肉桂醛和二烯丙基三硫联合增强细胞活性氧的抗肿瘤研究

发布时间：2021-03-10 10:05

目前,癌症是导致人类死亡的主要原因之一。数据显示,仅2018年全球就有1800万新增癌症病例以及960万癌症死亡病例,癌症治疗现状十分严峻。目前,临床上针对癌症的疗法均存在各种缺陷,如毒副作用大,对转移肿瘤疗效差,极易产生耐药性等。近年来活性氧(ROS)的生物学功能及其在癌症发展中的潜在作用已经有很多报道。ROS在癌症中的生物学效应具有双面性。在低浓度下,ROS可以作为有利于肿瘤发生和异质性的信号分子,而在高水平下则表现出细胞毒性,会抑制癌细胞增殖并引起细胞的凋亡、坏死和自噬等。与正常细胞相比,癌细胞显示出更高的ROS水平,这是由于癌细胞中新陈代谢的增强和线粒体的功能障碍所导致的。并且癌细胞内高水平的ROS使其更易受到进一步的ROS损伤,为杀死癌细胞提供了独特的机会。但是,癌细胞也通过上调谷胱甘肽(GSH)激活抗氧化系统来适应增加的氧化应激。因此,我们期望通过提高肿瘤细胞的ROS和消耗肿瘤细胞内GSH的双重机制来增强ROS的水平,进而更加高效地杀死癌细胞。肉桂醛通过诱导细胞产生ROS来提高肿瘤细胞的氧化应激水平,从而激活细胞的凋亡通路。二烯丙基三硫可以通过硫醇—二硫化物交换反应消耗细胞内GSH,从而减弱癌细胞的抗氧化能力。首先,我们在细胞水平对肉桂醛、漆黄素、吉马酮等诱导细胞产生ROS的药物进行筛选,通过比较发现肉桂醛与二烯丙基三硫的协同治疗效果最佳,之后通过流式细胞技术分析发现肉桂醛与二烯丙基三硫的协同治疗可以大幅度提高癌细胞内ROS水平。并且证明了肉桂醛与二烯丙基三硫联合能够显著提高细胞的凋亡水平。进一步,我们利用PLGA-PEG包裹肉桂醛和二烯丙基三硫构建双药共载纳米药物。该纳米药物在生理条件下稳定且能够缓慢释放药物。随后,体外的MTT实验表明肉桂醛和二烯丙基三硫双药共载纳米药物(PP-CD)具有良好的癌细胞杀伤效果,通过流式细胞技术分析发现PP-CD同样可以大幅度提高癌细胞内ROS水平,并激活凋亡通路显著提高癌细胞的凋亡水平。并且在PP-CD的表面修饰了靶向肽RGD后可进一步提高肿瘤细胞对纳米药物的摄取以及纳米药物的细胞毒性。最后,在动物的皮下肿瘤模型治疗过程中,肉桂醛单药纳米药物(PP-C),二烯丙基三硫单药纳米药物(PP-D)和PP-CD双药纳米药物相比,PP-CD双药纳米药物的肿瘤抑制效果最佳,并且具有良好的生物相容性。而表面修饰RGD的靶向纳米药物PPR-CD的肿瘤抑制效果会进一步提升。因此肉桂醛和二烯丙基三硫联合治疗可以通过提高ROS和消耗GSH两个途径,有效地增强肿瘤细胞内的ROS水平,从而利用双重机制协同杀死癌细胞并有效抑制肿瘤生长。综上所述,本论文设计了一种新的纳米治疗药物,通过提高ROS和消耗GSH两个途径,大幅度提高了癌细胞的ROS水平,从而利用双重机制协同杀死癌细胞并有效抑制肿瘤生长,为肿瘤治疗中存在的问题提供了新的解决思路。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R965

文章目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 癌症的治疗现状

1.2 活性氧与癌症

1.2.1 活性氧（ROS）

1.2.2 活性氧的双面性

1.2.2.1 ROS促进肿瘤生长的机制

1.2.2.2 ROS抑制肿瘤生长的机制

1.2.3 抗氧化治疗的方法及相关药物

1.2.4 促氧化治疗的方法及相关药物

1.2.4.1 外源性ROS诱导剂

1.2.4.2 抗氧化系统抑制剂

1.3 本文的研究思路和研究内容

第二章双药协同增强ROS的抗肿瘤研究

2.1 引言

2.2 实验材料与实验方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验仪器

2.2.3 细胞培养

2.2.4 药物筛选

2.2.5 细胞毒性实验

2.2.6 细胞凋亡水平检测

2.2.7 细胞ROS水平检测

2.2.8 线粒体膜电位检测

2.2.9 GSH水平检测

2.2.10 合成PLGA-PEG

2.2.11 合成PLGA-PEG-RGD

2.2.12 材料表征

2.2.13 药物装载

2.2.14 纳米颗粒的稳定性

2.2.15 药物体外释放

2.2.16 纳米药物细胞水平的治疗实验

2.2.17 PP和PPR的体外细胞摄取实验

2.2.18 PP-CD和PPR-CD的细胞靶向杀伤实验

2.2.19 纳米药物的体内抑制肿瘤实验

2.2.20 靶向纳米药物的体内抑制肿瘤实验

2.2.21 组织切片染色分析实验

2.3 实验结果

2.3.1 药物筛选

2.3.2 细胞水平研究双药的联合治疗效果与机理

2.3.2.1 细胞凋亡水平

2.3.2.2 细胞内ROS水平

2.3.2.3 细胞线粒体膜电位变化

2.3.2.4 GSH的水平

2.3.3 构建纳米药物

2.3.3.1 PLGA-PEG的合成与表征

2.3.3.2 药物负载与药物体外释放

2.3.3.3 纳米药物的稳定性

2.3.4 纳米药物的体外治疗效果

2.3.4.2 纳米药物诱导的细胞凋亡水平

2.3.4.3 纳米药物诱导的细胞ROS水平

2.3.4.4 体外靶向效果验证

2.3.5 纳米药物的体内治疗效果

2.3.5.1 肿瘤抑制效果

2.3.5.2 生物相容性

2.3.5.3 靶向纳米药物抑制肿瘤效果

2.4 本章小结

第三章讨论与展望

参考文献

致谢

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