基本信息
- 项目名称：
- 六种倍半萜内酯化合物抗癌作用的筛选及其机制探讨
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本实验以从菊科植物土木香和旋覆花中提取纯化得到的6种倍半萜内酯化合物为对象，观察对人子宫颈癌细胞增殖的抑制作用，进行构-效关系的探讨，以筛选出具明显抑制活性的化合物。并对其是否通过引起细胞凋亡而发挥抗肿瘤作用及其相关机制进行研究，以期为明确倍半萜内酯化合物的抗肿瘤作用提供实验基础和理论依据。
- 详细介绍：
- 利用Western blot方法观察凋亡相关蛋白p53、Bax和Bcl-2的表达变化，以明确泽兰内酯的抗肿瘤作用机制。结果表明：泽兰内酯可明显抑制HeLa细胞增殖，并呈现剂量依赖性，其IC50值为14.47mol/L，推测其抑制肿瘤细胞增殖活性可能与其具有不饱和五元内酯环的结构有关。泽兰内酯可明显诱导HeLa细胞凋亡；泽兰内酯可上调HeLa细胞p53表达，上调Bax表达,下调Bcl-2表达，使Bcl-2/ Bax比值降低，这可能是泽兰内酯引起HeLa细胞凋亡的机制之一。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 抗肿瘤中草药的活性成分的研究越来越受重视，大量中药提取单体化合物通过引起细胞凋亡而发挥抗肿瘤作用。本实验以从菊科植物中提取纯化得到的6种倍半萜内酯化合物为对象，观察对人宫颈癌细胞(HeLa 细胞)增殖的抑制作用，筛选出具明显抑制活性的化合物，并对其抑制HeLa细胞增殖的机制进行了初步研究，以其为开发新的抗肿瘤药物及临床应用提供实验基础和理论依据。
科学性、先进性及独特之处
- 目前已从菊科植物中分离得到土木香内酯、异土木香内酯和二氢土木香内酯等多种倍半萜内酯成分。本实验以从菊科植物土木香和旋覆花中提取纯化得到的6种倍半萜内酯化合物为对象，观察对人子宫颈癌细胞增殖的抑制作用，进行构-效关系的探讨，以筛选出具明显抑制活性的化合物。并对其是否通过引起细胞凋亡而发挥抗肿瘤作用及其相关机制进行研究，以期为明确倍半萜内酯化合物的抗肿瘤作用提供实验基础和理论依据。
应用价值和现实意义
- 通过实验发现化合物1(泽兰内酯)显示了较强的抑制HeLa细胞增殖的作用，其半数抑制浓度值(IC50)仅为14.47 mol/L，强于一线抗癌药物顺铂，显示了作为新的抗肿瘤药物开发的良好前景。其抑制肿瘤细胞增殖活性的机制是通过诱导HeLa细胞发生凋亡及其调控凋亡相关基因表达有关。此为明确倍半萜内酯化合物的抗肿瘤作用提供实验基础和理论依据。为开发新的抗肿瘤药物及临床应用提供了更可靠的理论依据。
学术论文摘要
- 本实验以人子宫颈癌细胞(HeLa细胞)为材料，研究了土木香和旋覆花中的六种倍半萜内酯化合物。采用4-甲偶氮唑蓝（MTT）法检测细胞增殖，计算药物的IC50值，观察6种药物对人子宫颈癌细胞增殖的抑制作用，并进行构-效关系的探讨，以筛选出具明显抑制活性的化合物。并利用流式细胞术(FCM)检测泽兰内酯是否能诱导人宫颈癌细胞凋亡和对细胞生长周期的影响，利用Western blot方法观察凋亡相关蛋白p53、Bax和Bcl-2的表达变化，以明确泽兰内酯的抗肿瘤作用机制。结果表明：泽兰内酯可明显抑制HeLa细胞增殖，并呈现剂量依赖性，其IC50值为14.47mol/L，推测其抑制肿瘤细胞增殖活性可能与其具有不饱和五元内酯环的结构有关。泽兰内酯可明显诱导HeLa细胞凋亡；泽兰内酯可上调HeLa细胞p53表达，上调Bax表达,下调Bcl-2表达，使Bcl-2/ Bax比值降低，这可能是泽兰内酯引起HeLa细胞凋亡的机制之一。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 情况属实
参考文献
- 1. 李勇，丛斌，赵陆，等. 土木香根中三种倍半萜内酯化合物抑制人肺肿瘤细胞增殖活性及其构效关系的研究. 河北医科大学学报，2010. 31(6), 621-624. 2. 司亚茹，李珊珊，姜霞，等. 三种倍半萜抑制妇科肿瘤细胞增殖活性及其作用机制探讨. 癌变 畸变 突变 2010，22 (1) : 75-79. 3. 李勇，李铁库，温士旺，等. 土木香中纯化的五种倍半萜类化合物抑制肿瘤增殖活性的研究.药理学通报, 2010, 26 (1) : 112-114. 4. 李勇，丛斌，董玫，等. 土木香中倍半萜内酯抗人肺肿瘤活性及构效关系研究. 中草药，2010，41 (8): 1336-1338. 5. Shi-ping Chen, Mei Dong, Kazuku Kita, al et. Anti-proliferative and apoptosis-inducible activity of labdane and abietane diterpenoids from the pulp of Torreya nucifera in HeLa cells. Molecullar medicine reports. 2010, 3, 673-678.
同类课题研究水平概述
- 从菊科旋覆花属欧亚旋覆花(Inula britannica)中分到3个倍半萜类化合物，经测定这四种化合物对6种人类癌细胞株均具有细胞毒活性，这些细胞株包括HL-60(白血病)、A549(肺癌)、MCF7(胸腺癌)、HCT-15(结肠腺癌)、SK-OV-3(卵巢腺癌)和Malme-3M(恶性黑素瘤)。诱导肿瘤细胞凋亡是近年肿瘤治疗研究的一个新靶点。目前许多抗肿瘤药物的主要作用机制就是通过诱导凋亡，人工启动肿瘤细胞死亡程序来达到治疗或消除肿瘤的目的。但合成类药物在治疗过程中易出现靶向性差、细胞毒性强等明显的副作用。近年来天然药物已成为肿瘤治疗领域的一大特色，以其毒性低、安全范围广、药源丰富而受到人们的关注，寻找高效低毒的中药来改变肿瘤的生物学行为已成为肿瘤治疗的重要策略。已知p53是通过引起Bax表达增加和抑制Bcl-2或Bcl-xL的表达来实现其调节细胞凋亡作用的，Bax 基因启动子有4 个p53 结合位点, 当p53 与Bax 启动子中p53 结合位点结合后可以上调Bax, 下调Bcl-2 的表达水平, Bax与Bcl-2相互作用可通过线粒体凋亡途径影响下游的促凋亡基因的功能，最终引起肿瘤细胞凋亡。生物体中存在着大量Bcl-2家族基因。据Bcl -2蛋白家族在细胞凋亡调控中发挥的不同作用，Bcl -2 蛋白家族分为抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。Bcl-2与Bax 基因均为Bcl -2家族成员，它们是Bcl -2家族中最有代表性的抑制凋亡与促进凋亡基因，在调控肿瘤细胞凋亡的过程发挥重要作用。Bcl-2可与Bax 形成异源二聚体，Bax 自身形成同源二聚体。当细胞内Bcl-2表达增高时，Bcl-2和Bax 形成的异源二聚体增多，抑制细胞的凋亡; 当细胞内Bax 表达增高时，则Bax 本身形成的同源二聚体发挥主要作用，导致细胞的凋亡。Bcl-2和Bax 基因的产物相互作用，形成同源二聚体或异源二聚体，它们之间的比例影响着肿瘤细胞对各种凋亡刺激因子的敏感性，两者的比例是决定细胞是否凋亡的关键。发现在宫颈癌发生的早期过程中存在Bcl-2处于较低表达水平而Bax处于较高表达水平，癌变以后由于多种癌基因的参与便完全丧失了Bcl-2、Bax对细胞凋亡的调节功能。唐丽萍等发现，越橘提取物可诱导HeLa细胞凋亡，同时使Bax表达增加，而Bcl-2蛋白表达减少。
