卤代吲哚苦参碱衍生物合成及其抗人宫颈癌Hela 229的细胞学机理研究

来源 :仲恺农业工程学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sophiea123456
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本文以苦参碱天然衍生物槐果碱为起始原料,通过迈克尔加成反应在槐果碱13位引入卤代吲哚活性基团,合成了系列卤代吲哚苦参碱衍生物,并开展新衍生物抗宫颈癌活性筛选和抗肿瘤机理研究。主要研究结果如下:(1)通过Michael加成法在槐果碱母核13键位上引入系列卤代吲哚基团,合成系列卤代吲哚苦参碱衍生物:4-氟吲哚苦参碱(4-F-Ind-Mat)、4-溴吲哚苦参碱(4-Br-Ind-Mat)、4-碘吲哚苦参碱(4-I-Ind-Mat)、5-氟吲哚苦参碱(5-F-Ind-Mat)、5-氯吲哚苦参碱(5-Cl-Ind-Mat)、5-溴吲哚苦参碱(5-Br-Ind-Mat)、5-碘吲哚苦参碱(5-I-Ind-Mat)七个目标化合物。同时对4-氯吲哚苦参碱(4-Cl-Ind-Mat)的提纯条件进行了优化。最后通过IR、MS、NMR、HPLC、XRD等技术对新衍生物进行结构表征和确证。(2)以人宫颈细胞株(Hela 229)为活性筛选模型,运用MTT检测和倒置相差显微观察(IPCM)技术分析新苦参碱衍生物对Hela 229细胞增殖生长和细胞形态的影响。结果表明:新衍生物对Hela 229的抑制活性远优于苦参碱、槐果碱和吲哚苦参碱,且表现出明显的时间依赖性和浓度依赖性。其中抑制效果最显著的是5-I-Ind-Mat和5-Br-Ind-Mat,0.04和0.05 mmol/L的低浓度下诱导细胞72 h,抑制率分别高达80.94%和80.74%,IC50为0.032和0.022 mmol/L。IPCM观察显示新衍生物作用下,Hela 229细胞增殖生长受到抑制,贴壁细胞数量减少,细胞密度降低,细胞整体固缩变小,细胞形态不规则,细胞呈凋亡或坏死状态。(3)利用流式细胞术、荧光显微观察、透射电子显微镜技术等系列细胞生物学技术,分析新衍生物对Hela 229细胞诱导48 h后的凋亡率、凋亡形态、线粒体膜电位、细胞周期、主要细胞器形态的影响,以期探究新药的抗肿瘤细胞学机理。结果表明:与Mat、Sop和Ind-Mat相比(供试浓度为3 mmol/L、3 mmol/L和2 mmol/L作用48 h下凋亡率分别为35.2%、32.3%和39.3%),4-卤代吲哚苦参碱衍生物的凋亡诱导作用显著增强,试药浓度远低于1.5 mmol/L下,凋亡率均接近或超过60%;相反地,5-卤代吲哚苦参碱衍生物作用下,Hela 229细胞的抑制率高但凋亡率低,细胞凋亡率仅为18.1%-28.6%。新衍生物作用下,多数细胞膜受破坏,通透性增加,细胞核被PI染色;部分细胞PS外翻,出现早期凋亡现象。结合线粒体膜电位(ΔΨm)显著下降的现象可以进一步确证4-卤代吲哚苦参碱衍生物、5-F-Ind-Mat和5-I-Ind-Mat能够通过诱导引发细胞早期凋亡来抑制Hela 229细胞增殖。同时它们还能通过抑制Hela 229细胞DNA复制,引发细胞周期G1停滞,抑制细胞增殖生长。5-Cl-Ind-Mat和5-Br-Ind-Mat作用下细胞内的ΔΨm无发生明显变化,但细胞内DNA复制同样受阻,使周期G2期停滞,抑制细胞分裂增殖。超微形态结构观察发现新卤代吲哚苦参碱衍生物普遍诱导Hela 229细胞出现各种死亡(凋亡/自噬/坏死)形态特征,如细胞核皱缩/分页,溶酶体膨胀且充满内溶物,线粒体凝缩或膨大等现象,且DNA片段化检测中也出现了凋亡和坏死并存的现象。由此可见,新衍生物是通过多种途径抑制肿瘤细胞生长。综上所述,4-卤代吲哚苦参碱衍生物主要通过诱导Hela 229细胞数量、线粒体ΔΨm、形态异常,引发细胞周期G1停滞,启动了细胞凋亡机制,导致了细胞增殖抑制。5-卤代吲哚苦参碱衍生物抑制Hela 229细胞增殖的机制比较复杂,细胞凋亡不是细胞增殖抑制的主要因素,可能通过其它方式(自噬/坏死)诱导细胞死亡来抑制Hela229细胞增殖,具体的细胞机制有待进一步研究。
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