本文關鍵詞：去氫駱駝蓬堿單體衍生物及3種倍半萜內(nèi)酯的細胞毒活性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：癌癥是當今世界上威脅人類生命健康和生活質(zhì)量的主要病癥之一。從天然資源庫和產(chǎn)物庫中尋找具有抗腫瘤活性的化合物,進行篩選,并針對模板骨架進行結構優(yōu)化和功效團修飾改造,是研發(fā)高效安全抗腫瘤藥物的一個重要途徑。本論文主要進行了兩個方面的工作：一是利用本課題組在前期研究大花金挖耳化學成分時分得的依瓦菊林等倍半萜內(nèi)酯類成分,通過形態(tài)學觀察其對L1210等細胞生長的影響乃至腫瘤細胞的凋亡作用,再測定其IC5。等相關參數(shù),從而評價其抗腫瘤細胞的能力。二是在了解去氫駱駝蓬堿等質(zhì)譜裂解規(guī)律、探討類似物熒光應用特性基礎上建立以去氫駱駝蓬堿為前體模板化合物,對其N2位和N9位進行系列修飾,并測試其體外抗腫瘤活性,分析構效關系,為這類化合物的開發(fā)和深度利用提供支持。分述如下一、依瓦菊林等倍半萜內(nèi)酯對PC3等腫瘤細胞凋亡作用研究倍半萜內(nèi)酯是一大類結構多樣的天然化合物,生物活性主要表現(xiàn)在抗腫瘤,抗?jié)?抗炎,抗真菌,細胞毒性和神經(jīng)毒性等方面。依瓦菊林(Ivalin),特勒內(nèi)酯(Telekin)和天名精內(nèi)酯酮(Carabrone)3種倍半萜烯內(nèi)酯是本課題組在研究大花金挖耳化學成分時分得的典型倍半萜內(nèi)酯類成分。天明精內(nèi)酯酮(carabrone)在菊科大花金挖耳中含量豐富,在花蕾中含量可達0.340%。依瓦菊林最初是1965年從蓋氏菊屬植物Geigeria asper中發(fā)現(xiàn)并鑒定出其結構,最初活生物毒性為能使幾內(nèi)亞豬(guinea-pigs)中毒。特勒內(nèi)酯(Telekin)與Ivalin具有相似活性。本文通過形態(tài)觀察法和細胞計數(shù)法等比較和評價了Ivalin等3種倍半萜烯內(nèi)酯對細胞L1210, LNCaP和PC-3的細胞凋亡能力。研究結果表明：3種倍半萜內(nèi)酯化合物引起細胞L1210凋亡的最低有效濃度,ivalin, telekin, carabrone分別為2×10-6mol/L, 1×10-5mol/L, 1×10-5mol/L。原位標記技術和流式細胞儀分析表明,3個倍半萜內(nèi)酯中ivalin誘導人前列腺癌細胞PC-3及LNCaP凋亡的能力最強,同時,LNCaP細胞比PC-3細胞對3個倍半萜內(nèi)酯更敏感。依瓦菊林(Ivalin),特勒內(nèi)酯(Telekin)和天名精內(nèi)酯酮(Carabrone)3種誘導人前列腺癌細胞PC-3及LNCaP和小鼠淋巴細胞白血病細胞L1210凋亡的能力為：Ivalin對細胞的凋亡抑制作用最明顯,telekin次之, carabrone最弱。這些化合物對L1210和MCF-7、PC-3和LNCaP 4種細胞系的IC50測定結果表明,Ivalin和Telekin活性有明顯分異；對L1210和MCF-7細胞系來說,Telekin活性最強,半數(shù)致死濃度分別達25μmmol.L-1和14.0μmol. L-1。而對PC-3和LNCaP細胞系來說,Ivalin活性最強,半數(shù)致死濃度分別達到30.4μmol. L-1和33.5μmol.L-1。這些可能與其結構密切相關。二、去氫駱駝蓬堿單體衍生物的合成及細胞毒性研究β-咔啉類廣泛分布于自然界,是一類由吲哚環(huán)和吡啶環(huán)組成的生物堿,這類化合物具有廣譜而顯著的生物活性,如抗腫瘤、抗焦慮、抗抑郁、鎮(zhèn)靜、抗寄生蟲等,一些還作為公認的神經(jīng)毒素參與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展,因此,去氫駱駝蓬堿及其類似物一直受到人們的重視。課題組一直對駱駝蓬屬(Peganum L.)植物中生物堿的提取分離、化學成分、結構改造和功能進行研究,其活性成分以β-咔啉類生物堿為主,具有廣泛的藥理作用,其中抗腫瘤活性最為顯著。在我國,該屬3種植物是沿用已久的民族藥。用駱駝蓬種子治療胃癌已經(jīng)有近30多年歷史。但其具有較大毒性,因此在很大程度上限制了其大范圍應用。因此,本文前期研究基礎上,首先以駱駝蓬堿、去氫駱駝蓬堿和鴨嘴花酮堿3種生物堿的多級質(zhì)譜裂解規(guī)律進行研究,建立快速結構的鑒定方法；在此基礎上以去氫駱駝蓮堿作為母核進行N2位和N9位系列修飾衍生,并對去氫駱駝蓬堿及其衍生物的抗腫瘤活性和抗腫瘤機理探討。主要獲得以下結果：1、采用電噴霧多級質(zhì)譜技術研究了駱駝蓬中3個主要生物堿,駱駝蓬堿、去氫駱駝蓬堿和鴨嘴花酮堿的質(zhì)譜裂解行為。ESI質(zhì)譜檢測顯示,在一級質(zhì)譜圖中,3個生物堿類化合物都出現(xiàn)很強的[M+H]+準分子離子峰,在35%能量的轟擊下所產(chǎn)生的多級譜圖產(chǎn)生的碎片離子比較豐富,在多級串聯(lián)質(zhì)譜中表現(xiàn)出一些類似的碎裂規(guī)律,主要表現(xiàn)為一些特征的中性碎片的丟失。在駱駝蓬堿和去氫駱駝蓬堿的二級質(zhì)譜圖中,脫去甲基自由基是一特征脫除,在其三級質(zhì)譜圖中,脫除一氧化碳又是它們的另一特征�？梢�,在一級質(zhì)譜中可見很強的加氫準分子離子峰,在多級質(zhì)譜實驗中,該類生物堿化合物容易丟失15 u的中性碎片(甲基自由基)和28 u的中性碎片(一氧化碳)等。以此為基礎,為后續(xù)衍生物結構的鑒定建立了質(zhì)譜快速鑒定方法和技術對研究駱駝蓬及相關植物中生物堿的分布及咔啉類似物的結構具有重要參考價值。2、p-咔啉類化合物不僅具有較強的抗腫瘤活性,其結構本身也具有熒光特性,具備可視化應用分析特征。因此,以β-咔啉為母核,設計合成出一種用于檢測水中Hg2+的新型熒光探針,并進行驗證試驗。結果顯示,新型熒光探針與等物質(zhì)的量的其他各種金屬離子作用后,熒光強度無明顯變化,而Hg2+卻可使新型熒光探針的熒光淬滅率達到80%左右。這種簡易探針能夠在一個廣泛的pH范圍內(nèi),快速高效并選擇性地識別Hg2+。并且肉眼能夠直接觀察到明顯的熒光顏色變化(從藍色到無色)。此外,熒光強度和汞離子濃度(1.0×10-6 M～7.0×10-6M)之間存在顯著負相關關系。后續(xù)研究對于開發(fā)新型熒光探針應用于環(huán)境或生物(胞內(nèi)定位)分析具有重要意義。3、 在前期基礎上,繼續(xù)以去氫駱駝蓬堿為前體化合物,對其N2位和N9位分別進行烷基鏈和芐基鏈修飾,并測試其體外抗腫瘤活性,分析構效關系。合計合成了去氫駱駝蓬堿類衍生物44個,通過質(zhì)譜、核磁共振及X射線衍生等方法對所有化合物進行了結構確證,其中未見文獻報道的化合物有32個。所得化合物的質(zhì)譜均出現(xiàn)了[M+H]+峰。利用單晶X衍射技術確證了化合物2的空間結構。體外抗腫瘤活性測試表明,所得衍生物抗腫瘤活性均強于前體去氫駱駝蓬堿。其中對人胃腺癌細胞系(SGC-7901)的IC50值小于10 μM的化合物有30個；對SGC-7901的IC50值與陽性對照紫杉醇相當?shù)幕衔镉?個；對SGC-7901細胞抑制活性強于陽性對照紫杉醇(IC50=3.341 μM)的化合物有7個(15、23、27、28、38、41、42)。所得44個衍生物對5株細胞系中的A549和HL-60抑制率最高。構效關系分析表明,氫駱駝蓬堿的N2位和N9位修飾均增強了其抗腫瘤活性。隨著去氫駱駝蓬堿9位修飾鏈接的碳原子數(shù)目的增加,其抗腫瘤活性呈增強趨勢； 9位N原子衍生化時,4.取代芐基衍生物的活性最強；當9位連接基團相同,2位N原子芐基衍生化時,無取代的芐基的活性最強；這些表明,去氫駱駝蓬堿的2位和9位是其重要的活性衍生位點。這可能與其水溶性增強有關。綜上所述,本論文的研究通過形態(tài)觀察法和細胞計數(shù)法等比較和評價了Ivalin等3種倍半萜烯內(nèi)酯對細胞L1210, LNCaP和PC-3的細胞凋亡能力,明確了依瓦菊和特勒內(nèi)酯對4種細胞系細胞毒性的分異規(guī)律,對于后續(xù)依瓦菊和特勒內(nèi)酯衍生物或類似物進行細胞毒性的篩測或作用機制研究具有重要意義。通過對去氫駱駝蓬堿等3個生物堿的電噴霧多級質(zhì)譜裂解機制和特征碎片的研究,總結了鑒別該類化合物的電噴霧多級質(zhì)譜方法,對研究駱駝蓬中生物堿的分布及咔啉類似物的結構鑒定具有重要參考價值。以β-咔啉母核為熒光團,設計合成的用于檢測水中Hg2+的新型熒光探針,以及對于后續(xù)研究開發(fā)新型熒光探針應用于環(huán)境、生物分析具有潛在的應用價值。去氫駱駝蓬堿的N2位和N9位是其重要的活性修飾位點,適當修飾可在很大程度上增強衍生物或類似物的抗腫瘤活性。結合其類似物的熒光應用分析特性,后續(xù)有必要對其作用機制進行探討。這些研究對開發(fā)新型熒光探針和尋找高效和安全的抗癌抗腫瘤先導化合物具有重要參考意義。
【關鍵詞】：β-咔啉類 去氫駱駝蓬堿 依瓦菊林 熒光探針 抗癌活性
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R284;R285
【目錄】：

• 摘要6-9
• Abstract9-15
• 第一章 Beta-咔啉類單體生物堿研究進展15-67
• 1.1 β-咔啉生物堿的結構類型和特征15-16
• 1.2 β-carboline生物堿的存在與資源分布16-34
• 1.2.1 陸生植物中的分布17-24
• 1.2.1.1 蒺藜科17-18
• 1.2.1.2 苦木科18-21
• 1.2.1.3 β-咔啉類生物堿在其他植物中的分布21-24
• 1.2.2 海洋生物中的β-咔啉生物堿24-31
• 1.2.3 陸地其他生物中的的分布31-34
• 1.3 β-咔啉單體生物堿衍生合成研究進展34-53
• 1.3.1 基于吡啶環(huán)構建的β-咔啉骨架合成34-42
• 1.3.2 基于B環(huán)吡咯環(huán)構建的β-咔啉骨架合成42-44
• 1.3.3 利用其它方法合成β-咔啉生物堿44-46
• 1.3.4 β-咔啉類氮鹽類物質(zhì)制備46-50
• 1.3.5 基于作用靶標的β-咔啉合成策略50-53
• 1.4 β-carboline單體生物堿的功能53-63
• 1.4.1 神經(jīng)毒性54-59
• 1.4.2 抗氧化活性和神經(jīng)保護功能59-63
• 1.5 論文的設計思路63-67
• 1.5.1 選題背景63-64
• 1.5.2 研究目的和意義64
• 1.5.3 技術路線64-67
• 第二章 依瓦菊林等倍半萜內(nèi)酯對PC3等腫瘤細胞凋亡作用67-81
• 2.1 引言67-68
• 2.2 材料與方法68-70
• 2.2.1 實驗材料68
• 2.2.2 儀器68
• 2.2.3 L1210細胞培養(yǎng)和檢測68-69
• 2.2.4 PC-3及LNCaP細胞培養(yǎng)和檢測69
• 2.2.5 MTT法檢測藥物處理后細胞存活力69-70
• 2.2.6 Annexin V-FITC/PI雙染法凋亡分析70
• 2.3 結果與分析70-78
• 2.3.1 3 種倍半萜內(nèi)酯對L1210細胞具有凋亡作用的形態(tài)學觀察70-72
• 2.3.2 3 種倍半萜內(nèi)酯加入后對L1210細胞生長的影響72-74
• 2.3.3 3 種倍半萜內(nèi)酯對PC3和LNCaP細胞的凋亡作用74-76
• 2.3.4 MTT法測試的IC_(50)76-78
• 2.4 小結與討論78-81
• 2.4.1 3種倍半萜內(nèi)酯結構與活性比較78-79
• 2.4.2 倍半萜內(nèi)酯骨架結構優(yōu)化及作用機制值得進一步探討79-81
• 第三章 駱駝蓬中主要生物堿的電噴霧多級質(zhì)譜裂解行為研究81-89
• 3.1 引言81
• 3.2 實驗部分81-82
• 3.2.1 儀器及試劑81
• 3.2.2 質(zhì)譜條件81-82
• 3.3 結果與分析82-88
• 3.4 小結88-89
• 第四章 基于二硫縮醛-β-咔啉的水溶性汞離子熒光探針89-97
• 4.1 引言89-90
• 4.2 實驗部分90-92
• 4.2.1 主要儀器及試劑90
• 4.2.2 熒光探針6的合成90-92
• 4.3 結果與討論92-96
• 4.3.1 熒光探針6的光譜性能研究92-94
• 4.3.2 熒光探針機理研究94-96
• 4.4 小結96-97
• 第五章 去氫駱駝蓬堿衍生物的合成及其抗腫瘤細胞毒性97-176
• 5.1 引言97
• 5.2 材料與方法97-103
• 5.2.1 試驗材料97
• 5.2.2 試驗儀器97-98
• 5.2.3 試驗方法98-103
• 5.2.3.1 去氫駱駝蓬堿衍生物的合成與結構確證98-101
• 5.2.3.2 體外抗腫瘤活性研究101-103
• 5.3 結果與分析103-126
• 5.3.1 化合物2-45的理化性質(zhì)及波譜數(shù)據(jù)103-122
• 5.3.1.1 衍生物的理化性質(zhì)103-105
• 5.3.1.2 所得化合物的波譜數(shù)據(jù)105-120
• 5.3.1.3 化合物2的晶體結構測定120-122
• 5.3.2 衍生物的體外抗腫瘤活性122-124
• 5.3.2.1 體外抗腫瘤活性初篩結果122-124
• 5.3.2.2 MTT法測試化合物對SGC-7901的IC_(50)值124
• 5.3.3 活性與結構關系分析124-126
• 5.4 小結與討論126-127
• 附圖127-176
• 第六章 研究結果與創(chuàng)新176-179
• 6.1 主要研究結果176-178
• 6.2 主要創(chuàng)新點178-179
• 參考文獻179-209
• 縮略詞209-211
• 致謝211-212
• 作者簡介212

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 李宗友;倍半萜烯內(nèi)酯動物生藥學、藥理學和神經(jīng)毒理學的近期研究[J];國外醫(yī)學(中醫(yī)中藥分冊);1996年01期

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  本文關鍵詞：去氫駱駝蓬堿單體衍生物及3種倍半萜內(nèi)酯的細胞毒活性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：258971