亚硒酸钠基于H22肝癌腹水模型的治疗效果及纳米硒转化研究

发布时间：2020-07-28 10:27

【摘要】：腹腔化疗是目前医学上治疗腹腔恶性肿瘤以及腹腔种植性转移瘤的主要手段。亚硒酸钠是硒的一种无机形态,呈+4价,具有氧化还原特性。亚硒酸钠进入生物体后,可借助硫氧还蛋白系统(Trx)和谷氧还蛋白(Grx)耦联谷胱甘肽(GSH)系统代谢,大量产生活性氧。而癌细胞中Trx系统与Grx-GSH系统往往高表达,因此在一些体内试验中,采用腹腔化疗的方式,亚硒酸钠对种植在腹腔中的多种癌细胞表现出强大的杀伤力,且宿主无明显的毒性反应。然而,亚硒酸钠进入癌细胞后,引起强大杀伤作用的硒形式,仍然未知。本文主要研究基于腹腔化疗亚硒酸钠的生物效应,以及起作用的硒形式,起作用的机制,为腹腔化疗的药物选择提供新思路。H22肝癌腹水模型是本实验室长期积累并且稳定可控的腹腔高恶性肿瘤模型。通过在雄性昆明鼠的腹腔中接种2×10~7的H22肝癌细胞,活体培养2天后,癌细胞数量增长至稳定的20×10~7,且腹腔内细胞外总的过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽还原酶(GR)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)活力相应升高可认为模型成功。基于此模型亚硒酸钠具有强大抗癌效应,最大耐受剂量的亚硒酸钠可导致癌细胞形态改变、生长周期停滞、蛋白大量降解、活性氧大量生成、数量大幅度减少,最后延长小鼠存活时间以及存活率,总体效应强于临床上的广谱抗癌药物,顺铂。强大抗癌效应的背后,伴随着H22肝癌细胞中,总硒含量(70%为SeNPs)的快速积累(10 min)。而在正常组织中硒积累较少,SeNPs则检测不到。体外证明,亚硒酸钠与在Trx系统和Grx-GSH系统系统的作用下代谢为SeNPs并大量产生活性氧。而且SeNPs也通过两大系统代谢大量活性氧。因此本论文证明,亚硒酸钠是SeNPs的原药。在体内大量蛋白存在的情况下,亚硒酸钠代谢为硒原子后,被蛋白迅速包裹,形成SeNPs,继续发挥抑癌效应。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R73-36
【图文】：

作用机制,蛋白,亚硒酸钠,零价

mg Se/kg 体重高了整整 7 倍。在体外，亚硒酸钠在分散剂 BSA 及还原物质 GSH 大量存在的条件下能大量形成红色物质(SeNPs 制备)。文献表明，在微生物、富硒植物、以及培养细胞中，采用亚硒酸钠处理后，都发现一定量的零价态硒颗粒的存在[26,27,38]。因此，我们推测当亚硒酸钠直接进入细胞后在 Grx-GSH 和 Trx 两大系统地代谢下，大量产生 ROS，同时 GS是细胞中的还原性物质的主要代表，亚硒酸钠被还原为低价态的零价硒，零价硒被蛋白包裹形成大量稳定状态的 SeNPs。而这些文献中所指的纳米颗粒或者零价态的硒就是在微生物体中亚硒酸钠代谢生成的纳米硒。四、硒代谢途径硒代半胱氨酸和硒代胱氨酸通过与细胞内硫醇类物质进行氧化还原循环，不断完成对自身和蛋白质（细胞内硫醇）二硫键（S-S）的更新[39]。谷胱甘肽（GSH）是富含丰富硫醇类化学结构的生物小分子。GSH 能在相关酶系统的作用下再生，GSH 的再生主要借助机体的谷氧还蛋白系统（由 GSH,谷胱甘肽还原酶（GR），谷氧还蛋白（Grx）组成）[16]，Grx 系统普遍的作用机制如下：

硫氧还蛋白,作用机制

Trx 系统也是蛋白质的二硫键还原酶系统，Trx 是核糖核甘酸还原酶一种主要氢供体，其活性受亚硒酸钠和 GS-Se-SG 的影响[40]。Trx32 位半胱氨酸残基上也具有高活性的硫醇类结构，以及其极低的 pKa 值（6.7）共同决定了其高反应活性[15]。Trx 的再生主要借助硫氧还蛋白系统（由 Trx 和硫氧还蛋白还原酶（TrxR）组成）[16]。

亚硒酸钠,纳米硒,二硫键还原

Trx 系统也是蛋白质的二硫键还原酶系统，Trx 是核糖核甘酸还原酶一种主要氢体，其活性受亚硒酸钠和 GS-Se-SG 的影响[40]。Trx32 位半胱氨酸残基上也具有高性的硫醇类结构，以及其极低的 pKa 值（6.7）共同决定了其高反应活性[15]。Trx 的生主要借助硫氧还蛋白系统（由 Trx 和硫氧还蛋白还原酶（TrxR）组成）[16]。图 2 硫氧还蛋白作用机制[40]Figure. 2 The general mechanism of thioredoxin system大量的研究数据跟文献报道表明，亚硒酸钠在细胞中的代谢需要两大系统的参与。作用机制均为 GSH、Grx 或者 Trx 中二硫键的打开与不同价态的硒原子进行结合。在本文中将两大系统统称为二硫键还原系统，其参与亚硒酸钠在细胞中的代谢过程结如下：

【参考文献】