36 通过对一些癌细胞和正常细胞的研究，发现抗坏血酸通过产生 择性地杀死各种癌细胞。他们也发现 50 M 的杀死 s 淋巴瘤细胞时，比 250 M 的 用于正常的淋巴细胞和单核细胞更为有效。 这种选择性作用在源于实体瘤的细胞中也能够观察到。在同样的实验条件下，在肺癌细胞和良性肺纤维细胞中，使用特定浓度的者 生试剂都能选择性地杀死癌细胞 37。 虽然 什么能够选择性地诱导癌细胞的死亡，其机制还不完全清楚；但是体内外的研究数据表明，肿瘤细胞比相应的正常细胞能产生更高水平的且细胞内 浓度不能超过导致细胞死亡的阈值 9，这也许能够解释为什么特定浓度的 够选择性地诱导癌细胞死亡。 过量积累的 能是通过产生 导 损伤从而引起癌细胞的死亡。和正常细胞不同，癌细胞的 复基因发生突变，不能像正常细胞一样准确地修复特定类型的兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 伤 38。一些癌细胞可能有更弱的修复由 起的 伤的能力，并且比正常细胞更容易受到 损伤。也有研究指出，各种恶性肿瘤细胞中有更高水平的铜离子，这也许能够解释为什么一些多酚类促氧化试剂能够选择性地杀死癌细胞，因为高水平的铜离子有利于 形成 39。 性氧对药物敏感性的改变 癌细胞中高水平的 生促使恶性肿瘤细胞极度依赖于抗氧化 剂体系 以应对 氧化 应激。持续的致癌信号刺激和异常活泼的代谢 会 导致癌细胞一直处于氧化应激状态，这可能要求细胞充分地利用 自身 内 在的 抗氧化剂的能力。在这种情形下，若使本身处于氧化应激的癌细胞进一步暴露于能 诱导 生 的抗癌试剂，使癌细胞进一步地发生氧化应激，导致细胞内的 平 超过其死亡阈值，从而可能促进癌细胞的凋亡 19。基于这样的假设研究者认为，本身处于较高氧化应激状态的癌细胞，对于能 诱导 生的抗癌试剂或者能 够 削弱细胞清除力的试剂是更加敏感的。 有很多研究已经逐步证实了上述假设。 在 22一种能够通过抑制 导致 累的新抗癌试剂 )的相关研究中，发现 量高的人类白血病细胞比 平低的正常淋巴细胞对 2加敏感 20, 40。 1 的研究发现， 在来自 50 名慢性 淋巴白血病患者的淋巴细胞中，固有的 敏感性呈现正的相关性，本身 平高的慢性白血病细胞比本身 平低的对 2加敏感。 人 20 相似地发现，由于人类卵巢癌细胞为了平衡内在的氧化应激而具有更高的 量，导致其对2正常的卵巢表皮细胞更加敏感。 人 41 对小鼠胚胎成纤维细胞研究证明了，致癌性的转变提高了 产生，并且敏化了顺铂对细胞的作用。 然而，应该注意到， 平高的癌细胞也许也对某种特定的抗癌试剂会产生抵抗性。来源于慢性淋巴白血病患者的原代白血病细胞是很难用氟达拉宾或者环磷酰胺治疗的，而且这种治疗会导致高发的线粒体突变和高水平的细胞内是这些淋巴细胞对 2敏感的 42。线粒体 变、产生和药物敏感性之间的准确关系仍然是不清楚的，这可能依赖于突变的性质和抗癌试剂的作用机制；但是 导的 伤能够引起突变并且增加了癌细胞抵抗药物的风险。 除了直接损伤细胞内的分子外， 乎还参与调节了受各种抗癌试剂和其它刺激诱导的细胞凋亡过程。在各种试剂诱导的凋亡过程中，能够频繁地观察到急性的 生或者 短暂爆发 43。 人 44 发现， 增加也与氧化还原敏感的 号通路的激活有关，该信号通路通常参与了凋兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 亡 基因的转录激活和凋亡蛋白的后转录修饰。有趣的是在 参与下，白 接回应了缺氧诱导因子 (，并且在缺氧诱导的细胞死亡过程中起着重要的作用 45。凋亡过程中的 生被认为与线粒体呼吸链的功能障碍、细胞色素 c 的释放以及线粒体的膜电位和膜渗透性的改变有关 46。尽管 呼吸功能通常对于凋亡过程并不重要，但是它们的缺乏或者功能受损能够影响 生和凋亡过程的速率，并且因此调节了药物诱导的凋亡 47。呼吸功能有缺陷的 细胞（缺少线粒体 被用于评价呼吸功能在药物敏感性中的作用 47a。 细胞对阿霉素和光治疗具有更强的抗药性，但是对于烷基化试剂和 辐射和呼吸功能完整的细胞相比敏感性并没有差异。然而，细胞色素 c 释放和随后的 活也可以不依赖于呼吸作用，用十字孢碱处理 细胞能够维持细胞色素 c 的释放和 激活 48。 有抗癌活性的天然促氧化剂 鉴于 癌症治疗中的重要作用，最近 人综述了大量研究中所涉及到的同时具有抗癌活性和促氧化活性的天然产物。 这些天然产物按其来源主要分为三类：（ 1）植物的初级代谢物及其衍生物（ 2）植物的次级代谢物，包括：酚类化合物、萜类及生物碱类（ 3）来自于其它一些不同生物（动物、微生物、海洋产物）的天然产物以及某些维生素类。根据化合物所属的类型可概括为以下几类化合物（表 兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 图 然促氧化试剂 图 然促氧化试剂 兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 图 然促氧化试剂 肪酸及其它 图 然促氧化试剂 兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 图 然促氧化试剂 茇酰胺及其生物活性 茇酰胺简介 荜茇酰胺（ 一种分离自胡椒科植物荜茇中的生物碱类化合物，具有多种生物学活性。 1961 年， 次从荜茇（ ）中分离等到一种酰胺类化合物，并将其命名为“荜茇明碱”。 随后，在 1963 年又做了结构表征。同时，在 1963 年 在荜茇中分兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 离得到了一种与荜茇明碱相似的物质 49，并也进行了结构表征。但是他们都没有给出正确的结构。直到 1968 年， 对荜茇酰胺的结构做出了正确的解析。此后的研究中，研究者也从其他一些重要的药用植物中分离得到了荜茇酰胺，例如，瘤突胡椒（ 50、兰屿胡椒（ 51、长果胡椒（ 52、银叶胡椒（ （ 53、（ 54 以及毛蒟（ 55。荜茇的种子被用作胡椒类香料，荜茇本身也被广泛地用于传统医学，例如印度的阿育吠陀（ 学体系和拉丁美洲民间医学。在传统医学中被广泛用于治疗肿瘤、脾脏疾病、病毒性肝炎、支气管炎、咳嗽、哮喘、呼吸道感染、胃疼和淋病等 56。因此，荜茇酰胺是一个极具经济和药用价值的天然产物分子。 茇酰胺（ 抗癌作用 L 的细胞毒性研究 很多的研究描述了 肿瘤细胞系的直接毒性作用。最近， . 7 比较系统地总结这些研究结果，发现 够有效地杀死各种组织的癌细 表 L 对各种肿瘤细胞和正常细胞的细胞毒作用 57 胞，包括：血液细胞、结肠癌细胞、肺癌细胞、乳腺癌细胞、中枢神经细胞、鼻兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 咽癌细胞、胰腺癌细胞、膀胱癌细胞、肾脏癌细胞、前列腺癌细胞和黑色素瘤细胞等（表 数据表明 肿瘤细胞的毒性在微摩尔的浓度范围，但在该浓度时对正常细胞仅有较小的毒性，因此 择性地对癌细胞产生了毒性作用。 研究显示 抑制了来自癌症患者的癌细胞的增长。在和各种已知的抗癌试剂的比较实验中，应用组织培 养药物敏感性检测技术发现，对于骨肉瘤、乳腺癌和结肠癌患者， 化疗试剂阿霉素、环磷酰胺、丝裂霉素 c 及甲氨蝶呤具有更优的细胞毒性 58。 在临床中，为了降低癌细胞的耐药性，抗癌药物经常被结合使用。 一些癌细胞系中能够增强 55细胞毒作用，例如， 人59 发现在 胞中，结合 5 M 的 5细胞毒性（ ）从 M；在类似的研究中， 人 60 也观察到，在和抗炎抗癌试剂姜黄素的结合使用时，能够明显提高 导的细胞毒性。这些结果显示 仅具有抗肿瘤作用，而且还有增强其它药物效果的活性。 在着顺式和反式两种结构，天然存在的 要是反式构型。在肿瘤细胞中，通过对比试验发现反式 顺式 有更好的抗肿瘤活性。顺式 0 M 的浓度时，并不能有效地诱导癌细胞死亡 ，而反式 小于 10 0。此外， 人 61 通过选取各种不同结构的分子，比较了它们的生物活性，结果表明分子中的两个 , L 诱导 的细胞毒活性起着关键的作用。 反式 ( E ) - 式 ( Z ) - L 的结构 L 的抗癌作用机制研究 药物分子的作用机制研究对于预测药物的治疗应 用前景以及药物的毒副作用有着重要的指导意义。为此，已经有许多研究探讨了 癌作用的分子及细胞作用机制（图 2007 年， 人 62 首次研究了 抗癌作用机制。他们用 理人类白血病细胞 4 小时，发现 够通过 赖或者坏死的方式抑制细胞的增长并减少细胞存活，然而对于正常的淋巴细胞仅有较小的毒性。 2008，年 人 63 利用中国仓鼠的的肺成纤维细 胞（ 胞系）研究了 细胞周期的干预，发现 导细胞滞留在 期，进而发生线兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 粒体依赖的凋亡。并且，在细胞死亡过程中观察到了染色质的固缩、 碎裂和线粒体膜电位的改变。 人 64 在 2008 年研究了 雄性激素依赖或不依赖的前列腺癌细胞（ 抗增殖作用，发现 够更有效地抑制雄性激素不依赖的 胞增殖。在 理的 胞中，细胞周期也滞留在 期，出现剂量依赖的 期滞留相关的靶点）表达减少，但 期的另一个重要的相关蛋白 1 的表达却没有改变。此外，凋亡通路抑制剂 表达明显下降，表明 过下调 方式诱导了细胞的凋亡，但并没有观察到 平的改变。 激活了 多聚人 65 最近证明在 胞中 过蛋白酶体介导的和 赖的途径诱导了雄激素受体的快速损耗。 鉴于 够诱导细胞死亡、影响细胞周期以及信号转导通路， 人60 评价了 老鼠胚胎癌细胞 影响。不同于前述的结果， 导了细胞的明显增加。作者也评价了 受体酪氨酸激酶（ 细胞外信号调节激酶（ ）、细胞周期依赖激酶（ 主要的细胞周期调节因子（ 1）的影响。尽管 没有抑制 信号通路，但是抑制了 致了 酶水平和 1 蛋白水平降低。此外，在细胞中过量表达热休克蛋白 够阻止 导的细胞死亡，这表明 能阻止 起的细胞毒性。 人 66 在肾癌细胞 786测定了 节缺氧诱导因子 2（ 录活性的能力，结果表明 有抑制 活性（ M）。 人 67 在研究 择性地诱导癌细胞死亡时，发现癌细胞的死亡与 表达有关，同时也诱导了 乙酰化。无论 状态如何（野生型或突变性）， 能诱导癌细胞死亡。 抑制了一些存活蛋白的表达，如 ，上调了癌细胞中的一些促凋亡基因，如 。 显地降低了存活基因的 平，但是在正常细胞中这些基因的转录水平并没有明显的改变。 人 67 还通过细胞培养稳定同位素标记技术（ 定量蛋白质组学，鉴别了 导产生细胞毒性的作用靶点。在 变的人类膀胱癌细胞（ 野生型 人类骨肉瘤细胞（ ，作者用这种方法鉴别了 12 个潜在靶点。这些靶点分别是：谷胱甘肽; 羰基还原酶 1（ ; 谷胱甘肽 ;谷胱甘肽 3（ ; 成神经细胞分化相关蛋白（ ; 普列克底物蛋白 （ ; 乙二醛酶 I（ ; 谷胱甘肽 ; 膜联蛋白 ; 核糖体蛋白 ; 波形蛋白（ ; 兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 过氧化物还原蛋白 1（ 发现有 7 个蛋白参与了细胞内 起的氧化应激，包括： 中 最为可能 的靶点。作者进一步研究了 纯化的重组白的相互作用，结果表明 制了 活性。 图 L 的作用靶点 理培养中的肿瘤细胞时，发现 制了凋亡抑制蛋白（ 神经性钙黏附素（ 表达；同时， 能够扰乱在肿瘤发展、入侵和转移中有重要作用的 合物的形成，表明 抑制了肿瘤的发展和迁移。 L 在移植型小鼠肿瘤模型中的研究 抗肿瘤试剂的前临床研究在一系列的模型中进行，例如移植型小鼠肿瘤模型、转基因小鼠肿瘤模型和基因敲除小鼠肿瘤模型等。异种移植动物的病理学和毒理学模型在 指导新药的临床试验中具有重要的作用，在异种移植小鼠肿瘤模型，一些研究者已经评价了 抗肿瘤效果（表 人 68 首先在肉瘤 180 细胞的异种移植小鼠模型中评价 体内抗肿瘤活性，以 50 或 100 mg/kg/剂量服用 7 天，显示出了抗肿瘤效果。此兰州大学硕士研究生学位论文 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 外，用 5同处理异种移植模型小鼠，明显地抑制了肿瘤增长的速率 。治疗并没有引起任何小鼠体重和器官的明显改变，在肉瘤移植模型中， 组织病理学分析中， 实验的动物的脾和肝脏没有影响，但是对肾脏产生了毒性。但是 产生的这种肾脏毒性被认为是可以逆转的。 能够阻止 5起的白细胞的减少，表明 有保护 5起的肝脏衰竭的作用。 5 结合使用也没有导致生物化学、血液学和组织病理学参数的明显改变，并且增强了 5抗肿瘤活性，没有放大其毒副反应，甚至减小了 5毒性。 在 类膀胱癌）、 类乳腺癌细胞）、 类肺癌细胞）和 色素瘤细胞）细胞的异种移植肿瘤模型中， 抗肿瘤活性被进一步评价。以 1.5 kg/L 的剂量喂养动物 21 天，在模型小鼠中观察到明显的抗肿瘤效果。此外，肿瘤生长要求新的血管生成，因此血管生成的抑制为许多肿瘤的治疗提供了一种途径。 人 67 研究了 异种移植肿瘤模型中对血管生成的抑制作用，结果表明 有抗血管生成的活性，通过减少了表达抑制了血管生成。 表 L 的抗肿瘤效果 57 在自发性乳腺癌转基因小鼠模型（ ，通过连续 13 天的腹腔内给药， 缓了肿瘤的发展。在 同样的 模型中， 通过减少 表达抑制了血管的形成。同样在 肿瘤转移活性时，并没有发现肿瘤自发性地向肺部发展，表明 具有抗转移活性 67。 L 的 毒理学分析和药代动力学研究 前临床的毒理研究是评价新药安全性的基本要求，这些测试一般包括急慢性毒性和基因毒性研究。基因毒性化合物被认为具有潜在的致癌性和致突变性，一般将其归属为次级致癌物。已有研究对 毒理学进行了评价。 一些研究通过中性或碱性的彗星分析、体外微核分析和 胞中的染色体畸变分析评价了 基因毒性，在酵母菌、老鼠骨髓细胞的微核 试验以及沙门氏菌 /微粒体中评价了 致突变和引起重组的效应。 人 63 发现在 胞中， 导了 链和双链的断裂，在中性彗星分析中 够更为明显地引起 链的断裂。在 胞中， 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 也以浓度依赖的方式诱导了显著的染色体畸变和显著增加的微核形成 69。在对数增长期的酵母中， 浓度依赖的方式诱导了基因毒性，然而在稳定期时并没有产生突 变。在老鼠骨髓细胞的微核试验中， 50 没有诱导微核的形成，但是 100 mg/ 增加了微核的形成。在细菌中，不论是缺乏还是存在代谢活化， 没产生明显的致突变作用。这些结果表明可能是由于代谢和生理环境的特殊性， 在真核生物体系而不是原核生物体系模型中能够产生致突变作用 68。 健康小鼠的毒理学数据表明：以 50 mg/kg/剂量处理小鼠 7 天后，和对照组相比，转氨酶活性、尿液水 平以及血液学参数都没有明显改变；但是组织病理学分析显示 动物的肾脏有可逆转的轻微的影响 59。 最近的急性毒性研究表明：以口服的方式， 100、 300、 1000、 2000和 3000 mg/没有观察到明显的临床迹象。另外，以腹腔内给药的方式、 2.4 mg/剂量处理 鼠 6 天，不管是血液样品还是肾、肝、肺、脾等重要器官的血液学和组织病理学分析，在整个试验时间内，实验组和对照组都没有明显的差异 67。这些结果表明 有轻微的系统毒性。 药代动力学数据对于更好地理解新化合物的药理学和毒理学效应是非常重要的。但是到目前为止，关于 谢和吸收的可用信息是很少的。 人 67的研究表明 有很好的口服生物利用度。静脉注射 5 mg/ 10 mg/剂量，其半衰期分别为 h 和 h，血药浓度 别为 g/L 和 g/L。口服 5 mg/ 10 mg/剂量，其半衰期分别为 h 和 h，血药浓度 别为 g/L 和 g/L。口服 5 mg/ 10 mg/剂量，其生物利用度分别是 人 70 给大鼠注射 50 mg/30 3 h 和 24 h 的血浆浓度分别为 41.9 。 人 71 通过铁（）和锰（）卟啉催化的 生氧化实验模拟了细胞色素 对 代谢，观察到了 子中三甲氧基和内酰胺环结构的氧化。 L 的其它生物活性 仅具有抗癌活性，还具有多种其它药理学性质，包括抗血小板凝聚、抗焦虑、抗抑郁、镇痛、治疗糖尿病、治疗动脉粥样硬化和抗菌等。 研究结果表明， 一种很有应用前景的治疗外周血液循环障碍的天然药物。 人 72 的工作证实：在胶原、花生四烯酸、血小板激活因子和凝血酶诱导的兔洗涤血小板凝聚实验中， 显示了抑制效果。随后， 人 73 研究了 构效关系，发现 的三甲氧基苯基和二氢吡啶酮部分可能是 有抗血小板凝聚活性的关键结构。 人 74 认为， 荜茇酰胺类似物的合成及其癌预防活性的构效关系研究 抗血小板凝聚的作用机制可能是 制了前列腺素类的血栓素 体或者环氧合酶的活性。 人 75 在 血小板凝聚活性的蛋白组学研究中，发现 3 种减少的蛋白和 24 种增加的蛋白得以恢复正常。而在胶原诱导的血小板细胞中，增加的蛋白包括： 5 种 白、辅肌动蛋白、微管蛋白、谷胱甘肽过氧化物酶、 性磷酸酶和孕激素诱导的阻断因子等；减少的蛋白有 白、钙调素结合蛋白、冠蛋白 B、腺苷环化酶相关蛋白、纤维蛋白原、胆绿素还原酶 A、乳酸脱氢酶、巯基特异性还原酶和过氧还蛋白 3 等。 动脉粥样硬化是一种渐进性疾病，在动脉中会出现脂质、纤维状物质和矿物质的积累 76。 人 77 发现 体内能够抑制动脉粥样硬化斑块的形成，局部的 疗能够明显减少动脉粥样硬化斑块的形成和增生以及核因子 （ N ）的激活。在动脉血管平滑肌细胞中， 制了血小板衍生的增长因子导的增殖，抑制了 导的 体的激活，并且也抑制了磷脂酶 和 下游信号分子。 糖尿病治疗作用在体外已经被初步评价。山梨醇在一些组织中的积累与糖尿病的并发症有关，而在多元醇通路中葡萄糖转变为山梨醇的限速酶是醛酮还原酶， 人 78 发现 够抑制重组的人类醛酮还原酶。此外，在人类红血细胞中， 其类似物也能防止山梨醇的积累。 人 79 的研究表明 有明显的抗焦虑和抗抑郁作用，但准确的作用机制还不清楚。 人 80 在 2010 年研究了 抗菌活性，发现 绿脓杆菌、克雷白氏肺炎杆菌和金黄色酿脓葡萄球菌这些临床菌株均有很好的抗菌活性。 人 81 在体外通过生物自检法测定了 球孢枝孢和枝状枝孢霉的抗真菌活性。 人的研究认为，在体内 稻瘟霉、立枯丝核菌、葡萄孢菌、致病疫霉、隐匿柄锈菌和禾谷白粉菌六种植物病原真菌并没有活性，随后 人 82 又发现在许多曲霉属真菌中， 制了曲霉毒素