“清热、解毒、散结”类中药抗乳腺癌活性成分的筛选及其药理机制研究

【摘要】：乳腺癌为妇女最常见的恶性肿瘤，其发病率和致死人数居女性恶性肿瘤的首位。传统医学认为：“热者寒之”、“结者散之”的清热解毒散结法，是乳腺癌和乳腺增生的中医治疗的基本法则之一。在检索查阅大量文献资料的基础上，我们发现：蒲公英（28次）、甘草（121次）、瓜蒌（80次）、黄药子（32次）、柴胡（149次）、木香（34次），等六味“清热、解毒、散结”类中药在治疗乳腺癌和乳腺增生的复方中经常使用，因此我们推测这6味药中很可能含有抗乳腺癌活性成分。 在本研究中，我们建立了一种活性为导向的分段筛选平台，即：半制备高效液相色谱（Semi-preparative HPLC–UV）分段、人乳腺癌MCF-7细胞毒性筛选、超高效液相色谱串联飞行时间质谱仪（UPLC-Q–TOF MS）检测。利用该平台我们快速筛选了上述六味中药的潜在抗乳腺癌活性成分，并从木香挥发油（VOSL）中筛选鉴定出两个潜在的抗乳腺癌活性成分：木香烃内酯（Cos）和去氢木香内酯（Dehy）。有趣的是，我们首次发现这两个化合物在体外对MCF-7细胞的增殖具有协同抑制效应。 中药口服后经体内肠道菌群或肝脏代谢，往往会产生一些活性的代谢产物。利用血清药理学的筛选方法，能同时筛选具有活性的中药原药成分和代谢产物。基于血清药理学的方法，结合活性为导向的分段筛选平台，我们发现：11,13-Dihydrotaraxinic acid、Taraxinic acidβ-D-glucoside和Ainslioside是蒲公英中潜在的抗乳腺癌活性成分。其中11,13-Dihydrotaraxinic acid以原药的形式展现其潜在的抗乳腺癌效果，而Taraxinic acid β-D-glucoside和Ainslioside则需要通过肠道菌群介导的β-糖苷键水解，分别产生活性代谢产物Taraxinic acid和Germacranolide acid后才能发挥其抗癌活性。我们建立的这种筛选策略，不仅能消除传统血清药理学中血清内源性成分的干扰，而且还能直观地将中药的化学成分和药理活性对应起来，使得中药活性成分的筛选更加迅速可靠。 利用异源移植的裸鼠乳腺癌模型，我们评价了Dehy、Cos-Dehy及VOSL的体内抗乳腺癌效果，并利用代谢组学的方法研究了异源移植裸鼠乳腺癌的病理机制以及Cos-Dehy和VOSL的药理机制。结果表明：Cos-Dehy和VOSL均能显著抑制MCF-7异源乳腺瘤的生长，而Dehy的抑制作用不明显。基于GC-MS和LC-MS的代谢组学技术，我们从乳腺癌裸鼠模型血清和尿液中共发现了118个差异代谢物，这些代谢物主要涉及到五条代谢通路，即：糖酵解/丙酮酸代谢、缬氨酸/亮氨酸/异亮氨酸代谢、苯丙氨酸/酪氨酸代谢、甾体激素代谢、不饱和脂肪酸代谢，其中，后两条代谢通路在其它癌症中未见报道，可能与乳腺癌特异相关。根据这些代谢物在模型组与健康组中的差异倍数以及ROC曲线的面积，我们进一步筛选出7个潜在异源乳腺癌病理标志物，即：花生四烯酸、二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸、亚油酸、双高γ亚麻油酸、20α-羟基孕酮和皮质酮。利用这七个生物标志物综合判别健康组和乳腺癌模型组时，其判断的灵敏度和特异性均达到100%，同时，我们还发现VOSL和Cos-Dehy治疗后，乳腺癌模型组中这几个标志物的表达水平明显恢复，向健康组靠近。因此，这七个生物标志物可以为乳腺癌的临床诊断和药效评价研究提供有价值的线索。VOSL和Cos-Dehy均能干预乳腺癌裸鼠异常的苯丙氨酸/酪氨酸代谢通路、甾体激素代谢通路以及不饱和脂肪酸代谢通路。此外，VOSL还能调节乳腺癌模型鼠异常的能量代谢通路（包括糖酵解/丙酮酸代谢、三羧酸循环），使裸鼠的体重和活力明显优于其它治疗组，因此，VOSL和Cos-Dehy均具有应用于乳腺癌临床治疗的前景。 基于TiO2-MOAC磷酸化肽富集技术和iTRAQ标记定量技术，我们研究了Cos、Dehy、Cos-Dehy、VOSL干预下，MCF-7细胞的磷酸化蛋白组变化，并结合细胞周期实验，揭示它们抗乳腺癌的药理机制。结果表明：VOSL中的主要抗乳腺癌活性成份为Cos和Dehy，其联合抗乳腺癌的分子机制为：通过AKAP蛋白和cAMP共同介导的蛋白激酶A（PKA, Protein kinase A）活性下调来阻滞MCF-7乳腺癌细胞周期S期，干扰细胞骨架构建、诱导细胞凋亡。 由于Cos和Dehy是VOSL的主要抗癌活性成分，且体内外实验均表明联合用药的效果更佳，因此我们以大鼠为受试动物，研究了Cos和Dehy联合静脉注射给药后的药代动力学和代谢产物。结果表明：Dehy的表观分布容积与清除率要高于Cos的表观分布容积与清除率，而Dehy的血浆最大峰值浓度则低于Cos的血浆最大峰值浓度。同时，这两个化合物的药代动力学特征也有共性，即：尽管两个化合物都有较高血浆蛋白结合率，却有相对较大的表观分布容积和相对短的半衰期。根据这些药代特点，我们推测，这两个化合物应该是“高摄取药物”，因此，我们建议，将这两个化合物以缓/控释剂型给药可能更有理利于维持血药浓度水平，发挥药理活性。我们从大鼠含药血浆、尿液和粪便中鉴定出十个代谢产物。Cos在体内以二相代谢为主，而Dehy在体内则以一相代谢为主。两个化合物也有相同的代谢途径，如：脱氢（Two sequential desaturations）和乙酰半胱氨酸连接（N-acetylcysteine conjugation）。这些代谢产物的信息对这两个药物的研究开发，如结构修饰、药理、毒理等方面的研究提供依据。

【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R285