以线粒体为靶点的小檗碱药理活性研究

发布时间：2020-04-22 05:31

【摘要】：研究显示,小檗碱具有广泛的药理活性和多种靶点。其中,对糖脂代谢的调控作用及靶向线粒体的机制研究具有重要意义。本研究探索小檗碱对线粒体活性的调控作用及其与小檗碱调节糖代谢和细胞增殖之间的关联,目的是探讨小檗碱以线粒体为靶点发挥活性的机制与效应。首先,本研究探索了小檗碱调节线粒体活性与降糖及抑癌作用的关联。第一,小鼠腹腔注射5-15mg/kg小檗碱,结果显示小檗碱降低小鼠体温,降低肌肉、肾脏和心脏组织能荷,延长小鼠在密封条件下的存活时间。结果说明小檗碱抑制机体能量代谢。第二,HepG2细胞给予0.25-1.0μg/ml小檗碱,结果显示小檗碱引起ATP含量下降,NADH含量上升;同时小檗碱上调糖酵解速率和乳酸产量。结果说明小檗碱上调糖酵解与抑制线粒体活性有关。第三,糖尿病小鼠口服50-200mg/kg小檗碱4周,结果显示小檗碱对血糖血脂具有一定的改善作用。在肝脏细胞中,小檗碱上调能荷,对糖酵解酶和三羧酸循环酶的mRNA表达整体上具有上调趋势。另外,小檗碱对肝细胞mtDNA拷贝数和线粒体融合因子Opa1、Mfn1/2 mRNA表达调控符合低毒兴奋效应模式,这可能是小檗碱在体内影响线粒体活性并发挥糖脂代谢调节的机制之一。第四,HepG2移植肿瘤小鼠口服50、400mg/kg小檗碱4周,结果显示小檗碱抑制肿瘤生长,降低肿瘤组织能荷,下调mtDNA拷贝数,抑制多个三羧酸循环酶mRNA表达。结果说明小檗碱的抑癌作用与抑制线粒体活性有关。上述结果验证了小檗碱的降糖及抑癌作用与小檗碱调节线粒体活性的关系。在此基础上,为进一步探讨小檗碱是否主要通过抑制线粒体实现对细胞增殖的抑制,本研究设计细胞增殖的抑制与恢复实验。结果显示,高浓度小檗碱破坏线粒体,抑制细胞增殖,而添加α-丁酮酸(AKB)使细胞增殖速率约恢复一半,但无线粒体保护作用。在细胞中AKB仅作为外源电子受体,在乳酸脱氢酶等的催化反应中接受NADH的电子,恢复NAD+再生,从而部分地代替线粒体功能。由于小檗碱同时对细胞内各个靶点都有作用,而AKB的恢复作用仅体现线粒体的部分功能,这说明,高浓度小檗碱主要通过抑制线粒体实现对细胞增殖的抑制。综上,本研究显示小檗碱的降糖与抑癌作用与调节线粒体活性相关,并且抑制线粒体活性是高浓度小檗碱抑制癌细胞增殖的重要途径。本研究增加对小檗碱降糖和抑癌作用机制的认识。
【图文】：

小檗碱,分子结构式

图 1.1 小檗碱分子结构式生物碱，异喹啉是一种苯并吡啶，吡啶并发出荧光。在 0.01mol/L SDS 溶液射波长为 530nm (乔江鹏, 2014)。利 (陈娟, 2015)。当小檗碱与表面活鹏, 2014)。另外，小檗碱结合双链可以作为 DNA 染料和探针 (李建晴与改造化合物，存在于小檗科等植物内，以材中提取小檗碱的方法主要有酸水碱或硫酸小檗碱的溶解度较低，将其中药材产量有限，价格较高，从黄连

小檗碱,粒体

图 1.2 小檗碱在细胞中的分布 (Pang et al., 2014)具有荧光活性，吸收峰为 405nm，发射峰为 520nm。HepG2，Hela 和 /ml 小檗碱 1h 后，置于荧光显微镜下观察。图中绿色荧光为小檗碱的激小檗碱对线粒体的调节作用碱的异喹啉环的 7 位氮原子带有正电使小檗碱呈碱性，线粒体聚集到线粒体上（图 1.3），影响线粒体活性 (Pereira et al., 200能量工厂，通过氧化呼吸链将质子泵出线粒体基质，在线粒体膜电势，质子经呼吸链复合物Ⅳ返回线粒体基质，从而驱动 AT有双层膜结构，外膜上有孔蛋白形成的通道，对 5000Da 以下的而内膜对离子的不具有通透性 (Halestrap et al., 2002)。线粒体内使阳离子聚集到线粒体上，利用这种特性，，可以对线粒体进行明 Rhodamine123 和 JC-1 等对线粒体进行非共价键性标记，检小檗碱的相对分子质量为 336，因此可以穿过线粒体外膜，并依
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R285.5

【参考文献】