黄连素通过RXRα抑制人结肠癌生长机制的结构基础初探及相关药物的初步改造

发布时间：2020-09-12 10:43

　　视黄醇X受体(RXRα)作为核受体家族的成员之一,参与了细胞增殖、分化、代谢和胚胎发育等重要生理学环节的调控,是治疗代谢性疾病和癌症等的重要靶点。黄连素(berberine,Ber),又名小檗碱,是一种从黄连、黄柏等药用植物中提取出的异喹啉生物碱,临床上主要用于胃肠炎和细菌性痢疾等的治疗。近年来很多药理学和临床研究中还发现黄连素具有抗癌的功效,引起了广泛关注,但其发挥抗癌作用的靶标并不清楚。本课题组的前期研究表明,黄连素能够作为一种新型的激动剂靶向RXRα,通过调控RXRα的转录激活活性以及降解核内的β-catenin,抑制结肠癌细胞增殖。我们通过实验发现,黄连素可以和RXRα的天然配体9-顺式视黄酸(9-cis-RA,9cRA),在RXRα的转录激活水平及结肠癌细胞增殖的抑制等方面发挥协同的作用。Real-time PCR实验表明,黄连素和9-cis-RA能在提高RXRα的下游靶基因肿瘤抑制因子FOX03A的mRNA水平表达上发挥协同效应。这些协同作用暗示了黄连素是通过不同于9-cis-RA的独特的方式结合到RXRα配体结合区域来发挥功效。哺乳动物单杂交和HPLC等实验的点突变分析,证明黄连素通过直接与核受体RXRα上275位的谷氨酰胺、316位的精氨酸残基结合,增强RXRα的转录激活水平。哺乳双杂交实验证明黄连素可以促进RXRα和β-cαtenin的相互作用,并且呈浓度依赖性。而黄连素对RXRα的靶定,对促进RXRα和β-cαtenin的结合,抑制Wnt通路活性和肿瘤细胞的生长都具有重要意义。黄连素能显著激活RXRα的转录活性,并通过靶向RXRα抑制结肠癌细胞增殖,这都为我们设计以RXRα为靶点的抗癌药物提供了依据。通过黄连素和RXRα的结合模式等方面的分析,我们期待设计出以黄连素为基础,不仅保留其本身低毒性、高选择性的优点,并且溶解度和抗肿瘤特性都更好的化合物。我们设计并合成出21种黄连素的衍生物,通过双荧光素酶报告基因检测和MTT实验,检测这些类似物在对RXRα转录激活活性、RXRα和β-cαtenin结合及人结肠癌细胞生长抑制方面的生物学特性。同时,采用“改造-评价-再改造-再评价”的循环模式,对高通量筛选后的类似物进行初步构效分析,并将这些不同衍生物间的功能学差异及官能团改变,反馈到下一代改造。至此,我们已经挑选出了两个,与黄连素相比溶解性更好以及对RXRα转录激活能力更强和抗癌效果更显著的黄连素衍生物Ber-122、Ber-125,为后续的药物分析及下一步的深入改造打下了基础。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：R285.5
【部分图文】：

黄连素,黄连,化学结构式,植物

第一章前言逡逑种季铵型异哇啉类生物碱１３７］，作为药物已有上百年的应用历史。我国拥有非常丰逡逑富的黄连素资源，广泛分布于中国各地。下图１．２展示了植物黄连及其主要成分的逡逑化学结构式。逡逑0」逡逑图１．２植物黄连及黄连素的化学结构式逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋Ｃｏｐｔｉｃ邋ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｂｅｒｂｅｒｉｎｅ逡逑黄连素作为抗菌药在临床上使用多年，可以治疗消化道溃疡、慢性胆囊炎、逡逑高血压、心律失常、糖尿病等疾病，疗效确切；具有广谱性的抗菌效果，可以抑逡逑制或消灭包括Ｇ＋菌、Ｇ？菌、真菌、霉菌、病毒、原虫、线虫等在内的微生物病逡逑原体。黄连素还是一种常见的抗感染药，不仅对肠道感染、眼结膜炎、中耳炎有逡逑疗效，还能抑制肺炎双球菌、伤寒杆菌和阿米巴原虫等的活动。逡逑在近年来的动物实验和临床观察中，我们发现黄连素还兼具抗癌的作用。越逡逑来越多的文献研究显示，黄连素能够抑制多种肿瘤细胞的增殖并诱导细胞凋亡，逡逑包括结肠癌［３３＿３４－３８］。再加上黄连素本身的低毒优势，让它的抗癌活性得到了更多逡逑关注

黄连素,改造流程,衍生物

敲除；或是从天然产物出发，通过半合成的策略改变黄连素的一些局部官能团。逡逑黄连素经过初步结构改造后，利用实验检测并确定靶向受体ＲＸＲａ的先导化合逡逑物，再通过综合分析指导下一轮改造，大体流程如下图１．３所示。这种“改造－逡逑评价－再改造－再评价”的循环模式，将药物改造与功能检测之间进行有机结合，逡逑并将这些结果有效地反馈给后续改造及系统性验证。逡逑１５逡逑

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式共同处理细胞Ｉ５ｈ后，提取细胞中的总ＲＮＡ，反转录后利用ＲＴ－ＰＣＲ分析Ｆ０Ｘ０３Ａ基逡逑因ｍＲＮＡ的表达水平。每组数据以Ｍｅａｎ邋±ＳＥＭ表示。逡逑如上图３．２所示，随着黄连素浓度的升高，ＲＸＲａ的靶基因Ｆ０Ｘ０３Ａ的逡逑ｍＲＮＡ表达水平升高；添加９－ｃｉｓ－ＲＡ与不同浓度的黄连素共同处理ＫＭ１２Ｃ细逡逑胞后，实时定量ＰＣＲ实验检测到肿瘤抑制因子Ｆ０Ｘ０３Ａ的ｍＲＮＡ表达水平得逡逑到了一定程度的提升，这些也反映出了黄连素与９－ｃｉｓ－ＲＡ的协同效应。逡逑３．１．１．３黄连素和９－顺式视黄酸对结肠癌的抑制具有协同作用逡逑如下图３．３所示，黄连素处理细胞３６ｈ后，随着浓度的升高，对结肠癌细逡逑胞的抑制作用增强，并且，这种作用是呈浓度依赖的。联合９－ｃｉｓ－ＲＡ处理后，逡逑它们对结肠癌细胞的抑制作用也变得更强，说明，黄连素和９－ｄｓ－ＲＡ在对结肠逡逑癌细胞的抑制能力方面具有协同作用。逡逑４４逡逑

【参考文献】