色胺衍生物的化學合成及生物抗腫瘤活性研究進展*

趙瓊麗，何 姍，張 影，王麗瓊

(云南師范大學 化學化工學院，云南 昆明 650500)

惡性腫瘤已經發展成為社會關注討論的世界性熱門研究話題，其嚴重威脅著民眾生命健康。因為對這種重大特殊病理現象成因缺乏了解，所以，對于各種抗腫瘤的新型靶向藥物結構特性進行全面系統分析研究，一直以來都是臨床研究方面共同關注與探討著的焦點。雖然現在市場上已出現各類具有抗腫瘤生理活性藥物，但由于存在藥物毒性、作用差異機制和致耐藥或交叉耐藥性致交叉耐藥交叉作用機制等很多問題，因此，需要進一步開發出具有多種抗腫瘤新型及協同作用機制特點的腫瘤免疫功能藥物。

在某些動物體內和其生存土壤中，存在大量含吲哚或類吲哚結構的化合物，這些化合物中的吲哚結構或類吲哚結構具有潛在抗癌活性。色胺被認為是非常重要的，它是許多天然生物堿的生物合成前體，在生物活性和藥物重要化合物的全合成中經常被用作化學構建塊[1]。該類活性化合物中主要抗腫瘤生物機制為有選擇性抑制環氧合酶活性生成，以腫瘤細胞信號轉導分子為靶點。近年來微管及微絲抑制劑是國內外抗腫瘤靶向藥物合成的新研究及熱點技術之一，一些新型天然異色胺衍生物，如L-羥基色氨酸、血清素、褪去黑質激素，此外，還有另外一些抗色胺類藥物，如舒馬曲坦、利扎特里潘，也具有重要的抗癌作用。色胺類衍生物是一種具有抑制微管癌細胞形成能力的活性化合物，與長春堿類和紫杉醇的抗腫瘤作用機制類似，但相對毒性則較小[2]。所以，對色胺類衍生物的天然合成產物和其活性化合物的天然抗腫瘤酶活性進行研究，可以為我們發現某些新劑型的合成抗腫瘤新藥物途徑奠定基礎，具有一定的研究意義。

1 抗癌靶點研究進展

目前，在抗癌生物學領域里，一個最新的研究領域，是小病毒分子中對細胞周期蛋白依賴的激酶CDKs的抑制[3]。CDK4蛋白在視網膜細胞分裂周期中的第G0期及/或第G1期中均具有下列兩個非常特殊而且重要的蛋白功能，CDK4:cyclin。D1復合物磷酸化視網膜母細胞瘤蛋白(pRB)，pRB是E2F轉錄因子家族的活性抑制因子[4]。CDK4介導的pRB過度磷酸化促進E2F蛋白的釋放，使其發揮轉錄激活作用。這使細胞能夠通過限制點，一個早期g1檢查點，在那里細胞承諾自己完成一個細胞分裂周期。因此，抑制CDK4是控制細胞增殖速度的一個重要因素。在正常細胞中，這是通過CDK4特異性細胞周期蛋白依賴激酶抑制劑(CKIs)進行的，如p16(抑癌基因可以殺死癌細胞);在腫瘤細胞中，導致p16產生不足的失活突變很常見。此外，在許多腫瘤細胞中，激活伙伴細胞周期蛋白D1和催化亞基CDK4經常是過度生產或過度激活的。CDK4的小分子抑制劑會導致細胞周期的早期G1阻滯，從而防止不受控制的細胞生長，這是所有腫瘤細胞的標志。鑒于CDK4是一種激酶，作為CDK4抑制劑的最明顯結構是ATP的類似物。我們也知道，與ATP完全無關的結構，如staurosporin和flavopiridol，也是CDK4的有效抑制劑。

2 色胺類衍生物

褪黑素(melatonin，MT)又名褪色眼褪黑激素、松果體素，化學名都是N-對苯胺乙酰基-5-苯基六偏甲氧基單色胺。它實際上原是一個由大型的哺乳動物松果體分泌并產生出來的一種神經激素。1958年由美國皮膚病學家Aaron和Lerner等首次報告從牽牛鞭松果體及其提取物中成功分離并提取得到的該新天然物質，并經過實驗研究，證明檢測并證實了其生物活性。前人研究得出褪黑素能抑制人類葡萄膜黑色素瘤和人神經成纖維瘤細胞株的生長。并證實褪黑素有抗突變和抗有絲分裂的作用，對子宮內膜癌細胞系和艾氏腹水癌細胞、MCF-7，B16生長具有有一定的抑制作用[5]。也有研究表明褪黑素對大鼠肝癌AH130和小鼠盆腔及陰道腫瘤具有明顯的抑制作用[6]。在SKOV3細胞系中，MT能顯著增加上皮型鈣黏附蛋白的表達，并下調血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達水平，證明其具有明顯的抗腫瘤侵襲活性，得出褪黑素研究有對機體某些癌細胞具有很好抑制作用，進一步提示對褪黑素結構進一步修飾得到的褪黑素衍生物具有一定的研究意義。

Anisimov等合成一系列羥色胺水楊酸衍生物，并采用MTT法檢測這些化合物對人乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、宮頸癌細胞系抗增殖活性。結果表明所合成化合物對人胃癌細胞系和人宮頸癌細胞系抑制活性均與陽性對照5-Fu數值相近，其中化合物1、2、3、4、5、6(見圖1)對人胃癌細胞的半數抑制濃度分別為43、59，60、56、55、62 μmol/L，而陽性對照物為 58 μmol/L;對人宮頸癌細胞系半抑制濃度為42、82、80、71、>100、74 μmol/L，而5-Fu對人宮頸癌細胞半抑制濃度為 50 μmol/L。化合物1～6(見圖1)對人胃癌和人宮頸癌細胞系研究具有一定意義[7]。

圖1 化合物1～6

Xiong等研究由一系列色胺與水楊酸衍生物反應，合成出一系列色胺水楊酸衍生物，并分別采用MTT法檢測所有合成的化合物對人乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、宮頸癌細胞系抗增殖活性[8]。實驗結果表明多種化合物對胃癌不同階段癌細胞轉移都或多或少具有一定的抑制殺滅作用，其中主要通過胃癌細胞集落實驗和細胞劃痕實驗考察化合物7(見圖2)對人胃癌細胞的集落形成的能力作用和胃癌細胞的遷移轉化能力，采用流式細胞術檢測化合物7對人胃癌細胞的凋亡能力和增殖周期能力的影響，用蛋白質印記實驗檢測了化合物7的對人HIF-1α以及糖酵解相關蛋白HK-2和PFK對表達的影響。結果表明化合物7對人乳腺癌、肺癌、胃癌、肝癌、宮頸癌細胞系的半抑制濃度分別為63、36、29、45、52 umol/L，而陽性對照5-Fu對人乳腺癌、肺癌、胃癌、肝癌、宮頸癌細胞系的半抑制濃度分別為57、>100、58、68、50 μmol/L，表明化合物7對5種癌細胞都具有一定的抑制作用，具有很高的研究價值。其次化合物7能抑制人胃癌細胞集落形成能力和遷移能力，誘導人胃癌細胞凋亡和使細胞周期阻滯于G2/M期，化合物7下調糖酵解相關蛋白HK-2的表達。表明化合物7是很好的抗腫瘤藥物，為抗癌藥物研發提供一定的基礎。

圖2 化合物7

朱海峰以5-三甲基色胺衍生物和不同聚苯乙酸鹽為基本原料合成一系列新型β-咔啉類衍生物，對這一系列新β-咔啉類衍生物都進行了體外細胞毒活性檢測，結果顯示它對人結腸癌細胞色素合成HT-29和合成產物Caco-2等均有極良好的細胞抑制作用，對HT-29 的抑制作用比Caco-2 的抑制作用優越一些，基本上都是在藥物質量濃度為 250 μg/mL 時抑制率最佳，其中化合物8(見圖3)對 HT-29 的抑制率達到了 93%，表明化合物8對結腸癌和Caco-2治療具有一定的參考價值，且在化合物8的基礎上我們可以進一步研究它的抗癌機制，探索在化合物8結構上進行修飾，探索新化合物的抗癌活性，為發現更多抗癌藥物奠定基礎[9]。

圖3 化合物8

綜上所述，色胺的一些衍生物具有一定的抗癌活性，可以選擇抗癌活性較突出的化合物進行下一步的修飾，為發現更優秀的抗腫瘤藥物奠定基礎，保留母體架構，在其母體基礎上進一步加上一些活性較高的基團如鹵素基團、甲氧基、等，并保證其基團之間的構效關系。

3 結論

經過對色胺結構進一步修飾，發現色胺類化合物對癌細胞具有一定的抑制作用。本課題組主要是在圍繞著色胺結構上做進一步的修飾，完成了初期的MTT檢測實驗，發現了這些活性化合物均具有對機體某些的不同病變部位癌細胞等在一定程度上細胞免疫活性抑制作用，且其中有的一些活性化合物還表現出一些較強的細胞腫瘤凋亡抑制等作用。總的來說，色胺類衍生物本身也同樣可通過分別或通過直接地誘導腫瘤細胞進行早期抑制凋亡、阻滯腫瘤細胞周期、抑制靶蛋白的拓撲異構酶基因的異常表達或活性、抑制腫瘤微管蛋白的特異聚合、調控與腫瘤生長相關的靶蛋白信號通道與信號通路基因之間的特異連接表達、與腫瘤特異生長基因及DNA蛋白進行交叉誘導結合調控作用等的一系列綜合作用機制從而有效發揮其出的抗腫瘤藥理活性。5-號位取代色胺是世界目前生理活性表現最優良的穩定高效的新型天然和高效人工合成的抗腫瘤活性基因藥物分子之一，具有巨大的新型藥物臨床開發及生產研究潛力，但同時該新型藥物在我國具體藥物臨床開發的應用的實踐層面上還存在一些重要技術缺陷，如對其自身毒副作用依賴性太之大、易再造成疾病復發、耐藥性高等。在此我們提出今后抗病毒藥物新的應用藥理及研究的領域發展中更多應注意和關注抗病毒應用于癌癥藥物中對腫瘤基因的3-位和側鏈結構水平上基因的特異性靶向位點優化基因的特異性改造，以能顯著地提高抗癌新藥中對某些特定的腫瘤細胞受體結構的基因特異位點選擇性，增強該基因對與靶腫瘤細胞蛋白結構的高特異性位點的結合及蛋白的誘導合成表達能力，降低該病毒基因對正常人機體功能組織的長期慢性炎癥損傷的風險并以逐漸達到減少細胞耐藥性，進而通過研究及開發篩選出多種高效安全低毒高效廣譜的高效安全廣譜的新一代高效靶向抗腫瘤的藥物。