开题报告内容:
- 研究背景
肿瘤目前已成仅次于心血管疾病的人类第二大致死病因。临床上虽有多种抗肿瘤药物可供使用,但由于肿瘤病因的复杂性、肿瘤的耐药性及抗肿瘤药物的毒副作用等因素,现有药物仍然不能满足治疗的需要。
因此,对于抗肿瘤药物研发的重心开始由传统的细胞毒药物转向针对肿瘤发 生发展过程中的众多靶向环节设计而成的肿瘤靶向性药物[1]。这些靶向策略主要 是利用正常细胞与肿瘤细胞之间的差异, 使药物能够有针对性地瞄准或作用于 预期的靶位,而不伤及其他正常细胞、组织或器官。这种肿瘤治疗方案能够克服 传统细胞毒药物选择性差、毒副作用强、易产生耐药性等缺点,达到低毒、高效、靶向的治疗效果[2]。
二十世纪八十年代,哺乳动物体内一氧化氮(NO)的发现是生命科学史上的重大进展。 1992 年,NO被美国 Science 杂志评为明星分子;1998 年,美国学者Furchgott,Ingnarro和 Murad因各自在NO生物学研究中获得的重大发现而分享当年的诺贝尔生理学和医学奖。NO 是一个多功能的气体信使分子和高活性的自由基,在体内由L-精氨酸、NADPH 和O2,在一氧化氮合成酶(NOS)的作用下生成。大量研究表明,NO 作为信使物质参与多种生理和病理过程,在心血管、神经、免疫等系统等发挥极其重要的功能。1987 年,Hibbs 等观察到由活化的鼠类巨噬细胞合成的亚硝酸盐和硝酸盐能够对肿瘤细胞和细菌产生细胞毒性,开启了人们对于NO 抗肿瘤作用认识的大门。近十多年来,NO的抗肿瘤作用已成为癌症研究与治疗的热点之一。2007 年,“国际一氧化氮和癌症”第一次会议在法国巴黎召开。研究表明,NO抗肿瘤作用的主要机制包括:(1)诱导肿瘤细胞凋亡(a)上调p53蛋白;(b)促进抗凋亡介质的蛋白酶水解;(c)诱导Smac的释放;(d)增加线粒体的通透性和细胞色素c的释放;(e)生成ONOOminus;过氧阴离子,增加p53的水平。(2)抑制肿瘤细胞增殖(a)高浓度的NO诱导肿瘤细胞生长停滞,产生细胞毒性;(b)细胞周期阻滞;(c)诱导肿瘤细胞坏死。(3)抑制肿瘤血管生成(4)在邻近肿瘤的微血管中的NO可以抑制肿瘤细胞的转移(5)抗氧化,终止自由基扩散对细胞的损害,从而发挥细胞保护作用。
值得注意的是,NO在肿瘤的发生、发展过程中具有“双刃剑”的作用,既能抗肿瘤又能促肿瘤,具体效果取决于NO作用的浓度、作用的持续时间、肿瘤细胞对NO的敏感性等。最早关于NO“双刃剑”作用的发现,源于Gansauge 等对于硝普钠(SNP)和S-亚硝基-N-乙酰基青霉素(SNAP)对WI38人胚胎成纤维细胞增殖影响的研究。他们发现,高浓度的NO几乎全部表现为细胞增殖抑制作用,中等浓度的NO(由5mM SNP产生)具有一定的增殖抑制活性;相反,1mM SNP产生的低浓度的NO使得细胞增殖的速度提高6倍,0.1mM SNP则不具有任何作用。NO对于血管生成的作用同样表现为两面性。Jones等研究了NO对于胃血管内皮细胞小管生成的影响,结果发现,当NO浓度在0.1minus;0.3mM时促进小管的生成(最多达到 130%),而当NO浓度为4mM 时,小管生成速率降低为原来的27%,Weyerbrock等最近研究了不同浓度的NO供体(ge;0.1mM)剂量依赖性地降低细胞的存活率,而低浓度的NO(le;0.1nM)则能提高肿瘤细胞的存活率。目前,大量的研究普遍认为,持续低浓度的NO(pMminus;nM)可以促进细胞的生长,抑制细胞凋亡;而高浓度的NO(mu;Mminus;mM)则产生细胞毒性,诱导肿瘤细胞凋亡,阻止肿瘤细胞的扩散和转移。NO对肿瘤细胞的“双刃剑”作用给其在抗肿瘤领域中的应用带来了复杂性和不确定性。与其它传统化疗药物所面临的问题相类似,如何靶向性地在肿瘤细胞内释放高浓度的NO,避免NO对正常组织产生的毒副作用至关重要。
NO供体是指在体内经酶或非酶作用能够释放NO的化合物。当然,这仅仅是符合NO供体要求的最基本条件。某些化合物虽然能够释放NO,但由于其本身存在的毒性显然不具有实用价值,例如具有致癌作用的亚硝胺等。一般来说,具有应用价值的NO供体应该有可预测的半衰期、NO释放量和释放速率,其本身和其释放NO后生成的副产物必须具备安全性。目前已知的NO供体多达数十种,其中研究较为广泛的有有机硝酸酯、金属—NO络合物、S-亚硝基硫醇、呋咱 N-氧化物、偶氮鎓二醇盐等。由于所有的NO供体都可以看作是能释放NO的前药,因此,要实现NO在肿瘤细胞内的选择性释放,其本质就是我们上文中提到的如何实现抗肿瘤前药的靶向性。最可行的方法就是使NO供体这一前药能选择性地在肿瘤细胞内被活化,进而释放NO。并不是所有的NO供体都具备能选择性被活化的条件,这取决于NO供体释放 NO的具体机理。
NONOate 在生理条件下其实并不稳定,极易释放 NO,半衰期从几分钟到几小时不等[3]。但是一旦对 O2 原子( 与氮鎓离子相连的 O 称之为 O1,与烯键氮 原子相连的 O 为 O2) 进行修饰后,就能形成更稳定的结构[4-5]。 更重要的是该 结构如果能在某些肿瘤细胞内特异性酶作用下断裂释放 NO, 则有可能实现 NO 靶向性地在肿瘤细胞释放[6], 发挥抗肿瘤作用而不影响正常细胞。 因此, 偶氮鎓二醇盐类化合物在靶向性释放 NO 方面优势明显, 可被视为一类具 备靶向性释放 NO 潜力的 NO 供体[7]。其中 O2-2,4-二硝基苯基偶氮鎓二 醇盐经适当结构修饰可在肿瘤细胞中过表达的谷胱甘肽巯基转移酶 pi; 亚型 ( GST-pi;)的催化下与谷胱甘肽( GSH)作用,释放出高浓度的 NO。因而 O2-2,4- 二硝基苯基偶氮鎓二醇盐是一类具有靶向性释放高浓度 NO 潜力的 NO 供体。
2-氰基-3,12-二氧代齐墩果烷-1,9(11)-二烯-28-羧酸( CDDO) 及其衍生物来 源于齐墩果酸( oleanolic acid, OA) 是一类重要的五环三萜类化合物。 它们通过 多途径、 多靶点抑制恶性肿瘤,其治疗效果已被广泛研究与肯定,但选择性、 水 溶性和安全性等问题还有待进一步改善。
二、 设计方法及方案
基于上述研究, 我们设计、合成了12个CDDO/O2-2,4-二硝基苯基偶氮鎓二醇盐缀合物。
