色胺衍生物的化学合成及生物抗肿瘤活性研究进展*

赵琼丽，何 姗，张 影，王丽琼

(云南师范大学 化学化工学院，云南 昆明 650500)

恶性肿瘤已经发展成为社会关注讨论的世界性热门研究话题，其严重威胁着民众生命健康。因为对这种重大特殊病理现象成因缺乏了解，所以，对于各种抗肿瘤的新型靶向药物结构特性进行全面系统分析研究，一直以来都是临床研究方面共同关注与探讨着的焦点。虽然现在市场上已出现各类具有抗肿瘤生理活性药物，但由于存在药物毒性、作用差异机制和致耐药或交叉耐药性致交叉耐药交叉作用机制等很多问题，因此，需要进一步开发出具有多种抗肿瘤新型及协同作用机制特点的肿瘤免疫功能药物。

在某些动物体内和其生存土壤中，存在大量含吲哚或类吲哚结构的化合物，这些化合物中的吲哚结构或类吲哚结构具有潜在抗癌活性。色胺被认为是非常重要的，它是许多天然生物碱的生物合成前体，在生物活性和药物重要化合物的全合成中经常被用作化学构建块[1]。该类活性化合物中主要抗肿瘤生物机制为有选择性抑制环氧合酶活性生成，以肿瘤细胞信号转导分子为靶点。近年来微管及微丝抑制剂是国内外抗肿瘤靶向药物合成的新研究及热点技术之一，一些新型天然异色胺衍生物，如L-羟基色氨酸、血清素、褪去黑质激素，此外，还有另外一些抗色胺类药物，如舒马曲坦、利扎特里潘，也具有重要的抗癌作用。色胺类衍生物是一种具有抑制微管癌细胞形成能力的活性化合物，与长春碱类和紫杉醇的抗肿瘤作用机制类似，但相对毒性则较小[2]。所以，对色胺类衍生物的天然合成产物和其活性化合物的天然抗肿瘤酶活性进行研究，可以为我们发现某些新剂型的合成抗肿瘤新药物途径奠定基础，具有一定的研究意义。

1 抗癌靶点研究进展

目前，在抗癌生物学领域里，一个最新的研究领域，是小病毒分子中对细胞周期蛋白依赖的激酶CDKs的抑制[3]。CDK4蛋白在视网膜细胞分裂周期中的第G0期及/或第G1期中均具有下列两个非常特殊而且重要的蛋白功能，CDK4:cyclin。D1复合物磷酸化视网膜母细胞瘤蛋白(pRB)，pRB是E2F转录因子家族的活性抑制因子[4]。CDK4介导的pRB过度磷酸化促进E2F蛋白的释放，使其发挥转录激活作用。这使细胞能够通过限制点，一个早期g1检查点，在那里细胞承诺自己完成一个细胞分裂周期。因此，抑制CDK4是控制细胞增殖速度的一个重要因素。在正常细胞中，这是通过CDK4特异性细胞周期蛋白依赖激酶抑制剂(CKIs)进行的，如p16(抑癌基因可以杀死癌细胞);在肿瘤细胞中，导致p16产生不足的失活突变很常见。此外，在许多肿瘤细胞中，激活伙伴细胞周期蛋白D1和催化亚基CDK4经常是过度生产或过度激活的。CDK4的小分子抑制剂会导致细胞周期的早期G1阻滞，从而防止不受控制的细胞生长，这是所有肿瘤细胞的标志。鉴于CDK4是一种激酶，作为CDK4抑制剂的最明显结构是ATP的类似物。我们也知道，与ATP完全无关的结构，如staurosporin和flavopiridol，也是CDK4的有效抑制剂。

2 色胺类衍生物

褪黑素(melatonin，MT)又名褪色眼褪黑激素、松果体素，化学名都是N-对苯胺乙酰基-5-苯基六偏甲氧基单色胺。它实际上原是一个由大型的哺乳动物松果体分泌并产生出来的一种神经激素。1958年由美国皮肤病学家Aaron和Lerner等首次报告从牵牛鞭松果体及其提取物中成功分离并提取得到的该新天然物质，并经过实验研究，证明检测并证实了其生物活性。前人研究得出褪黑素能抑制人类葡萄膜黑色素瘤和人神经成纤维瘤细胞株的生长。并证实褪黑素有抗突变和抗有丝分裂的作用，对子宫内膜癌细胞系和艾氏腹水癌细胞、MCF-7，B16生长具有有一定的抑制作用[5]。也有研究表明褪黑素对大鼠肝癌AH130和小鼠盆腔及阴道肿瘤具有明显的抑制作用[6]。在SKOV3细胞系中，MT能显著增加上皮型钙黏附蛋白的表达，并下调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表达水平，证明其具有明显的抗肿瘤侵袭活性，得出褪黑素研究有对机体某些癌细胞具有很好抑制作用，进一步提示对褪黑素结构进一步修饰得到的褪黑素衍生物具有一定的研究意义。

Anisimov等合成一系列羟色胺水杨酸衍生物，并采用MTT法检测这些化合物对人乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、宫颈癌细胞系抗增殖活性。结果表明所合成化合物对人胃癌细胞系和人宫颈癌细胞系抑制活性均与阳性对照5-Fu数值相近，其中化合物1、2、3、4、5、6(见图1)对人胃癌细胞的半数抑制浓度分别为43、59，60、56、55、62 μmol/L，而阳性对照物为 58 μmol/L;对人宫颈癌细胞系半抑制浓度为42、82、80、71、>100、74 μmol/L，而5-Fu对人宫颈癌细胞半抑制浓度为 50 μmol/L。化合物1～6(见图1)对人胃癌和人宫颈癌细胞系研究具有一定意义[7]。

图1 化合物1～6

Xiong等研究由一系列色胺与水杨酸衍生物反应，合成出一系列色胺水杨酸衍生物，并分别采用MTT法检测所有合成的化合物对人乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、宫颈癌细胞系抗增殖活性[8]。实验结果表明多种化合物对胃癌不同阶段癌细胞转移都或多或少具有一定的抑制杀灭作用，其中主要通过胃癌细胞集落实验和细胞划痕实验考察化合物7(见图2)对人胃癌细胞的集落形成的能力作用和胃癌细胞的迁移转化能力，采用流式细胞术检测化合物7对人胃癌细胞的凋亡能力和增殖周期能力的影响，用蛋白质印记实验检测了化合物7的对人HIF-1α以及糖酵解相关蛋白HK-2和PFK对表达的影响。结果表明化合物7对人乳腺癌、肺癌、胃癌、肝癌、宫颈癌细胞系的半抑制浓度分别为63、36、29、45、52 umol/L，而阳性对照5-Fu对人乳腺癌、肺癌、胃癌、肝癌、宫颈癌细胞系的半抑制浓度分别为57、>100、58、68、50 μmol/L，表明化合物7对5种癌细胞都具有一定的抑制作用，具有很高的研究价值。其次化合物7能抑制人胃癌细胞集落形成能力和迁移能力，诱导人胃癌细胞凋亡和使细胞周期阻滞于G2/M期，化合物7下调糖酵解相关蛋白HK-2的表达。表明化合物7是很好的抗肿瘤药物，为抗癌药物研发提供一定的基础。

图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盐为基本原料合成一系列新型β-咔啉类衍生物，对这一系列新β-咔啉类衍生物都进行了体外细胞毒活性检测，结果显示它对人结肠癌细胞色素合成HT-29和合成产物Caco-2等均有极良好的细胞抑制作用，对HT-29 的抑制作用比Caco-2 的抑制作用优越一些，基本上都是在药物质量浓度为 250 μg/mL 时抑制率最佳，其中化合物8(见图3)对 HT-29 的抑制率达到了 93%，表明化合物8对结肠癌和Caco-2治疗具有一定的参考价值，且在化合物8的基础上我们可以进一步研究它的抗癌机制，探索在化合物8结构上进行修饰，探索新化合物的抗癌活性，为发现更多抗癌药物奠定基础[9]。

图3 化合物8

综上所述，色胺的一些衍生物具有一定的抗癌活性，可以选择抗癌活性较突出的化合物进行下一步的修饰，为发现更优秀的抗肿瘤药物奠定基础，保留母体架构，在其母体基础上进一步加上一些活性较高的基团如卤素基团、甲氧基、等，并保证其基团之间的构效关系。

3 结论

经过对色胺结构进一步修饰，发现色胺类化合物对癌细胞具有一定的抑制作用。本课题组主要是在围绕着色胺结构上做进一步的修饰，完成了初期的MTT检测实验，发现了这些活性化合物均具有对机体某些的不同病变部位癌细胞等在一定程度上细胞免疫活性抑制作用，且其中有的一些活性化合物还表现出一些较强的细胞肿瘤凋亡抑制等作用。总的来说，色胺类衍生物本身也同样可通过分别或通过直接地诱导肿瘤细胞进行早期抑制凋亡、阻滞肿瘤细胞周期、抑制靶蛋白的拓扑异构酶基因的异常表达或活性、抑制肿瘤微管蛋白的特异聚合、调控与肿瘤生长相关的靶蛋白信号通道与信号通路基因之间的特异连接表达、与肿瘤特异生长基因及DNA蛋白进行交叉诱导结合调控作用等的一系列综合作用机制从而有效发挥其出的抗肿瘤药理活性。5-号位取代色胺是世界目前生理活性表现最优良的稳定高效的新型天然和高效人工合成的抗肿瘤活性基因药物分子之一，具有巨大的新型药物临床开发及生产研究潜力，但同时该新型药物在我国具体药物临床开发的应用的实践层面上还存在一些重要技术缺陷，如对其自身毒副作用依赖性太之大、易再造成疾病复发、耐药性高等。在此我们提出今后抗病毒药物新的应用药理及研究的领域发展中更多应注意和关注抗病毒应用于癌症药物中对肿瘤基因的3-位和侧链结构水平上基因的特异性靶向位点优化基因的特异性改造，以能显著地提高抗癌新药中对某些特定的肿瘤细胞受体结构的基因特异位点选择性，增强该基因对与靶肿瘤细胞蛋白结构的高特异性位点的结合及蛋白的诱导合成表达能力，降低该病毒基因对正常人机体功能组织的长期慢性炎症损伤的风险并以逐渐达到减少细胞耐药性，进而通过研究及开发筛选出多种高效安全低毒高效广谱的高效安全广谱的新一代高效靶向抗肿瘤的药物。