含有黃嘌呤衍生物的N-雜環(huán)卡賓金屬配合物的生物活性研究進(jìn)展

王致斌，于春秋，張婉婉，張晶晶，徐云根

（中國藥科大學(xué)藥物化學(xué)系，江蘇 南京 211198）

卡賓（carbene）是一種碳原子上連有2個(gè)共價(jià)鍵并含有2個(gè)未成對(duì)電子的活性中間體。咪唑-2-亞基卡賓，又被稱為N-雜環(huán)卡賓（N-heterocyclic carbene，NHC），是一類多功能的配體。NHC結(jié)構(gòu)中的碳原子能夠被2個(gè)相鄰的氮原子穩(wěn)定[1]，相鄰的氮原子同時(shí)具有σ-誘導(dǎo)效應(yīng)和π-共軛效應(yīng)，使得卡賓碳原子呈sp2雜化狀態(tài)，具有很強(qiáng)的σ-給電子能力，因此NHC配體能夠與過渡金屬形成穩(wěn)定的配合物[2]。NHC配體的不飽和度、芳香性以及連接側(cè)鏈的體積都有可能在不同程度上影響配合物的穩(wěn)定性和反應(yīng)性[3]。NHC配體具有以下優(yōu)勢(shì)：1）σ-給電子能力很強(qiáng)，能夠穩(wěn)定絡(luò)合物；2）易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，能夠?yàn)榕浜衔锾峁┒鄻踊墓羌苓x擇，改善配合物的反應(yīng)活性、結(jié)合能力及理化性質(zhì)；3）不帶電荷，避免了對(duì)金屬離子的影響，保證了NHC金屬配合物被細(xì)胞攝取的能力以及與生物大分子結(jié)合的能力[2]。NHC配合物憑借其易于制備、修飾和調(diào)節(jié)理化性質(zhì)以及能夠穩(wěn)定金屬配合物等優(yōu)勢(shì)，在催化、藥學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[4]。

最近，天然產(chǎn)物衍生的NHC配體引起了廣泛關(guān)注。黃嘌呤是一種從可可、咖啡和茶葉中提取的天然產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)中含有咪唑-2-亞基結(jié)構(gòu)，能夠衍生為NHC配體與過渡金屬形成穩(wěn)定的配合物。咖啡因、茶堿、可可堿和己酮可可堿是最常見的黃嘌呤衍生物（見圖1），其藥學(xué)性質(zhì)和生物活性已得到廣泛的研究[4]。因此，使用咖啡因等黃嘌呤衍生物與金屬相結(jié)合可能獲得具有潛在藥用價(jià)值的新型金屬配合物。

本文將首先介紹黃嘌呤衍生物的生物活性，隨后介紹文獻(xiàn)報(bào)道的黃嘌呤衍生的NHC過渡金屬配合物，并介紹其生物活性和相關(guān)研究進(jìn)展，最后對(duì)黃嘌呤NHC金屬配合物的研究進(jìn)行總結(jié)和展望。

圖1 黃嘌呤及其衍生物結(jié)構(gòu)Figure 1 Chemical structures of xanthine and its derivatives

1 具有廣泛生物活性的黃嘌呤衍生物

咖啡因，又稱1，3，7-三甲基黃嘌呤，是一種黃嘌呤衍生物，通常作為利尿劑、中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮劑和環(huán)磷酸腺苷（cAMP）磷酸二酯酶抑制劑?？Х纫蚰軌蚺c蘭尼堿受體（ryanodine receptor,RyR）和腺苷受體（adenosine receptor,ADR）相互作用。RyR 和ADR 在肌肉、神經(jīng)和心血管系統(tǒng)中含量豐富，在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣釋放、冠狀動(dòng)脈血流、血管生成和傷口愈合等過程中發(fā)揮重要作用?？Х纫蜃鳛锳DR拮抗劑[5]，能夠抑制ADR 的激活和血管生成因子的釋放，從而使血管生成功能產(chǎn)生缺陷[6]?？Х纫蚰軌蛲ㄟ^抑制RAD51的積累和與DNA 損傷修復(fù)相關(guān)的ATR（ataxia telangiectasia and Rad-3 related）激酶來抑制DNA 的同源重組修復(fù)過程[7]。此外，有研究表明咖啡因能夠協(xié)同增強(qiáng)金屬抗癌藥物順鉑的抗癌活性，例如通過抑制DNA 修復(fù)增強(qiáng)順鉑對(duì)于肝細(xì)胞癌細(xì)胞系（HCC）的抗腫瘤作用[8]以及通過抑制范可尼貧血組蛋白D2（FA complementation group D2,FANCD2）單泛素化作用來增強(qiáng)順鉑對(duì)HepG2細(xì)胞的抗腫瘤作用[9]。有報(bào)道稱，咖啡因的抗腫瘤活性可能與其抑制致癌物的活性代謝物與DNA 結(jié)合有關(guān)，其與順鉑、環(huán)磷酰胺、絲裂霉素C和阿霉素等抗癌藥物聯(lián)合使用時(shí)能夠協(xié)同增強(qiáng)抗腫瘤增殖活性[10]。因此使用咖啡因及其衍生物作為NHC配體有可能通過多種途徑增強(qiáng)配合物的抗腫瘤活性。

可可堿（3，7-二甲基黃嘌呤）和茶堿（1，3-二甲基黃嘌呤）互為同分異構(gòu)體，和咖啡因一樣天然存在于可可和茶葉等多種植物中。可可堿和茶堿作為藥物在臨床上有一定的應(yīng)用?？煽蓧A可被用作利尿劑、平滑肌松弛劑、心肌興奮劑和血管擴(kuò)張劑，在大劑量用藥時(shí)會(huì)引起惡心和厭食等副反應(yīng)[11]?？煽蓧A的中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮作用比較溫和，還具有一定的抗氧化活性。茶堿的利尿作用比可可堿和咖啡因更強(qiáng)，但是持續(xù)時(shí)間更短。茶堿還被用作肌松劑，并已成功用于治療哮喘和支氣管炎[12]。一些研究表明，茶堿能夠抑制大鼠體內(nèi)腫瘤的生長(zhǎng)，還具有抑制血小板聚集和抑制cAMP磷酸二酯酶的活性?？煽蓧A和茶堿的結(jié)構(gòu)中都含有未被取代的氮原子，因此能夠作為原料制備黃嘌呤衍生物。

己酮可可堿（pentoxifylline，PTX），又稱3，7-二甲基-1-（5-氧代己基）黃嘌呤，是一種甲基黃嘌呤的衍生物，最初被用于治療外周血管疾病。PTX是一種非特異性的磷酸二酯酶抑制劑，研究表明PTX 能夠通過提高cAMP依賴性蛋白激酶A 活性，抑制腫瘤壞死因子α（TNF-α）的產(chǎn)生并抑制蛋白激酶C活性來發(fā)揮抗腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的作用[13]。臨床前研究發(fā)現(xiàn)，PTX 是一種毒性低且耐受性良好的藥物，在體內(nèi)和體外對(duì)黑色素瘤細(xì)胞B16F10表現(xiàn)出抗腫瘤轉(zhuǎn)移和抗血管生成活性，對(duì)高轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231具有抗轉(zhuǎn)移活性[14]。在亞毒性劑量下，PTX 能夠抑制人黑色素瘤細(xì)胞A375的轉(zhuǎn)移和生長(zhǎng)，而對(duì)正常細(xì)胞沒有明顯毒性[15]。研究表明，PTX 抑制黑色素瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和血管生成的活性可能與靶向信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)[16]。

大量研究表明，黃嘌呤衍生物具有廣泛的生物活性和較低的毒性，具有抗腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移和抗血管生成活性[17]，并能夠協(xié)同增強(qiáng)順鉑等鉑類藥物的抗癌活性。此外，黃嘌呤衍生物結(jié)構(gòu)中的咪唑-2-亞基結(jié)構(gòu)使其能夠作為NHC配體與過渡金屬形成穩(wěn)定的配合物，使黃嘌呤衍生物與金屬相互結(jié)合協(xié)同增強(qiáng)生物活性成為可能。

2 具有抗菌活性的黃嘌呤NHC 金屬配合物

金屬銀具有抗菌活性，自古以來一直被用于治療各種感染，其廣譜的抗菌作用得到了普遍的認(rèn)可。盡管在抗生素出現(xiàn)后銀作為藥物的用量在一定程度上減少，但含銀化合物和產(chǎn)品如硝酸銀、磺胺嘧啶銀和銀浸漬繃帶等，仍常用于治療燒傷和創(chuàng)傷[18]，低濃度的銀離子能夠抑制或殺死各種真菌和細(xì)菌，而且銀離子對(duì)難以治療的細(xì)菌如銅綠假單胞菌也明顯有效。研究表明，含銀的抗菌藥物的活性可能與其生物利用度和在體內(nèi)長(zhǎng)期釋放銀離子以抑制再感染有關(guān)[19]，輔助配體對(duì)銀離子的釋放速率有著很大的影響。銀本身的毒性很低[20]，含銀化合物的毒性通常與載體分子有關(guān)，因此使用無毒分子與銀進(jìn)行配位至關(guān)重要。黃嘌呤衍生物毒性很低且具有多種生物活性，其結(jié)構(gòu)中的甲基咪唑使其可以作為NHC配體與銀離子形成穩(wěn)定的配位鍵，使配合物具有更慢的銀離子釋放速度，從而延長(zhǎng)配合物的作用時(shí)間，增強(qiáng)抗菌效果。

2006年，Kascatan-Nebioglu 等[21]報(bào)道了含有咖啡因衍生的NHC 配體的NHC-Ag（Ⅰ）配合物（1，見圖2），并對(duì)其體內(nèi)和體外的抗菌活性進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，化合物1結(jié)構(gòu)中的甲基咖啡因配體本身具有一定的抑菌作用，對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌等細(xì)菌的最小抑制濃度（minimalinhibitory concentration,MIC）為50～100g · L-1，對(duì)白色念珠菌、釀酒酵母菌和黑曲霉菌等真菌的MIC為75～150g · L-1。對(duì)化合物1的抗菌活性測(cè)試結(jié)果表明，其對(duì)包括具有高度抗性的病原體在內(nèi)的多種細(xì)菌菌株均有良好的抑制活性，測(cè)得MIC范圍為1～10mg·L-1。隨后他們還測(cè)試了化合物1對(duì)具有和不具有銀抗性質(zhì)粒pMG101的大腸埃希菌J53菌株的MIC，結(jié)果顯示，化合物1對(duì)缺乏銀抗性質(zhì)粒的J53菌株MIC小于1mg · L-1，而對(duì)含有質(zhì)粒的J53菌株MIC大于或等于5mg · L-1，證明化合物1的抗微生物活性主要來自其結(jié)構(gòu)中的銀離子?；衔?對(duì)真菌也同樣具有抑制作用，其對(duì)黑曲霉菌、釀酒酵母菌和白色念珠菌的MIC分別為13、4和4mg · L-1。對(duì)感染銅綠假單胞菌的小鼠的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，化合物1能夠顯著提高小鼠存活率，且未導(dǎo)致小鼠體質(zhì)量下降，顯示其顯著的抑菌活性和較低的體內(nèi)毒性。化合物1以及銀離子的抑菌作用機(jī)制尚不明確，可能與抑制細(xì)胞呼吸和降低ATP濃度有關(guān)，具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索。

金屬銅也是一種具有抑菌作用的金屬，研究表明，Cu2+進(jìn)入細(xì)胞膜后，能夠使蛋白質(zhì)變性失活，從而抑制或殺死細(xì)菌等微生物。2017 年，Sitalu 等[22]報(bào)道了以咖啡因作為NHC配體的NHC-Cu 配合物（2，見圖2），對(duì)包括大腸埃希菌和傷寒沙門菌在內(nèi)的多種細(xì)菌的抑菌實(shí)驗(yàn)表明，化合物2顯示出顯著的抑菌活性，MIC在微摩爾級(jí)，抑菌作用強(qiáng)于氨芐西林和環(huán)丙沙星等陽性對(duì)照。同時(shí)化合物2對(duì)黑曲霉菌、粗糙脈孢菌和尖孢鐮刀菌等真菌也顯示出顯著的抑制活性?；衔?能夠清除氧自由基，顯示其與超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）具有相似的活性?；衔?還具有很好的水溶性，顯示出咖啡因作為NHC配體對(duì)配合物理化性質(zhì)的調(diào)節(jié)作用。

圖2 具有抗菌活性的黃嘌呤NHC金屬配合物的結(jié)構(gòu)Figure 2Structures of the NHC metal complexes containing xanthine derivatives with antibacterial activity

3 具有抗腫瘤活性的黃嘌呤NHC金屬配合物

自20世紀(jì)60年代Rosenberg 等意外發(fā)現(xiàn)順鉑的抗腫瘤活性后[23]，對(duì)于金屬抗癌化合物的研究得到了蓬勃的發(fā)展。然而，鉑類藥物的副作用和耐藥性問題嚴(yán)重影響了其臨床應(yīng)用[24]。因此，含有金、銀、鉑、釕、銠和鈀等過渡金屬的無機(jī)和有機(jī)金屬化合物的抗腫瘤活性得到了深入的研究。

順鉑耐藥性的產(chǎn)生機(jī)制主要包括：活性鉑片段積累的減少、DNA 損傷修復(fù)、DNA 損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡途徑轉(zhuǎn)變?yōu)榇婊钔緩?，以及不依賴于DNA損傷的存活途徑的激活。順鉑在進(jìn)入細(xì)胞后經(jīng)水合反應(yīng)生成活性鉑片段，這一活性鉑配合物可能與谷胱甘肽或金屬硫蛋白等發(fā)生配體交換反應(yīng)隨后被排出細(xì)胞，導(dǎo)致耐藥性的產(chǎn)生。NHC-Pt 配合物具有穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在生理?xiàng)l件下不易失活，因此有望減少耐藥性的產(chǎn)生。2009年，Skander 等[25]報(bào)道了一系列NHC-Pt(Ⅱ)配合物，其中化合物3（見圖3）采用了黃嘌呤衍生物作為NHC配體，其對(duì)白血病CCRF-CEM 細(xì)胞系和人肺癌NCI-H460細(xì)胞系的IC50分別為2.7和1.6μmol · L-1，細(xì)胞毒性與順鉑相當(dāng)（IC50分別為3和2.4μmol · L-1）。其對(duì)順鉑耐藥的人卵巢癌A2780/DDP和CH1/DDP細(xì)胞系也表現(xiàn)出較好的細(xì)胞毒性（IC50分別為1.4和2.1μmol · L-1），而順鉑對(duì)這些細(xì)胞系的IC50均大于10μmol · L-1，提示其可能與順鉑有不同的作用機(jī)制。值得注意的是，化合物3與傳統(tǒng)鉑類抗癌藥物不同，呈現(xiàn)出反式的空間結(jié)構(gòu)。反式的鉑配合物能夠形成與順鉑不同的DNA-鉑加合物，使其更不易被DNA 修復(fù)機(jī)制識(shí)別，從而減少耐藥性的產(chǎn)生。2015年，Zhang 等[26]報(bào)道了具有咖啡因和三齒多吡啶配體結(jié)構(gòu)的NHC-Pt（Ⅱ）配合物（4a，4b，見圖3），化合物4a 和4b對(duì)乳腺癌MCF-7、MDA-MB-231細(xì)胞系和結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞系表現(xiàn)出顯著的抑制活性，IC50范圍在0.24 ～ 0.83μmol · L-1，明顯優(yōu)于順鉑（IC50范圍在2～10 μmol · L-1）?；衔?a 和4b對(duì)腫瘤的抑制活性無顯著差異，表明其三齒吡啶結(jié)構(gòu)上的氯原子對(duì)配合物的活性影響不大，其他取代基對(duì)配合物活性的影響有待進(jìn)一步探索。該論文還報(bào)道了鉑中心與黃嘌呤衍生物氮原子直接相連的配合物，幾乎喪失了對(duì)癌細(xì)胞的抑制活性，顯示出黃嘌呤衍生物配體的配位模式對(duì)配合物細(xì)胞毒性的產(chǎn)生和增強(qiáng)起著重要作用。值得注意的是，化合物4a 具有一定的抗血管生成作用。

金對(duì)癌細(xì)胞有著良好的抗增殖作用，但是Au（Ⅲ）/Au（Ⅰ）中心的強(qiáng)氧化性、在水性環(huán)境中易于失活以及還原態(tài)的Au（Ⅰ）/Au（0）能夠造成非選擇性的細(xì)胞損傷等特性導(dǎo)致開發(fā)含有Au 的抗癌化合物較為困難[27]。NHC配體能夠與Au 中心形成很強(qiáng)的配位鍵，從而使配合物更加穩(wěn)定，有可能在一定程度上克服Au 配合物的缺陷。2014年，Bertrand 等[27]報(bào)道了一系列以黃嘌呤衍生物作為NHC配體的NHC-Au（Ⅰ）配合物（5，6a～6g，見圖3），并對(duì)其抗腫瘤活性進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)人卵巢癌A2780細(xì)胞系及其順鉑耐藥細(xì)胞系A(chǔ)2780/R、人卵巢癌SKOV3細(xì)胞系、人肺癌A549細(xì)胞系以及正常人胚胎腎HEK-293T 細(xì)胞的3-（4，5-二甲基噻唑-2）-2，5-二苯基四氮唑溴鹽（MTT）試驗(yàn)結(jié)果顯示，該系列化合物對(duì)正常細(xì)胞HEK-293T沒有細(xì)胞毒性，對(duì)這些癌細(xì)胞系則均有一定的抗增殖活性，IC50在微摩爾級(jí)。其中化合物6a 活性較好，與順鉑相比，盡管該化合物對(duì)A2780細(xì)胞系活性較弱（IC50：16.2vs5.2μmol · L-1），但其對(duì)順鉑耐藥的A2780/R細(xì)胞系的活性是順鉑的2倍（IC50：15.6vs35μmol ·L-1）；對(duì)SKOV3和A549細(xì)胞系的活性較弱（IC50：＞60vs13.2μmol · L-1）；對(duì)非腫瘤細(xì)胞HEK-293T活性極低（IC50：＞100vs11.0μmol · L-1）?；衔? 雖然與化合物6a 有著相近的活性，但選擇性較差。化合物6g 在黃嘌呤結(jié)構(gòu)中引入了對(duì)三氟甲基苯基結(jié)構(gòu)，其對(duì)以上細(xì)胞系均有較好的抑制活性（IC50：13.1～30.3μmol · L-1），可能是由于苯環(huán)的存在使配合物的空間位阻增大，配合物解離速度降低，從而增強(qiáng)了抗腫瘤活性。后續(xù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，化合物6a對(duì)聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1[poly（ADP-ribose）polymerase-1，PARP-1]具有一定的抑制作用[IC50=（0.96± 0.13）μmol · L-1]，可能是通過黃嘌呤配體發(fā)生交換反應(yīng)后Au 原子中心直接與PARP-1蛋白質(zhì)的鋅指結(jié)構(gòu)域結(jié)合而發(fā)揮抑制活性。

嚴(yán)重的副作用是限制傳統(tǒng)鉑類藥物臨床應(yīng)用的問題之一，金屬銀具有較低的毒性，并在藥學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。黃嘌呤衍生物同樣具有低毒性的優(yōu)勢(shì)，因此開發(fā)基于黃嘌呤衍生物的NHC-Ag 配合物有望解決金屬抗癌藥物副作用的問題。2015年，Mohamed 等[28]報(bào)道了一系列以咖啡因、可可堿和茶堿等黃嘌呤衍生物為配體的NHC-Ag（Ⅰ）配合物（7a～7e，見圖3）。MTT 試驗(yàn)測(cè)定了化合物7a～7e對(duì)惡性黑色素瘤A375細(xì)胞、結(jié)腸直腸癌HCT116細(xì)胞、結(jié)腸直腸腺癌HT-29細(xì)胞、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤LN229細(xì)胞、胰腺癌Panc-1細(xì)胞、宮頸鱗狀癌SiHa 細(xì)胞，以及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤U-87MG和U-251細(xì)胞的體外細(xì)胞毒性。結(jié)果顯示，化合物7a～7e表現(xiàn)出中等程度的細(xì)胞毒性，IC50在微摩爾范圍內(nèi)（7.4～54.8μmol·L-1）。細(xì)胞毒性最強(qiáng)的化合物為7d，其結(jié)構(gòu)中NHC配體含有N-苯基取代基，推測(cè)空間位阻較大的苯環(huán)可能使銀離子與NHC配體的配位鍵更加穩(wěn)定，導(dǎo)致銀離子釋放速度變慢，從而延長(zhǎng)作用時(shí)間，增強(qiáng)對(duì)癌細(xì)胞的殺傷效果?；衔?e的平均細(xì)胞毒性約2倍于化合物7a，顯示在NHC配體骨架中引入羥乙基可以提高活性，這可能是由于羥乙基增加了配合物的溶解性和穿透細(xì)胞膜的能力。

有研究表明，NHC-Rh（Ⅰ）配合物具有良好的抗腫瘤活性[29-30]。Rh（Ⅰ）與Pt（Ⅱ）是等電子的，并且NHC-Rh（Ⅰ）配合物具有與順鉑相似的方形平面結(jié)構(gòu)，將低毒性、易于修飾且多功能的黃嘌呤衍生物作為NHC配體與Rh（Ⅰ）中心結(jié)合有望得到活性更強(qiáng)的配合物。2016年，Zhang 等[31]報(bào)道了以咖啡因?yàn)镹HC配體的NHC-Rh 配合物（8，見圖3），表現(xiàn)出廣泛的生物活性。對(duì)人肝癌HepG2細(xì)胞系，人乳腺癌MCF-7、MDA-MB-231細(xì)胞系，人結(jié)腸癌HCT-116細(xì)胞系，人胰腺癌Panc-1、JoPaca-1細(xì)胞系和人前列腺腺癌LNCaP細(xì)胞系的磺酰羅丹明B（sulforhodamine B，SRB）比色試驗(yàn)結(jié)果表明，化合物8表現(xiàn)出廣譜的細(xì)胞毒性，IC50范圍 在8.8～76.7μmol · L-1，對(duì)HCT-116細(xì)胞系的抑制活性最強(qiáng)，其IC50為其他細(xì)胞系的1/8～1/2。作為對(duì)照，順鉑對(duì)上述腫瘤細(xì)胞系的IC50為5.5～21.0 μmol · L-1，且未顯示出對(duì)某一細(xì)胞系有更強(qiáng)的抑制活性。該報(bào)道后續(xù)對(duì)化合物8的作用機(jī)制進(jìn)行了深入研究?；衔?對(duì)哺乳動(dòng)物硫氧還蛋白氧化還原酶（thioredoxin reductase，TrxR）的IC50為3.64 μmol · L-1，其結(jié)構(gòu)中的咖啡因衍生物1，3，7，9-四甲基黃嘌呤碘化物對(duì)TrxR 則沒有抑制作用?；衔?對(duì)大腸埃希菌TrxR 具有更強(qiáng)的抑制作用（IC50=0.23 μmol · L-1），顯示其可能具有較強(qiáng)的抑菌活性，然而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)化合物8對(duì)其他一些細(xì)菌沒有明顯的抑制活性。一系列實(shí)驗(yàn)表明，在HCT-116細(xì)胞系中，化合物8能夠提高活性氧（reactiveoxygen species,ROS）水平，導(dǎo)致DNA 損傷，誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，降低線粒體膜電勢(shì)，激活細(xì)胞凋亡進(jìn)程?；衔?還具有抗腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移和抗血管生成活性，其廣泛的生物活性顯示出NHC-Rh 配合物作為多靶點(diǎn)抗癌藥物的巨大潛力。

金屬鈀配合物與相應(yīng)的鉑類似物有著非常相似的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性，并且在一些情況下顯示出比順鉑更好的抗腫瘤活性[32]。然而，與鉑相比，鈀配合物的解離速度較快，可能影響其生物活性和藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)。因此，選擇與Pd 中心結(jié)合穩(wěn)定的配體至關(guān)重要。2018年Scattolin 等[33]報(bào)道了一系列含有黃嘌呤衍生物結(jié)構(gòu)的NHC-Pd 配合物（9～13，見圖3），對(duì)人卵巢癌A2780細(xì)胞系（順鉑敏感）和SKOV-3細(xì)胞系（順鉑耐藥）的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明，該系列化合物對(duì)A2780細(xì)胞系表現(xiàn)出良好的抑制活性，其中活性較強(qiáng)的化合物9c、9d和10d的IC50分別為0.09、0.81和0.8μmol · L-1，強(qiáng)于順鉑（IC50= 1.5 μmol · L-1）；該系列化合物對(duì)SKOV-3細(xì)胞系的抑制活性則相對(duì)較差，大部分化合物表現(xiàn)出與順鉑（IC50= 5.94μmol · L-1）相似的活性，但有部分化合物的活性較弱（IC50＞ 30μmol·L-1）。值得注意的是，該系列化合物對(duì)正常人成纖維細(xì)胞MRC-5幾乎沒有抑制活性，顯示其對(duì)腫瘤細(xì)胞具有一定的選擇性。化合物9c和13c相比于其他9、10系列化合物活性更強(qiáng)，提示黃嘌呤7位N 原子上的苯乙炔基取代基對(duì)配合物的活性有增強(qiáng)作用，可能是因?yàn)楸江h(huán)較大的空間位阻以及苯環(huán)-炔基-咪唑形成了穩(wěn)定的共軛體系，使得配合物整體穩(wěn)定性得到了增強(qiáng)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明其抗腫瘤細(xì)胞增殖活性可能與誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡相關(guān)。

盡管目前針對(duì)黃嘌呤NHC金屬配合物抗癌活性的相關(guān)報(bào)道較少，但是其展現(xiàn)出的優(yōu)異的抗癌活性（見表1）和可修飾性體現(xiàn)了其作為抗癌藥物的巨大潛力。黃嘌呤NHC金屬配合物的作用機(jī)制尚不明確，有待進(jìn)一步探索。

圖3 具有抗腫瘤活性的黃嘌呤NHC 金屬配合物結(jié)構(gòu)Figure 3 Structures of the NHC metal complexes containing xanthine derivatives with anti-tumor activity

表1黃嘌呤NHC 金屬配合物的抗癌活性及作用機(jī)制總結(jié)Table1 Summary of anti-tumor activity and mechanism of action of the NHC metal complexes containing xanthine derivatives

4 總結(jié)與展望

近年來，NHC配體在抗腫瘤領(lǐng)域得到了充分的研究，其毒性低、穩(wěn)定性強(qiáng)以及易于制備和修飾調(diào)節(jié)理化性質(zhì)等優(yōu)勢(shì)使NHC金屬配合物擁有廣闊的應(yīng)用前景。黃嘌呤衍生物作為天然產(chǎn)物，具有NHC配體所需的咪唑-2-亞基骨架，毒性較低，并且具有抗腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移、抗血管生成和協(xié)同增強(qiáng)金屬抗癌藥物活性等廣泛的生物活性。將黃嘌呤衍生物作為NHC配體與金屬相結(jié)合有可能獲得具有全新生物活性的金屬類化合物。

文中所涉及的黃嘌呤衍生的NHC金屬配合物均表現(xiàn)出較好的抗腫瘤活性，其中部分配合物的活性明顯優(yōu)于順鉑，且有部分配合物對(duì)順鉑耐藥的腫瘤細(xì)胞仍有明顯的抑制活性，提示其可能擁有與順鉑不同的抗腫瘤作用機(jī)制，有望突破順鉑等傳統(tǒng)鉑類抗癌藥物因作用機(jī)制而產(chǎn)生的耐藥性和副作用等局限性，但黃嘌呤NHC金屬配合物的作用機(jī)制目前報(bào)道較少，尚不明確，仍有待進(jìn)一步研究進(jìn)行探索。

NHC配體易于引入不同的基團(tuán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，便于通過調(diào)節(jié)化合物的理化性質(zhì)提高化合物的水溶性，從而提高化合物的成藥性和細(xì)胞攝取。NHC配體對(duì)金屬離子中心的穩(wěn)定作用，使其在生理?xiàng)l件下不易被細(xì)胞內(nèi)的親核試劑等反應(yīng)失活，從而提高化合物在細(xì)胞內(nèi)的濃度，增強(qiáng)抗腫瘤活性。對(duì)本文涉及的化合物進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系分析可以看出，NHC配體上基團(tuán)的不同對(duì)化合物的抗腫瘤活性有著顯著的影響，因此對(duì)NHC配體上基團(tuán)進(jìn)行優(yōu)化能夠綜合改善化合物的理化性質(zhì)和抗癌活性，例如引入苯環(huán)等空間位阻較大的基團(tuán)以增強(qiáng)配合物的穩(wěn)定性、引入羥基等親水性基團(tuán)以增加配合物的水溶性等。

在目前報(bào)道的黃嘌呤衍生的NHC金屬配合物中，己酮可可堿作為NHC 配體的配合物仍未見報(bào)道。己酮可可堿作為已被美國FDA 批準(zhǔn)的藥物，其毒性較低，安全性好，并且其本身便具有一定的抗腫瘤活性。近期研究發(fā)現(xiàn)己酮可可堿具有抗腫瘤轉(zhuǎn)移和抗血管生成作用，將其作為NHC配體與過渡金屬結(jié)合有望得到脂溶性好、具有更強(qiáng)抗腫瘤活性的化合物。此外，將黃嘌呤衍生的NHC金屬配合物包封在納米載體中，通過新型藥物遞送系統(tǒng)釋放也是一種提高其抗腫瘤活性和增強(qiáng)生物利用度的策略。

綜上所述，黃嘌呤衍生的NHC金屬配合物有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，然而目前?duì)于黃嘌呤金屬配合物的研究仍較少，如何找到最佳的黃嘌呤NHC配體和金屬離子中心的組合，以及如何闡明黃嘌呤NHC金屬配合物的作用機(jī)制仍是亟待解決的難題。