中藥白花丹活性成分白花丹素金屬配合物的合成、抗腫瘤活性及與DNA作用研究.pdf

1、本文以中藥白花丹(Plumbago zeylanica)的抗腫瘤活性成分白花丹素為研究對象，通過天然藥物化學(xué)、配位化學(xué)、藥理學(xué)以及生物無機(jī)化學(xué)等多學(xué)科的交叉與融合，開展了一系列具有原創(chuàng)性的研究工作并取得了以下極有意義的研究成果。 一、采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定廣西白花丹根、莖、葉3個部位的20種常量及微量元素，探討了白花丹中常量、微量元素與生物活性之間的相關(guān)性。 二、以天然藥物化學(xué)為基礎(chǔ)，利用色

2、譜法從廣西白花丹根的乙醇提取液中分離得到其抗腫瘤活性成分白花丹素，以及另外兩個單體化合物(茅膏醌和β-谷甾醇)，通過核磁共振、質(zhì)譜、紅外等譜學(xué)方法鑒定這些化合物結(jié)構(gòu)，白花丹素的結(jié)構(gòu)由X-射線單晶衍射方法進(jìn)一步證實。 三、以白花丹素為主要配體合成了系列金屬配合物。首次合成了包括過渡金屬、稀土金屬和堿土金屬等20種金屬配合物和1種鈉鹽，利用元素分析、紅外光譜、紫外光譜、核磁共振譜、質(zhì)譜以及X-射線單晶衍射等方法確定了這些化合物的結(jié)構(gòu)

3、，并測定了白花丹素和其中6種配合物的單晶結(jié)構(gòu)。化合物1～7為白花丹素的Cu(Ⅱ)，Co(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)，Ca(Ⅱ)，Mg(Ⅱ)配合物?；衔?的單晶結(jié)構(gòu)分析表明1具有四配位平面四邊形結(jié)構(gòu)，化合物8是白花丹素的Na(Ⅰ)鹽，以離子化合物形式存在；化合物9～16為白花丹素的La(Ⅲ)，Y(Ⅲ)，Dy(Ⅲ)，Sm(Ⅲ)，Gd(Ⅲ)，Nd(Ⅲ)，Er(Ⅲ)，Eu(Ⅲ)的稀土金屬配合物；化合物17是白花丹素的雙核釔結(jié)構(gòu)；

4、化合物18為白花丹素的單核釔結(jié)構(gòu)，該配合物除了含白花丹素外，還有來自白花丹植物中的另一個單體化合物也參與配位；化合物19～21是以2，2’-聯(lián)吡啶和鄰菲咯啉等含N配體為輔助配體，具有白花丹素-含N配體-金屬離子的三元配合物，化合物19是白花丹素和2，2’-聯(lián)吡啶與Cu(Ⅱ)的配合物，具有五配位的四方錐構(gòu)型，通過Cu…O弱的成鍵作用形成二聚體，再通過分子間的氫鍵作用進(jìn)一步形成一維鏈狀結(jié)構(gòu)，化合物20和化合物21是白花丹素分別與2，2’-聯(lián)

5、吡啶和鄰菲咯啉的Zn(Ⅱ)配合物，都具有六配位八面體構(gòu)型的雙核鋅配合物，呈一維鏈狀結(jié)構(gòu)，化合物20中鏈與鏈之間的大量氫鍵將一維鏈擴(kuò)展成二維層，分子間的π-π堆積作用進(jìn)一步形成三維結(jié)構(gòu)。 四、對合成的白花丹素金屬配合物進(jìn)行了體外抗腫瘤生物活性的藥理學(xué)研究。利用MTT法，測試了白花丹素及其14種金屬配合物對肺癌NIC-460，腎癌7860，肝癌BEL7404，乳腺癌MCF-7，胃癌MGC803，結(jié)腸癌HCT116，肝癌HepG2，結(jié)

6、腸癌LOVO，鼻咽癌CNE1，鼻咽癌CNE2等10種細(xì)胞株的體外細(xì)胞毒活性。結(jié)果表明，具有抗腫瘤活性的白花丹活性成分白花丹素與金屬離子形成配合物后，大部分配合物的細(xì)胞毒活性明顯提高了，表現(xiàn)了顯著的正相協(xié)同效應(yīng)。14種被測試化合物除了對CNEl都沒有顯示活性以外，不同的化合物對其它9種細(xì)胞株均顯示了不同程度的抑制作用。在所測化合物中，活性最好的化合物是化合物1，2，19，其中對五種細(xì)胞株7860，MCF-7，HCT116，HEPG2，CN

7、E2均顯示了顯著抗腫瘤活性，且強(qiáng)于配體和順鉑，特別是對腎癌7860顯示較高活性(IC50分別為3.42μM，2.26μM，2.52μM)，化合物19對肺癌NIC-460顯示較高活性(IC50，1.97μM)，活性比順鉑強(qiáng)20倍以上；化合物3，4對腎癌7860也顯示較高活性(IC50，2.3μM，2.29μM)；化合物7，9，10，11，12，13對肝癌BEL7404細(xì)胞株顯示較強(qiáng)的活性(IC50，2.9μM，6.11μM，10.98μM

8、，5.06μM，9.10μM)；化合物5，7，8，12對肺癌NIC-460顯示較強(qiáng)的活性(IC50，13.36μM，8.1μM，17.27μM，6.98μM)。而且PLN及其配合物對腫瘤細(xì)胞株的抑制率呈現(xiàn)時間及劑量依賴性效應(yīng)關(guān)系，在同一作用時間，抑制率隨化合物濃度的增加而增加；在同一濃度，抑制率隨化合物作用時間的延長而增強(qiáng)，大部分配合物對受試細(xì)胞株的抑制率不僅強(qiáng)于配體而且強(qiáng)于順鉑。 五、對白花丹素金屬配合物與DNA作用進(jìn)行生物無

9、機(jī)化學(xué)研究。利用紫外-可見吸收光譜、熒光光譜、圓二色光譜和循環(huán)伏安法等譜學(xué)手段，研究了14種具有抗腫瘤活性配合物與小牛胸腺DNA的作用，從分子水平探討配合物的抗腫瘤活性作用機(jī)制。從白花丹素及其配合物的紫外-可見吸收光譜可見，隨CT-DNA的加入，化合物的主要吸收峰發(fā)生紅移和減色效應(yīng)，表明白花丹素及其配合物主要以插入方式與CT-DNA作用，結(jié)合常數(shù)在103-104M-1范圍，比配體白花丹素的結(jié)合常數(shù)大(離子型化合物8除外)。而且DNA-E

10、B體系熒光猝滅和消光點的出現(xiàn)進(jìn)一步證明插入方式的存在，這些研究結(jié)果同樣被CD和CV光譜證實。而且不同化合物對CT-DNA的插入程度不同，這種插入方式的差異可能是化合物對某些腫瘤細(xì)胞株表現(xiàn)的抑制作用不同的原因之一，由此推測化合物的抗腫瘤活性機(jī)制與配合物能與DNA發(fā)生插入作用，從而抑制DNA的復(fù)制與合成有關(guān)。 本研究結(jié)果對設(shè)計、合成基于中藥活性成分金屬基抗腫瘤藥物，研究其協(xié)同抗腫瘤效應(yīng)提供科學(xué)參考，而且對闡明白花丹素及其金屬配合物乃