CN103417521B - 高原儿茶酸在制备抗肿瘤药物中的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供高原儿茶酸或其药学上可接受的盐、溶剂化物或多晶型体在制备预防和/或治疗肿瘤的药物中的用途。体内外实验表明,高原儿茶酸能够抑制肺癌、乳腺癌、宫颈癌、肾母细胞瘤、鼻咽癌、喉癌和神经母细胞瘤等多种肿瘤,具有广谱的抗肿瘤功能。该类化合物来源于天然药物,有望为临床治疗提供新的选择。

Description

高原儿茶酸在制备抗肿瘤药物中的用途
技术领域
本发明属于抗肿瘤药物领域,具体涉及高原儿茶酸在制备抗肿瘤药物中的用途。
背景技术
肿瘤是机体在各种致癌因素作用下,细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控,导致其克隆性异常增生而形成的新生物,表现为肿块。肿瘤细胞在外部形态、代谢和功能方面不同于正常细胞,多呈现持续性增殖。据有效数据统计,肿瘤是目前威胁全世界人类生命健康的三大因素之首,所以抗肿瘤药物的研发成为近年来的热点。
根据抗肿瘤药物的传统分类和研究进展,可将常用的抗肿瘤药物分为以下几大类:一、细胞毒药物,包括破坏DNA结构和功能的药物(如环磷酰胺、伊立替康)、影响核酸生物合成的药物(如5-氟尿嘧啶、阿糖胞苷、甲氨喋呤)等;二、影响激素平衡的药物,包括抗雌激素类药物(如托瑞米芬)、抗雄激素类药物(如比卡鲁胺)和芳香化酶抑制剂(如来曲唑)等;三、其它及辅助药物,包括机体免疫功能调节剂(如白介素、干扰素)、生物反应调节剂(如埃罗替尼、吉非替尼)、细胞分化诱导剂(如维甲酸、亚砷酸)、抗叶酸制剂(力比泰)、单克隆抗体(如阿瓦斯汀)和辅助镇痛、止吐、白细胞升高等药物。但是,以上药物或多或少存在着副作用,像细胞毒药物一般会引发患者的中重度消化系统反应(如恶性呕吐、口腔炎)、骨髓抑制(如白细胞减少、血小板减少)和器官毒性(如神经毒性、肝肾毒性),激素平衡干扰药物则会引起患者的轻中度胃肠道反应、生殖系统损伤甚至精神抑郁症状,多数调节剂和诱导剂等也会引发患者不同程度的皮肤反应和肝肾功能损害。例如伊立替康(Irinotecan Hydrochloride)常用于成人转移性大肠癌的治疗,效果比较显著,但是用药后,20%的患者出现胃肠道不良反应——严重腹泻,78.7%的患者均出现过中性粒细胞减少症,9%的患者出现短暂严重的急性胆碱能综合征(Bret Wallace等.Science,330,2010.;孙祎等.中国药房,18(35),2007.;吴育红等.安徽医药,14(10),2010.);力比泰(Pemetrexed disodium,Alimta)是首个抗胸膜间皮瘤药物,它可以引起患者的骨髓抑制,包括中性粒细胞减少、血小板减少、贫血或各类血细胞减少,肝、肾功能不全者忌用(郑航等.肿瘤防治研究,34(4),2007.;王剑英等.中外健康文摘,12,2011.);阿瓦斯汀(Bevacizumab,Avastin)是血管内皮生长因子VEGF的单克隆抗体,通过结合VEGF并防止其与内皮细胞表面的受体结合,减少了微血管的生成并抑制了转移病灶进展,但是它的副作用很明显,包括胃肠穿孔、伤口开裂综合症、出血、高血压危象、肾病综合征和充血性心力衰竭等(Eric O.Gamboa等.ClinicalColorectal Cancer,9(1),2010.;A Mailliez等.British Journal of Cancer,103,2010.;Sanjaykumar Hapani等.Oncology,79,2010.)。
相比之下,抗肿瘤中药对机体的损害则较小,抗肿瘤中药的作用机理主要涉及细胞毒作用、提高机体免疫力、诱导肿瘤细胞凋亡及分化和抑制肿瘤血管新生等方面。根据中药的功效和作用特点,可将抗肿瘤中药分成以下几大类:一、清热解毒类,如黄芩、大青叶;二、活血化瘀类,如大黄、丹参;三、扶正培本类,如人参、黄芪、天冬;四、化痰散结类,如半夏、瓜蒌、天南星;五、利水化湿类,如茯苓、车前子、翟麦;六、外用型药物,如雄黄、马钱子。上述抗肿瘤中药的部分有效成分,像美登木(Maytenus bu-xifolia(Rich A)Griseb.)中提取的美登木碱(mayfoline)、黄药子(Air Pootalo Yam Rhizome)中的皂甙和鞣质等已被人们用于肿瘤药理学研究,同时这些有效成分标本兼治,对机体引发的不良作用总体小于西药的副作用。因此,关于抗肿瘤中药有效成分的深入探索具有重要的理论研究意义和临床指导意义。
然而,由于大多数中药中的化合物成分复杂,分离提纯困难,质量控制受限,且药效和作用机理尚不清晰,海量筛选抗肿瘤的有效成分非常不易,所以关于中药有效成分的肿瘤生物学相关研究普遍存在着诸多不足和局限。例如作为大环类生物碱代表的美登木碱,其结构中氮原子都以酸胺状态存在,被初步证明具有较强的抗癌作用,但其分离提纯步骤繁琐,得率仅有五百万分之一,有机合成技术也尚不成熟,所以将其大量运用于基础科研和临床应用并不现实(田英.光明中医,6,2009.;何直昇.国际药学研究杂志,1,1981.)。另外,常用中药黄药子的化学成分包括黄独萜酯、皂甙、鞣质、黄独素和薯蓣皂甙元等,虽然黄药子已经被大量的体内、外实验证实其具有抗肿瘤活性,且具有明显的量效关系,但具体是哪一种或几种成分发挥作用及其抗肿瘤机制尚不明确(林芳等.亚太传统医药,10,2011.;喻泽兰等.中国中药杂志,6,2004),所以黄药子中的单一成分很少被用于抗肿瘤研究。而且黄药子的长期使用会产生明显的毒副作用,可引起肝细胞糖原增多,脂肪变性,甚至灶性坏死,也可引起肾小管上皮细胞变性、坏死。可能的原因是黄药子直接损伤了肝肾细胞,使葡萄糖-6-磷酸酶和琥珀酸脱氢酶活性受抑制所致。然而其具体的毒性成分也不明确,黄药子的毒性成分与有效成分之间的关系还有待进一步研究。
因此,药学研究人员仍在致力于开发新的抗肿瘤中药有效成分。
高原儿茶酸(别名3,4-二羟基苯乙酸;英文名3,4-dihydroxyphenylacetic acid、homoprotocatechuic acid、DOPAC等;简称DO)的分子式为C8H8O4,分子量为168.15。
高原儿茶酸来源于多种中药,例如报春花科珍珠菜属毛黄连花(Lysimachia vulgarisL.)、菊科千里光属千里光(Senecio cannabifolius var integrilifolius(Koidz.)Kitam.)等。珍珠菜属植物分布广泛,然而药理和临床方面的报道很少,有人统计珍珠菜属植物的皂甙类或黄酮类成分对于治疗心血管系统疾病、风湿病及妇科疾病可能有研究和开发的前途(郭宝林等,中国珍珠菜属植物药用种类和研究概况,国外医药·植物药分册,1995,10:159-162);千里光是一种常见中草药,性寒,味苦,具有清热解毒、明目、止痒等功效,多用于风热感冒、目赤肿痛、泄泻痢疾、皮肤湿疹疮疖。本发明的目的在于提供高原儿茶酸抗肿瘤的新用途。
发明内容
本发明的目的在于提供高原儿茶酸新的医药用途。该化合物来源于天然药物,能够有效地抑制多种肿瘤,可用于临床上多种肿瘤的预防和/或治疗。
用于实现上述发明目的,本发明采用了如下的技术方案:
式I所示高原儿茶酸或其药学上可接受的盐、溶剂化物、多晶型体在制备预防和/或治疗肿瘤的药物中的用途,
本发明所述的用途中,所述药学上可接受的盐优选为钠盐、钾盐、镁盐、钙盐或铵盐。
本发明所述的用途中,所述肿瘤优选为实体肿瘤。
本发明所述的用途中,所述肿瘤更优选自肺癌、乳腺癌、宫颈癌、横纹肌肉瘤、鼻咽癌、胰腺癌、喉癌、皮肤癌、肝癌、神经母细胞瘤、肾母细胞瘤和肾上腺皮质瘤中的一种或多种;尤其是肺癌、乳腺癌、宫颈癌、肾母细胞瘤、鼻咽癌、喉癌和神经母细胞瘤中的一种或多种。
本发明所述的用途中,所述药物为临床上可接受的任一剂型。所述剂型包括经胃肠道给药制剂和非经胃肠道给药制剂。优选的,所述经胃肠道给药制剂选自散剂、片剂、颗粒剂、滴丸、胶囊剂、乳剂或混悬剂。优选的,所述非经胃肠道给药制剂选自注射剂、喷雾剂、栓剂、栓剂、灌注剂、贴剂或软膏剂。优选的,注射剂选自静脉注射制剂、腹腔注射剂或皮下注射剂。
体内外实验表明,高原儿茶酸能够明显抑制实体瘤的发生和侵袭,尤其是肺癌、乳腺癌、宫颈癌、肾母细胞瘤、鼻咽癌、喉癌、神经母细胞瘤等。具体来说,
(1)采用MTT法检测高原儿茶酸对多种肿瘤细胞增殖的抑制作用。实验发现,相较正常细胞,高原儿茶酸对肺癌细胞A549、肺癌细胞LLC、肾母细胞瘤细胞G401、鼻咽癌细胞CNE2Z、喉癌细胞Hep2、横纹肌肉瘤A204、乳腺癌细胞MDA231、乳腺癌细胞T47D、乳腺癌细胞MCF7、胰腺癌细胞PANC1、神经母细胞瘤细胞SY5Y和宫颈癌细胞Hela等多种肿瘤细胞都有明显抑制作用,IC50在23~78μg/ml;尤其是对肺癌细胞LLC(IC50=23μg/ml)、肾母细胞瘤细胞G401(IC50=27μg/ml)、乳腺癌细胞MDA231(IC50=30μg/ml)、宫颈癌细胞Hela(IC50=34μg/ml)增殖的抑制作用最为显著,说明这些瘤株对DO的作用最为敏感。
(2)采用细胞迁移检测(Transwell和Scratch Analysis)实验,高原儿茶酸处理肺癌细胞LLC、肺癌细胞(A549)、宫颈癌细胞Hela、神经母细胞瘤细胞SY5Y、乳腺癌细胞MCF7、乳腺癌细胞MDA231、乳腺癌细胞T47D、横纹肌肉瘤细胞A204、肾母细胞瘤细胞G401、皮肤鳞癌细胞A431、鼻咽癌细胞CNE2Z和喉癌细胞Hep2等24小时(选用安全剂量20μg/ml),检测细胞迁移的个数和细胞间距,发现高原儿茶酸可以显著抑制上述肿瘤细胞的迁移。其中,DO对肺癌细胞LLC、肺癌细胞A549、宫颈癌细胞Hela、乳腺癌细胞MCF7和乳腺癌细胞MDA231的作用尤其显著。
(3)采用细胞凋亡流式检测实验,10μM高原儿茶酸分别处理肺癌细胞A549、肾母细胞瘤细胞G401和喉癌细胞Hep2约24小时,之后检测细胞凋亡情况。发现高原儿茶酸对上述肿瘤细胞的凋亡都具有显著的促进作用,提示高原儿茶酸可能通过介导肿瘤细胞的凋亡来发挥抗肿瘤作用。
(4)采用裸鼠瘤块接种(Tumor plantation)实验,对体外实验发现的优势瘤种进行体内抗肿瘤实验。发现高原儿茶酸可以有效抑制移植的肺癌、乳腺癌和宫颈癌的生长和转移,预先给药组中,DO对肺癌、乳腺癌和宫颈癌的抑瘤率分别为28%、45%和54%;给药组中,DO对肺癌、乳腺癌和宫颈癌的抑瘤率分别为21%、39%和35%。体内实验结果证明高原儿茶酸有显著的抗肺癌、乳腺癌和宫颈癌作用。
附图说明
图1显示的是高原儿茶酸对肿瘤细胞迁移能力的影响(Transwell检测)。
图2显示的是高原儿茶酸对肿瘤细胞迁移能力的影响(Scratch Analysis检测)。
图3显示的是高原儿茶酸对肿瘤细胞凋亡的影响,其中:
3A:高原儿茶酸对肺癌细胞A549凋亡的影响,
3B:高原儿茶酸对肾母细胞瘤细胞G401凋亡的影响,
3C:高原儿茶酸对喉癌细胞Hep2凋亡的影响。
图4显示的是高原儿茶酸抗肿瘤的体内实验结果,其中:
4A:裸鼠肺癌LLC肿瘤生长曲线,
4B:裸鼠乳腺癌MDA231肿瘤生长曲线,
4C:裸鼠宫颈癌Hela肿瘤生长曲线。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解,这些实施例仅用于说明本发明,其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中,如无特殊说明,所用方法为常规方法,所用试剂都来源于市售商品。高原儿茶酸(纯度95%以上)购自北京恒业中远化工有限公司。
实施例1高原儿茶酸对肿瘤细胞和正常细胞增殖的影响
实验方案:采用噻唑蓝(3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐,MTT)实验,高原儿茶酸(DO)(剂量梯度为10mg/ml、1mg/ml、100μg/ml、10μg/ml、1μg/ml、100ng/ml)分别处理肺癌细胞A549、肺癌细胞LLC、肾母细胞瘤细胞G401、鼻咽癌细胞CNE2Z和喉癌细胞Hep2、横纹肌肉瘤细胞A204、乳腺癌细胞MDA231、乳腺癌细胞T47D、乳腺癌细胞MCF7、胰腺癌细胞PANC1、神经母细胞瘤细胞SY5Y和宫颈癌细胞Hela24小时,MTT染色4小时,二甲基亚砜(DMSO)溶解,酶标仪570nm下测吸光光度值,以化合物梯度为横坐标,细胞存活率为纵坐标,绘制标准曲线,并计算半数抑制浓度IC50,具体结果见表1。
实验结果:发现高原儿茶酸(DO)对肺癌细胞A549、肾母细胞瘤细胞G401、鼻咽癌细胞CNE2Z和喉癌细胞Hep2、横纹肌肉瘤细胞A204、肺癌细胞LLC、乳腺癌细胞MDA231、乳腺癌细胞T47D、乳腺癌细胞MCF7、胰腺癌细胞PANC1、神经母细胞瘤细胞SY5Y和宫颈癌细胞Hela的增殖都具有显著的抑制作用。其中,DO对肺癌LLC细胞、肾母细胞瘤G401细胞、乳腺癌MDA231细胞和宫颈癌Hela细胞的抑制尤其明显。
表1高原儿茶酸(DO)对12种肿瘤细胞增殖的影响(IC50
实施例2高原儿茶酸体外抗肿瘤细胞迁移作用
实验方案:
1)采用细胞迁移检测(Transwell)实验,20μg/ml高原儿茶酸(DO)(安全剂量)处理肺癌细胞LLC、肺癌细胞(A549)、宫颈癌细胞Hela、神经母细胞瘤细胞SY5Y、乳腺癌细胞MCF7、乳腺癌细胞MDA231、乳腺癌细胞T47D、横纹肌肉瘤细胞A204、肾母细胞瘤细胞G401、皮肤鳞癌细胞A431、鼻咽癌细胞CNE2Z和喉癌细胞Hep224小时后,无水冰甲醇固定20分钟,然后结晶紫染色15分钟,100倍光镜拍照,检测细胞迁移的个数。
2)采用细胞迁移检测(Scratch Analysis)实验,20μg/ml高原儿茶酸(DO)(安全剂量)处理肺癌细胞(LLC)、肺癌细胞(A549)、宫颈癌细胞(Hela)、神经母细胞瘤细胞(SY5Y)、乳腺癌细胞(MCF7)、中度侵袭转移人乳腺癌细胞(MDA231)和乳腺癌细胞(T47D)6小时和24小时后,40倍光镜拍照,检测细胞间距。
实验结果:
Transwell实验结果显示,高原儿茶酸(DO)可以显著抑制LLC、A549、Hela、SY5Y、MCF7、MDA231、T47D、A204、G401、A431、CNE2Z和Hep2细胞的迁移,表现为给药组中细胞数目相对于对照组显著减少。其中,DO对Hela、LLC、A549、MCF7、MDA231细胞迁移的抑制作用尤其明显。具体见图1。
Scratch Analysis实验结果显示,相对于对照组而言,DO给药组处理后的Hela、LLC、A549、SY5Y、MCF7、MDA231和T47D细胞划痕宽度相对对照组均明显增大,说明高原儿茶酸能够显著抑制上述肿瘤细胞的迁移。其中,DO对Hela、A549、MCF7、MDA231和T47D细胞的抑制作用尤其敏感。具体见图2。
综上,高原儿茶酸对肺癌、宫颈癌细胞和乳腺癌等肿瘤细胞的迁移具有尤为显著的抑制作用。
实施例3高原儿茶酸对肿瘤细胞凋亡的影响
实验方案:采用细胞凋亡流式检测实验,10μM高原儿茶酸(DO)分别处理人肺癌细胞(A549)、肾母细胞瘤细胞(G401)和喉癌细胞(Hep2)24小时,之后离心收集细胞(1500rpm,5min),PBS重悬离心2次,之后用Annexin-V FITC和PI分别染色15min,流式细胞分析仪检测凋亡细胞的百分比,早期凋亡和晚期凋亡的细胞百分比之和及凋亡总比。
实验结果:高原儿茶酸(DO)对A549、G401和Hep2细胞的凋亡具有显著的促进作用,提示高原儿茶酸(DO)可能是通过介导肿瘤细胞的凋亡来发挥抗肿瘤作用。具体结果见图3A-3C。
以上体外抗肿瘤作用实验结果说明高原儿茶酸对肺癌、肾母细胞瘤、鼻咽癌、喉癌、乳腺癌、宫颈癌、神经母细胞瘤、皮肤癌、胰腺癌、横纹肌肉瘤细胞的增殖、迁移都具有显著的抑制作用。其中,高原儿茶酸对肺癌细胞、宫颈癌细胞和乳腺癌细胞的抑制作用最为敏感。同时,DO可能通过促进肿瘤细胞凋亡从而发挥抗肿瘤的作用。
实施例4高原儿茶酸体内抗肿瘤实验
实验方案:裸鼠随机分为三组:模型对照组(只接种瘤块而不给药)、高原儿茶酸预先给药组(接种瘤块当天起给药,200mg/kg,腹腔注射)、高原儿茶酸给药组(成瘤体积达70-100mm3以上时给药,300mg/kg,腹腔注射),每组5-6只。采用瘤块接种(Tumorplantation)技术,分别在裸鼠右侧腋窝皮下接种小鼠肺癌细胞(LLC)、人乳腺癌细胞(MDA231)和人宫颈癌细胞(Hela)三种实体瘤块。定期检测肿瘤体积和裸鼠体重。待其成瘤体积达70-100mm3时,高原儿茶酸给药组开始腹腔注射(I.P.)高原儿茶酸,14天后,处死所有裸鼠,剥取瘤块,测瘤重和体积,计算各治疗组的抑瘤率。
实验结果:高原儿茶酸能明显抑制肺癌、乳腺癌和宫颈癌的生长和转移。具体结果见表2A-2C和附图4A-附图4C。
1、高原儿茶酸对LLC肺癌的抑制作用(结果见表2A和附图4A)
A.LLC肿瘤生长速度较快,体积大小达到100mm3均为12天左右;
B.虽然抑瘤在28.19%和20.54%,高原儿茶酸预先给药组、给药组中肿瘤体积和重量均明显减小(与模型对照组比较,两组均P<0.05),表明高原儿茶酸具有一定的抗肺癌作用。
2、高原儿茶酸对MDA231乳腺癌的抑制作用(结果见表2B和附图4B)
A.MDA231细胞为人源的,相对于LLC肿瘤而言,在裸鼠皮下成瘤时间较慢,体积大小达到70mm3约为18天左右;
B.高原儿茶酸预先给药组、给药组中肿瘤体积和重量均明显减小(与模型对照组比较,两组均P<0.01),两组的抑瘤率分别为45.14%和38.97%。表明高原儿茶酸对乳腺癌可能具有较好的治疗作用。
3、高原儿茶酸对Hela宫颈癌的抑制作用(结果见表2C和附图4C)
A.Hela细胞为人源的,相对于LLC肿瘤而言,在裸鼠皮下成瘤时间较慢,体积大小达到70mm3约为20天左右;
B.高原儿茶酸预先给药组、给药组中肿瘤体积和重量均减小(与模型对照组比较,两组均P<0.01),两组的抑瘤率分别为54.43%和34.95%。表明高原儿茶酸对宫颈癌可能具有较好的治疗作用。
表2A高原儿茶酸体内抗肿瘤作用实验结果(肺癌LLC)
*:与对照组比,P﹤0.05。
表2B高原儿茶酸体内抗肿瘤作用实验结果(乳腺癌MDA231)
**:与对照组比,P﹤0.01。
表2C高原儿茶酸体内抗肿瘤作用实验结果(宫颈癌Hela)
**:与对照组比,P﹤0.01。
以上体内研究结果表明,高原儿茶酸对肺癌、乳腺癌和宫颈癌具有治疗作用。

Claims (12)

1.式I所示高原儿茶酸或其药学上可接受的盐、溶剂化物、多晶型体在制备预防和/或治疗肿瘤的药物中的用途,所述肿瘤选自肺癌、乳腺癌、宫颈癌、横纹肌肉瘤、鼻咽癌、胰腺癌、喉癌、皮肤癌、肝癌、神经母细胞瘤、肾母细胞瘤和肾上腺皮质瘤中的一种或多种,
I                                                                 
2.根据权利要求1所述的用途,其特征在于,所述药学上可接受的盐为钠盐、钾盐、镁盐、钙盐或铵盐。
3.根据权利要求1所述的用途,其特征在于,所述肿瘤选自肺癌、乳腺癌、宫颈癌、肾母细胞瘤、鼻咽癌、喉癌和神经母细胞瘤中的一种或多种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用途,其特征在于,所述药物为临床上可接受的任一剂型。
5.根据权利要求4所述的用途,其特征在于,所述剂型包括经胃肠道给药制剂和非经胃肠道给药制剂。
6.根据权利要求5所述的用途,其特征在于,所述经胃肠道给药制剂任选自散剂、片剂、 颗粒剂、胶囊剂、滴丸、乳剂或混悬剂。
7.根据权利要求5所述的用途,其特征在于,所述非经胃肠道给药制剂任选自注射剂、喷雾剂、栓剂、灌注剂、贴剂或软膏剂。
8.根据权利要求1至3任一项所述的用途,其特征在于:高原儿茶酸作为所述预防和/或治疗肿瘤药物的唯一活性成分,或高原儿茶酸与其它物质一起制备所述预防和/或治疗肿瘤的药物。
9.根据权利要求4所述的用途,其特征在于:高原儿茶酸作为所述预防和/或治疗肿瘤药物的唯一活性成分,或高原儿茶酸与其它物质一起制备所述预防和/或治疗肿瘤的药物。
10.根据权利要求5所述的用途,其特征在于:高原儿茶酸作为所述预防和/或治疗肿瘤药物的唯一活性成分,或高原儿茶酸与其它物质一起制备所述预防和/或治疗肿瘤的药物。
11.根据权利要求6所述的用途,其特征在于:高原儿茶酸作为所述预防和/或治疗肿瘤药物的唯一活性成分,或高原儿茶酸与其它物质一起制备所述预防和/或治疗肿瘤的药物。
12.根据权利要求7所述的用途,其特征在于:高原儿茶酸作为所述预防和/或治疗肿瘤药物的唯一活性成分,或高原儿茶酸与其它物质一起制备所述预防和/或治疗肿瘤的药物。
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