越来越多文献报道,2型糖尿病和恶性肿瘤的发病率都在上升,其中很多恶性肿瘤患者同时患有2型糖尿病,据统计,肝癌患者中有47%患有糖尿病,而乳腺癌患者中这一比例为16%。大量流行病分析发现,2型糖尿病会增加肝癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤的发病率,因此被认为与恶性肿瘤高度相关。而最新的回顾性分析发现,与无糖尿病患者相比,肿瘤伴糖尿病患者的化疗效果变差,导致复发率和死亡率明显升高。虽然糖尿病与肿瘤的关系已在临床中得到关注,但糖尿病引起肿瘤耐药、影响肿瘤复发率和死亡率的原因及其机制仍知之甚少,更缺乏有效的干预手段来降低肿瘤伴糖尿病患者的疾病复发率和提高其生存率。因此,鉴于肝癌和乳腺癌伴糖尿病的高发病率和死亡率以及对血糖变化的敏感性引起的肿瘤耐药,以糖尿病的病理特征高糖或高胰岛素对肝癌、乳腺癌细胞化疗敏感性的影响为模型,研究糖尿病对肝癌和乳腺癌化疗的影响以及作用机制,并探究本课题组设计合成的一系列含硒化合物包括有机硒和纳米硒是否能协同增敏一线药物的化疗效果,从而有效提高肝癌和乳腺癌伴糖尿病患者的治愈率。本研究利用增殖实验、划痕实验和细胞侵袭实验来评价高糖、高胰岛素体外促进肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭的能力;用MTT法测定在不同葡萄糖、胰岛素浓度条件下不同取代基的苯并硒二唑衍生物和/或阿霉素、纳米硒对目标肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭能力的影响;探究苯并硒二唑衍生物、纳米硒在诱导细胞凋亡过程中细胞信号之间的窜扰和放大;重点利用Western blotting技术探讨在高糖条件下,苯并硒二唑衍生物增敏一线抗肿瘤药物化疗效果的潜在机制;利用共聚焦显微镜检测所合成的靶向纳米硒与自噬发生的关系;为拓宽抗肿瘤含硒化合物的设计思路以及进一步开发靶点清楚、作用机制明确的新型低毒治疗糖尿病伴肝癌、乳腺癌化疗药物或先导物提供科学依据。主要研究结果如下:1.第二章对联苯并[1,2,5]硒二唑衍生物能否逆转高糖诱导的肝癌HepG2细胞对阿霉素的耐药及其机制进行研究。本研究发现,高糖会刺激HepG2细胞的增殖,并降低HepG2细胞对阿霉素的敏感性。而联苯并[1,2,5]硒二唑衍生物2a促进Hep G2细胞对阿霉素的吸收,引起更多ROS累积、DNA损伤和线粒体断裂从而诱导细胞凋亡,这可以拮抗高糖引起的肿瘤细胞耐药。对增敏机制进行研究发现,2a会以AMPK和p53为靶点,激活AMPK信号通路。2.第三章对联苯并[1,2,5]硒二唑衍生物2c能否逆转高糖引起乳腺癌MCF-7细胞对阿霉素的耐药和相关机制进行研究。本研究发现,高血糖会刺激mcf-7细胞增殖、迁移和侵袭,并降低mcf-7细胞对阿霉素的化疗敏感性,而联苯并[1,2,5]硒二唑衍生物2c可增加细胞对阿霉素的摄取,最终导致活性氧累积更多,线粒体断裂从而可在高糖条件下增敏阿霉素诱导的细胞凋亡。采用westernblotting法对增敏机制进行研究发现,所选用系列的联苯并[1,2,5]硒二唑衍生物都能激活ampk,我们对所选用的2c在高糖情况下增敏阿霉素的机制分析发现其会以ampk和p53为靶点,激活ampk和p53信号通路,激活相关激酶(p53、akt、erk、和bcl-2家族蛋白等)、ampk通路(ampk、p-ampk、mtorc1、p-mtorc1、p70s6k1、p-p70s6k1、4e-bp1、p-4e-bp1),从而评价2c在高糖情况下能否提高阿霉素对肝癌的化疗效果及相关机制研究。3.第四章对所合成的靶向纳米硒能否通过逆转高胰岛素降低的肝癌细胞自噬效果,从而促进细胞凋亡及其相关机制进行研究。前期文献调研发现,高胰岛素会抑制肿瘤自噬的发生,我们猜想这是否与肿瘤产生耐药相关。本研究发现,高胰岛素会促进hepg2细胞的增殖、迁移和侵袭,降低阿霉素对肝癌细胞的化疗效果,并且研究还发现,高胰岛素会降低肝癌细胞的自噬水平。因此,我们采用mtt法检测发现所合成的靶向纳米硒upa-cs-senps、acpp-cs-senps和upa/acpp-cs-senps相较于cs-senps而言,能明显抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭,流式细胞仪分析发现,它们是通过促进hepg2细胞发生凋亡而杀死肿瘤细胞,并且接上双靶向upa和acpp后的senps-cs对细胞选择性更高,化疗效果更好。下一步实验以upa/acpp-cs-senps为代表,通过mdc实验方法和mrfp-gfp-lc3双荧光探针实验法研究发现高胰岛素会降低hepg2细胞的自噬水平,而upa/acpp-cs-senps能诱导细胞自噬的发生。这都提示靶向纳米硒能选择性地杀死hepg2细胞,通过抑制细胞的迁移侵袭和增殖,并且还有可能通过提高细胞自噬水平而促使细胞发生凋亡,以抵抗高胰岛素引起肿瘤细胞的耐药。总的来说,本文验证了糖尿病的两个病理特征高糖和高胰岛素会降低肿瘤的化疗效果,综合运用多种生物学方法对7种联苯并[1,2,5]硒二唑衍生物增敏高糖降低阿霉素的化疗效果的机制进行研究,结果提示了联苯并[1,2,5]硒二唑衍生物在逆转高糖引起的肿瘤耐药中的巨大潜在应用价值。并且还对纳米硒粒子进行修饰,接上靶向提高其选择性,发现靶向修饰的纳米硒能促进肿瘤细胞发生自噬,并且促进肿瘤细胞凋亡,可以逆转高胰岛素引起的细胞自噬降低,并初步探讨了自噬与凋亡的关系。该研究拓宽了抗肿瘤含硒化合物包括有机硒和纳米硒的设计思路,本研究结果将为进一步开发靶点清楚、作用机制明确的新型低毒抗肿瘤伴糖尿病先导物或药物提供科学依据。