新型穿心莲内酯衍生物抗肿瘤作用及其机制研究——调节肿瘤微环境

摘要

穿心莲内酯(Andrographolide，AD)是我国传统中草药穿心莲(Andrographispaniculata)的主要有效成分之一。近年来，AD作为抗肿瘤、抗病毒药物开发的先导化合物已成为基于AD新药开发的热点之一。为提高AD对肿痛的细胞毒活性，研究者们针对其第3位、第19位羟基以及第8、第17位双键等位点进行结构修饰，合成了许多新型的化合物。然而，其体内有效性未见提高，有关AD及其衍生物调节肿痛微环境的抗肿痛作用机制研究及结构修饰还很欠缺。课题组前期研究发现，AD脱水后的新型C-15位取代衍生物AD-3及其3，19-烟酰酯(AD-2)体外抑制肿瘤细胞与血管内皮细胞的黏附、抗肿瘤细胞迁移及抑制毛细血管通透性增加等活性均较AD大幅提高。本研究采用鸡胚尿囊膜模型、荷H22肝癌小鼠模型、血管内皮细胞ECV304二维、三维迁移模型研究衍生物的体内外抗血管新生作用；采用荷S180肉瘤小鼠模型，荷H22肝癌小鼠模型研究衍生物的抑瘸作用，同时考察衍生物对荷S180肉瘤小鼠免疫器官的影响，并通过ELISA和免疫组化等方法研究化合物对荷瘤小鼠血清及肿瘤组织中相关因子表达的影响，以期阐明AD-2和AD-3调节肿瘤微环境、抗肿瘤血管新生，调节机体免疫力，进而抑制肿痛组织生长的综合作用机制，为新型穿心莲内酯衍生物的合成及其药效评价，乃至抗肿瘤药物的开发奠定良好的基础。本研究主要结果如下：
　　 1.AD-2和AD-3具有良好的体内抗肿瘤作用，且显著强于其母体化合物AD(P<0.05)。其中AD-3(0.85 mmol/kg；ig)对S180肉瘤生长的抑制率为53.38±6.83％，且AD-30.85 mmol/kg和1.10 mmol/kg剂量组的肿痛扩散级别均为0，与模型组和AD组相比，差异均具有极显著性意义(P<0.01)。说明将AD脱水后，进一步对15位进行修饰可使衍生物的体内抗肿瘤作用显著提高，为基于AD合成抗肿瘤活性更高的衍生物奠定了基础。
　　 2.AD-2和AD-3具有良好的抗血管新生作用。用20μmol/L的AD-2和AD-3处理鸡胚尿囊膜，使血管分支点数量较模型组分别减少了75％和56％，差异具有显著性意义(P<0.05)；AD-2(1.35 mmol/kg；ig)和AD-3(1.00 mmol/kg；ig)组H22荷瘤小鼠肿瘤组织中的血管指数分别为3.14±1.69和3.30±1.43，与模型组(4.82±2.43)和AD组(5.10±2.13)相比，差异均具有显著性意义(P<0.05)；机制研究表明，AD-2和AD-3通过显著上调基质金属蛋白酶MMPs抑制剂。TIMP-1，下调血管内皮生长因子VEGF的表达，抑制血管内皮细胞的迁移，阻遏肿瘤组织中微血管的形成，切断肿瘤的氧气和营养供应。
　　 3.AD-2和AD-3能够显著下调荷S180小鼠血清中 IL-1β、PGE2及iNOS的表达，抑制肿瘤组织中NF-κB的核位移，抑制肿瘤恶性增殖及血管新生；同时，显著促进荷瘤小鼠血清及肿瘤微环境中肿瘤坏死因子 TNF-α的分泌，起到直接抑制肿瘤生长的作用。
　　 4.与环磷酰胺显著不同，实验期间AD-2和AD-3组小鼠体重增加未受影响，且能够在一定程度上调节荷瘤小鼠胸腺及脾脏的免疫指数。AD-2和AD-3提高机体免疫力可能与其抗肿瘤综合效应有关。
　　 综上所述，穿心莲内酯衍生物.AD-2、AD-3通过上调肿瘤微环境中。TIMP-1、TNF-α的表达，下调 VEGF、IL-1β、PGE2、iNOS等的表达，抑制促肿瘤发生发展的NF-κB通路，发挥其抗血管新生、抑制肿瘤的生长及扩散等抗肿瘤作用，而且无明显毒副作用。因而AD-2和AD-3，尤其是AD-3，具备开发为新型高效低毒的调节肿瘤微环境，抑制肿瘤发生发展的抗肿瘤药物的潜力。