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研究背景和目的:瘤果黑种草的干燥种子作为药用部位,主产于中国新疆和云南地区,是维吾尔族的习用药材,维吾尔族名为“斯亚旦”,在《中华本草》记载其有抗肿瘤作用。到目前为止,专家们对黑种草籽进行的系统分离、分析研究,发现它除了富含挥发油和脂肪酸外,还含有黄酮类化合物、三萜皂苷类化合物和生物碱类化合物等。经国内外研究表明,百里香醌和α-常春藤苷为其主要的两大抗肿瘤活性成分,然而国内外关于Nigella A的抗肿瘤活性及其作用机制还不清楚。因此,本研究旨在分离出Nigella A并对其进行抗肿瘤活性的测定及其作用机制的初步研究。 方法:1.利用反向硅胶,凝胶色谱等分离手段对黑子草籽的70%乙醇提取物进行了分离,从中得到了Nigella A,并对其进行水解,采用大孔树脂,凝胶色谱等分离手段得到Nigella B,通过其理化性质,化学反应和波谱手段(NMR)进行了结构鉴定。 2.以人卵巢癌细胞株Sk-ov-3,人肺癌细胞株A549,人肝癌细胞株HepG2,人前列腺癌细胞株PC3,人结直肠腺癌细胞株Sw620,人宫颈癌细胞株Hela,人乳腺癌细胞株MDA-MB-231为实验瘤株,采用MTT法测定Nigella A和NigellaB孵育不同时间段后细胞活力和细胞增值活性。并用SPSS17.0计算实验用化合物的IC50,比较Nigella A和Nigella B在不同的时间点对细胞的抑制作用。考虑到细胞的增殖速率和裸鼠移植瘤的成瘤率,所以选用Sw620进行体内实验。通过对裸鼠腋下接种人结直肠腺癌细胞株Sw620,构建裸鼠皮下移植瘤模型,通过每天口服和腹腔给药后隔天测定肿瘤体积和裸鼠重量,计算抑瘤率和相对增值率(T/C),并计算肝指数,脾指数;定期观察裸鼠的体重和行为变化,评价药物的毒性。 3.体内裸鼠Nigella A给药结束后处死裸鼠,剖取肿瘤,并切取部分肿瘤组织提取蛋白,Western Blot测定7种蛋白因子Caspase-3,PARP,Akt,P-Akt,mTOR,P-mTOR及LC3Ⅱ变化;体外Nigella B孵育结肠癌细胞后,提取细胞总蛋白,Western Blot检测上述蛋白因子的变化。 结果:1.从黑种草籽乙醇提取物中分离得到Nigella A,然后从Nigella A的水解产物中分离得到Nigella B,通过理化性质和波谱手段(NMR)确定了两个化合物的结构,分别为常春藤皂苷元-3-O-[β-D-吡喃木糖基(1→3)-α-L-鼠李糖基(1→2)-α-L-阿拉伯糖基]28-O-[α-L-鼠李糖基(1→4)β-D-葡萄糖基(1→6)β-D-葡萄糖苷],常春藤皂苷元-3-O-β-D-吡喃木糖基(1→3)-α-L-鼠李糖基(1→2)-α-L-阿拉伯糖苷。 2.Nigella A在体外无抗肿瘤活性,Nigella B在体外具有明显的抗肿瘤活性,其作用强度与浓度成正相关作用,且抑制作用会随着作用时间的延长而加大。同时Nigella B对细胞的抑制具有细胞依赖性,抑制效果从强到弱依次为Hela,PC3,Sw620,A549,MDA-MB-231,HepG2,Sk-ov-3。体内结果发现,Nigella A和Nigella B都具有抗肿瘤活性,但是Nigella B的毒副作用比Nigella A大。与模型组相比,NigellaA灌胃低,中,高剂量组和腹腔组的抑瘤率均有显著性差异(p<0.05)且抑制率分别为40.78%,47.38%,53.04%,42.82%,Nigella B和环磷酰胺的抑瘤率分别为37.20%(p<0.05),54.87%(p<0.05);各组的相对肿瘤增值率分别为70.36%(p<0.05),52.45%(p<0.05),39.72%(p<0.05),74.66%(p<0.05),76.58%(p<0.05),51.61%(p<0.05);各组的脾指数,肝指数和模型组相比均无明显差异(p>0.05)。 3.Western blot结果显示Nigella A能使p-mTOR蛋白,pro-PARP蛋白表达量降低,同时使Caspase-3,p-Akt,cleaved-PARP,LC3Ⅱ的蛋白表达量增加,Akt蛋白和mTOR蛋白表达量基本不变。Nigella B体外蛋白表达和Nigella A体内蛋白表达基本一致,并呈量效关系。 结论:1.通过对Nigella A体内机制的探讨,发现其抗结肠癌的作用机制可能是通过直接抑制mTOR,激活自噬通路产生抗肿瘤作用。此外,Nigella A增加了Caspase-3的蛋白表达,并使PARP发生剪切,使细胞发生凋亡从而产生抗肿瘤作用。由于直接抑制mTOR,一方面反馈性激活Akt,使p-Akt的表达增加,另一方面诱发了自噬,从而引起LC3Ⅱ的升高,与Nigella B体外机制基本一致。 2.Nigella A在体外无抗肿瘤活性,但在体内却具有明显的抗肿瘤活性,经口服给药后未出现毒副作用;而Nigella B虽在体外具有显著的抗肿瘤效果,但在体内的疗效却不如Nigella A,且有一定的毒性。这些发现表明了Nigella A可能是一个前药,具有极大的经济价值。