色胺衍生物的化學(xué)合成及生物抗腫瘤活性研究進(jìn)展*

趙瓊麗，何 姍，張 影，王麗瓊

(云南師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650500)

惡性腫瘤已經(jīng)發(fā)展成為社會關(guān)注討論的世界性熱門研究話題，其嚴(yán)重威脅著民眾生命健康。因?yàn)閷@種重大特殊病理現(xiàn)象成因缺乏了解，所以，對于各種抗腫瘤的新型靶向藥物結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行全面系統(tǒng)分析研究，一直以來都是臨床研究方面共同關(guān)注與探討著的焦點(diǎn)。雖然現(xiàn)在市場上已出現(xiàn)各類具有抗腫瘤生理活性藥物，但由于存在藥物毒性、作用差異機(jī)制和致耐藥或交叉耐藥性致交叉耐藥交叉作用機(jī)制等很多問題，因此，需要進(jìn)一步開發(fā)出具有多種抗腫瘤新型及協(xié)同作用機(jī)制特點(diǎn)的腫瘤免疫功能藥物。

在某些動物體內(nèi)和其生存土壤中，存在大量含吲哚或類吲哚結(jié)構(gòu)的化合物，這些化合物中的吲哚結(jié)構(gòu)或類吲哚結(jié)構(gòu)具有潛在抗癌活性。色胺被認(rèn)為是非常重要的，它是許多天然生物堿的生物合成前體，在生物活性和藥物重要化合物的全合成中經(jīng)常被用作化學(xué)構(gòu)建塊[1]。該類活性化合物中主要抗腫瘤生物機(jī)制為有選擇性抑制環(huán)氧合酶活性生成，以腫瘤細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子為靶點(diǎn)。近年來微管及微絲抑制劑是國內(nèi)外抗腫瘤靶向藥物合成的新研究及熱點(diǎn)技術(shù)之一，一些新型天然異色胺衍生物，如L-羥基色氨酸、血清素、褪去黑質(zhì)激素，此外，還有另外一些抗色胺類藥物，如舒馬曲坦、利扎特里潘，也具有重要的抗癌作用。色胺類衍生物是一種具有抑制微管癌細(xì)胞形成能力的活性化合物，與長春堿類和紫杉醇的抗腫瘤作用機(jī)制類似，但相對毒性則較小[2]。所以，對色胺類衍生物的天然合成產(chǎn)物和其活性化合物的天然抗腫瘤酶活性進(jìn)行研究，可以為我們發(fā)現(xiàn)某些新劑型的合成抗腫瘤新藥物途徑奠定基礎(chǔ)，具有一定的研究意義。

1 抗癌靶點(diǎn)研究進(jìn)展

目前，在抗癌生物學(xué)領(lǐng)域里，一個最新的研究領(lǐng)域，是小病毒分子中對細(xì)胞周期蛋白依賴的激酶CDKs的抑制[3]。CDK4蛋白在視網(wǎng)膜細(xì)胞分裂周期中的第G0期及/或第G1期中均具有下列兩個非常特殊而且重要的蛋白功能，CDK4:cyclin。D1復(fù)合物磷酸化視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(pRB)，pRB是E2F轉(zhuǎn)錄因子家族的活性抑制因子[4]。CDK4介導(dǎo)的pRB過度磷酸化促進(jìn)E2F蛋白的釋放，使其發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活作用。這使細(xì)胞能夠通過限制點(diǎn)，一個早期g1檢查點(diǎn)，在那里細(xì)胞承諾自己完成一個細(xì)胞分裂周期。因此，抑制CDK4是控制細(xì)胞增殖速度的一個重要因素。在正常細(xì)胞中，這是通過CDK4特異性細(xì)胞周期蛋白依賴激酶抑制劑(CKIs)進(jìn)行的，如p16(抑癌基因可以殺死癌細(xì)胞);在腫瘤細(xì)胞中，導(dǎo)致p16產(chǎn)生不足的失活突變很常見。此外，在許多腫瘤細(xì)胞中，激活伙伴細(xì)胞周期蛋白D1和催化亞基CDK4經(jīng)常是過度生產(chǎn)或過度激活的。CDK4的小分子抑制劑會導(dǎo)致細(xì)胞周期的早期G1阻滯，從而防止不受控制的細(xì)胞生長，這是所有腫瘤細(xì)胞的標(biāo)志。鑒于CDK4是一種激酶，作為CDK4抑制劑的最明顯結(jié)構(gòu)是ATP的類似物。我們也知道，與ATP完全無關(guān)的結(jié)構(gòu)，如staurosporin和flavopiridol，也是CDK4的有效抑制劑。

2 色胺類衍生物

褪黑素(melatonin，MT)又名褪色眼褪黑激素、松果體素，化學(xué)名都是N-對苯胺乙?；?5-苯基六偏甲氧基單色胺。它實(shí)際上原是一個由大型的哺乳動物松果體分泌并產(chǎn)生出來的一種神經(jīng)激素。1958年由美國皮膚病學(xué)家Aaron和Lerner等首次報告從牽牛鞭松果體及其提取物中成功分離并提取得到的該新天然物質(zhì)，并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，證明檢測并證實(shí)了其生物活性。前人研究得出褪黑素能抑制人類葡萄膜黑色素瘤和人神經(jīng)成纖維瘤細(xì)胞株的生長。并證實(shí)褪黑素有抗突變和抗有絲分裂的作用，對子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞系和艾氏腹水癌細(xì)胞、MCF-7，B16生長具有有一定的抑制作用[5]。也有研究表明褪黑素對大鼠肝癌AH130和小鼠盆腔及陰道腫瘤具有明顯的抑制作用[6]。在SKOV3細(xì)胞系中，MT能顯著增加上皮型鈣黏附蛋白的表達(dá)，并下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達(dá)水平，證明其具有明顯的抗腫瘤侵襲活性，得出褪黑素研究有對機(jī)體某些癌細(xì)胞具有很好抑制作用，進(jìn)一步提示對褪黑素結(jié)構(gòu)進(jìn)一步修飾得到的褪黑素衍生物具有一定的研究意義。

Anisimov等合成一系列羥色胺水楊酸衍生物，并采用MTT法檢測這些化合物對人乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、宮頸癌細(xì)胞系抗增殖活性。結(jié)果表明所合成化合物對人胃癌細(xì)胞系和人宮頸癌細(xì)胞系抑制活性均與陽性對照5-Fu數(shù)值相近，其中化合物1、2、3、4、5、6(見圖1)對人胃癌細(xì)胞的半數(shù)抑制濃度分別為43、59，60、56、55、62 μmol/L，而陽性對照物為 58 μmol/L;對人宮頸癌細(xì)胞系半抑制濃度為42、82、80、71、>100、74 μmol/L，而5-Fu對人宮頸癌細(xì)胞半抑制濃度為 50 μmol/L?；衔?～6(見圖1)對人胃癌和人宮頸癌細(xì)胞系研究具有一定意義[7]。

圖1 化合物1～6

Xiong等研究由一系列色胺與水楊酸衍生物反應(yīng)，合成出一系列色胺水楊酸衍生物，并分別采用MTT法檢測所有合成的化合物對人乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、宮頸癌細(xì)胞系抗增殖活性[8]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明多種化合物對胃癌不同階段癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移都或多或少具有一定的抑制殺滅作用，其中主要通過胃癌細(xì)胞集落實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn)考察化合物7(見圖2)對人胃癌細(xì)胞的集落形成的能力作用和胃癌細(xì)胞的遷移轉(zhuǎn)化能力，采用流式細(xì)胞術(shù)檢測化合物7對人胃癌細(xì)胞的凋亡能力和增殖周期能力的影響，用蛋白質(zhì)印記實(shí)驗(yàn)檢測了化合物7的對人HIF-1α以及糖酵解相關(guān)蛋白HK-2和PFK對表達(dá)的影響。結(jié)果表明化合物7對人乳腺癌、肺癌、胃癌、肝癌、宮頸癌細(xì)胞系的半抑制濃度分別為63、36、29、45、52 umol/L，而陽性對照5-Fu對人乳腺癌、肺癌、胃癌、肝癌、宮頸癌細(xì)胞系的半抑制濃度分別為57、>100、58、68、50 μmol/L，表明化合物7對5種癌細(xì)胞都具有一定的抑制作用，具有很高的研究價值。其次化合物7能抑制人胃癌細(xì)胞集落形成能力和遷移能力，誘導(dǎo)人胃癌細(xì)胞凋亡和使細(xì)胞周期阻滯于G2/M期，化合物7下調(diào)糖酵解相關(guān)蛋白HK-2的表達(dá)。表明化合物7是很好的抗腫瘤藥物，為抗癌藥物研發(fā)提供一定的基礎(chǔ)。

圖2 化合物7

朱海峰以5-三甲基色胺衍生物和不同聚苯乙酸鹽為基本原料合成一系列新型β-咔啉類衍生物，對這一系列新β-咔啉類衍生物都進(jìn)行了體外細(xì)胞毒活性檢測，結(jié)果顯示它對人結(jié)腸癌細(xì)胞色素合成HT-29和合成產(chǎn)物Caco-2等均有極良好的細(xì)胞抑制作用，對HT-29 的抑制作用比Caco-2 的抑制作用優(yōu)越一些，基本上都是在藥物質(zhì)量濃度為 250 μg/mL 時抑制率最佳，其中化合物8(見圖3)對 HT-29 的抑制率達(dá)到了 93%，表明化合物8對結(jié)腸癌和Caco-2治療具有一定的參考價值，且在化合物8的基礎(chǔ)上我們可以進(jìn)一步研究它的抗癌機(jī)制，探索在化合物8結(jié)構(gòu)上進(jìn)行修飾，探索新化合物的抗癌活性，為發(fā)現(xiàn)更多抗癌藥物奠定基礎(chǔ)[9]。

圖3 化合物8

綜上所述，色胺的一些衍生物具有一定的抗癌活性，可以選擇抗癌活性較突出的化合物進(jìn)行下一步的修飾，為發(fā)現(xiàn)更優(yōu)秀的抗腫瘤藥物奠定基礎(chǔ)，保留母體架構(gòu)，在其母體基礎(chǔ)上進(jìn)一步加上一些活性較高的基團(tuán)如鹵素基團(tuán)、甲氧基、等，并保證其基團(tuán)之間的構(gòu)效關(guān)系。

3 結(jié)論

經(jīng)過對色胺結(jié)構(gòu)進(jìn)一步修飾，發(fā)現(xiàn)色胺類化合物對癌細(xì)胞具有一定的抑制作用。本課題組主要是在圍繞著色胺結(jié)構(gòu)上做進(jìn)一步的修飾，完成了初期的MTT檢測實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了這些活性化合物均具有對機(jī)體某些的不同病變部位癌細(xì)胞等在一定程度上細(xì)胞免疫活性抑制作用，且其中有的一些活性化合物還表現(xiàn)出一些較強(qiáng)的細(xì)胞腫瘤凋亡抑制等作用。總的來說，色胺類衍生物本身也同樣可通過分別或通過直接地誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行早期抑制凋亡、阻滯腫瘤細(xì)胞周期、抑制靶蛋白的拓?fù)洚悩?gòu)酶基因的異常表達(dá)或活性、抑制腫瘤微管蛋白的特異聚合、調(diào)控與腫瘤生長相關(guān)的靶蛋白信號通道與信號通路基因之間的特異連接表達(dá)、與腫瘤特異生長基因及DNA蛋白進(jìn)行交叉誘導(dǎo)結(jié)合調(diào)控作用等的一系列綜合作用機(jī)制從而有效發(fā)揮其出的抗腫瘤藥理活性。5-號位取代色胺是世界目前生理活性表現(xiàn)最優(yōu)良的穩(wěn)定高效的新型天然和高效人工合成的抗腫瘤活性基因藥物分子之一，具有巨大的新型藥物臨床開發(fā)及生產(chǎn)研究潛力，但同時該新型藥物在我國具體藥物臨床開發(fā)的應(yīng)用的實(shí)踐層面上還存在一些重要技術(shù)缺陷，如對其自身毒副作用依賴性太之大、易再造成疾病復(fù)發(fā)、耐藥性高等。在此我們提出今后抗病毒藥物新的應(yīng)用藥理及研究的領(lǐng)域發(fā)展中更多應(yīng)注意和關(guān)注抗病毒應(yīng)用于癌癥藥物中對腫瘤基因的3-位和側(cè)鏈結(jié)構(gòu)水平上基因的特異性靶向位點(diǎn)優(yōu)化基因的特異性改造，以能顯著地提高抗癌新藥中對某些特定的腫瘤細(xì)胞受體結(jié)構(gòu)的基因特異位點(diǎn)選擇性，增強(qiáng)該基因?qū)εc靶腫瘤細(xì)胞蛋白結(jié)構(gòu)的高特異性位點(diǎn)的結(jié)合及蛋白的誘導(dǎo)合成表達(dá)能力，降低該病毒基因?qū)φＨ藱C(jī)體功能組織的長期慢性炎癥損傷的風(fēng)險并以逐漸達(dá)到減少細(xì)胞耐藥性，進(jìn)而通過研究及開發(fā)篩選出多種高效安全低毒高效廣譜的高效安全廣譜的新一代高效靶向抗腫瘤的藥物。