高良姜素的合成和抑制膀胱癌细胞增殖及作用机理

简介

高良姜素是从中国传统中药材高良姜干燥的根中提取的天然黄酮成分之一，也是其 质量控制指标。大量的研究表明高良姜素具有多种药理作用，如抗炎、抗菌、抗氧化以 及抗肿瘤作用。尽管有大量研究高良姜素能够对多种肿瘤细胞产生抑制作用，但几乎未发现有高良姜素抗膀胱癌的相关研究[1]。

合成

图1 高良姜素的合成路线

将甲基醚黄酮醇（20 mg）放入圆底烧瓶中。将混合物溶解在乙酸（16 mL）中。通过注射器向混合物中加入HBr（48%水溶液，2mL）。将溶液加热回流24小时。向混合物中加水（150毫升），得到浑浊的溶液。通过过滤分离沉淀物。将粗产物溶于氯仿（10mL）中。用饱和碳酸氢钠水溶液（3 x 10 mL）冲洗混合物。在真空下蒸发氯仿。将粗产物溶于最少量的丙酮（0.5 mL）中。向混合物中加入过量的己烷（10mL）。收集滤液。重复该过程数次。在真空下干燥滤液得到标题化合物高良姜素。

图2 高良姜素的合成路线

将甲氧基间苯丙酮（50 mg）放入圆底烧瓶中。将混合物溶解在1，2-二氯乙烷（5 mL）中。将混合物蒸馏4 mL以除去水分。向混合物中加入羧酸（3.54mmol）和酰氯（8.33mmol），然后加入三乙胺（5mL）和二甲基甲酰胺（15mL）。室温下在氩气下搅拌溶液3小时。将溶液加热回流12小时。在真空下除去三乙胺和二甲基甲酰胺。将残留物溶于3.8 mL乙醇中。

将混合物加热回流。向混合物中加入KOH（1.0g）在H2O（1.4mL）中的溶液。将混合物回流60分钟。在真空下除去溶剂。将固体溶解在水中（30 mL）。通过加入10%的HCl沉淀出溶液的粗产物，直到溶液达到pH 5。将粗沉淀物提取到氯仿（5 mL）中。用饱和碳酸氢钠水溶液（10 mL x 2）冲洗提取物。由于所需产品仅部分溶于氯仿，因此重复最后两个步骤数次（6-10次，直到氯仿提取物不再呈黄色）。在真空下除去氯仿。将粗产物溶于最少量的丙酮（约0.5 mL/10 mg黄酮醇）中。向混合物中加入己烷（10mL），溶液变得浑浊。用装有玻璃棉的吸管过滤溶液。在真空下蒸发滤液，放在一边。由于沉淀物中残留有部分产物，请将移液管中玻璃棉上的沉淀物溶解在丙酮中。蒸发丙酮。用丙酮（~0.5 mL）/己烷（10 mL）对残留物进行三尿酸盐处理。重复该步骤（2−4次，直到滤液不再呈黄色）。从粗沉淀物中除去所有产物得到高良姜素[2]。

抑制膀胱癌细胞增殖

高良姜素处理膀胱癌细胞后，通过CCK-8实验检测高良姜素对膀胱癌细胞的细胞 毒性作用。高良姜素作用于膀胱癌细胞HT1376/5637细胞24小时后，细胞存活率呈浓 度依赖性下降。CCK-8测定表明，高良姜素处理（0-200μM）24小时后HT1376细胞 活力从99.98%±0.01%降低至13.03%±1.24%（p＜0.05）（图2.1A），5637细胞活力 从100%±0.01%降低至28.44%±0.43%（p＜0.05）（图2.1B）。同时，检测了高良姜 素对正常膀胱上皮细胞SV-HUC-1细胞的毒性，结果显示高良姜素处理（0-200μM）24 小时后SV-HUC-1细胞活力从100%降低至71.50%±6.12%（p＜0.05）（图2.1C）。表 明高良姜素对膀胱癌细胞的毒性大于正常膀胱上皮细胞。该实验结果表明高良姜素能够呈剂量依赖性的抑制膀胱癌细胞增殖[1]。

作用机理

利用Western blot实验检测了网络药理学预测的高良姜素发挥抗膀胱癌作用 可能的通路相关蛋白的表达情况。网络药理学预测高良姜素能够通过影响p53信号通路 发挥抗膀胱癌作用。结果显示，与对照组相比高良姜素处理组能够抑制p53通路MDM 2蛋白的表达。同时高良姜素能够使p53信号通路相关蛋白p53、p-p53、cytc的表达上 调，此外使用siRNA沉默p53蛋白表达后，高良姜素同样能够使沉默后的p53蛋白表达 上调，同时使细胞增殖率受到影响。该结果说明高良姜素能够通过激活p53信号通路发 挥抗膀胱癌作用，该结果也与网络药理学预测结果一致[1]。

参考文献

[1]龙晓明. 高良姜素对膀胱癌的抑制作用及其分子机制研究[D].成都大学,2023.DOI:10.27917/d.cnki.gcxdy.2023.000407.

[2]Forbes, Alaina M.; et al. Structure-activity relationship studies of flavonol analogs on pollen germination. Journal of Agricultural and Food Chemistry (2014), 62(10), 2175-2181.