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神秘果叶中三萜类化合物的抗肝癌活性研究
作者及机构
本研究由Qing Tang(暨南大学医学院药理学系)、Xiao-Yong Dai(清华大学深圳国际研究生院)等组成的跨机构团队完成,通讯作者为Lai-Qiang Huang(清华大学)、Guo-Cai Wang(暨南大学)和Yu-Bo Zhang(暨南大学)。研究成果发表于期刊《Industrial Crops & Products》第193卷(2023年),文章编号116155。
学术背景
研究领域:天然药物化学与肿瘤药理学。
研究动机:肝癌(Hepatocellular Carcinoma, HCC)是全球第三大癌症死因,现有治疗手段存在局限性。神秘果(Synsepalum dulcificum)的叶片在传统医学中用于治疗糖尿病和高血压,但其抗肿瘤潜力尚未充分探索。此前研究发现其含有多酚、黄酮等活性成分,但三萜类化合物的抗肝癌机制尚未明确。
研究目标:从神秘果叶中分离新型三萜类化合物,评估其抗肝癌活性,并阐明其分子机制。
研究流程与方法
1. 化合物分离与结构鉴定
- 样本来源:2018年8月采集于中国广东台山市的30 kg神秘果叶片,经乙醇提取后获得粗提物2.8 kg,进一步通过石油醚、乙酸乙酯和正丁醇分级萃取。
- 分离技术:采用高效液相色谱(HPLC)和核磁共振(NMR)技术,从乙酸乙酯部分分离出30种化合物,包括5种新化合物(1–4, 6)和25种已知化合物(5, 7–30)。
- 结构解析:通过高分辨质谱(HR-ESI-MS)、二维核磁(2D-NMR)和电子圆二色谱(ECD)计算,确定了新化合物的立体构型。例如,1和2为罕见的对映体香豆素木脂素,含三环结构;3–6为首次发现带有对香豆酰基(p-coumaroyl)的五环三萜类化合物。
2. 抗肝癌活性筛选
- 细胞模型:选用HepG2和HCCLM3两种肝癌细胞系,通过MTT法检测化合物3–25的细胞毒性。
- 关键发现:化合物4(SMG-1)抑制活性最强(IC50:HepG2为13.9 μM,HCCLM3为11.8 μM),后续机制研究聚焦于此化合物。
3. 分子机制研究
- ROS与线粒体凋亡:SMG-1通过激活JNK/p53通路,升高活性氧(ROS)水平,降低线粒体膜电位(ΔΨm),促进促凋亡蛋白Bax和细胞色素C(Cyt-c)的释放,激活caspase-9/caspase-3级联反应。
- 线粒体自噬(Mitophagy):通过mRFP-GFP-LC3质粒转染和溶酶体共定位实验,证实SMG-1诱导线粒体自噬,表现为LC3-II转化增加和p62降解。
4. 实验创新方法
- ECD计算:首次应用于香豆素木脂素对映体的绝对构型确定。
- 自噬流检测:结合溶酶体抑制剂Baf-A1,验证SMG-1通过增强自噬流促进癌细胞死亡。
主要结果
- 新化合物发现:分离出2对香豆素木脂素对映体(1a/1b, 2a/2b)和3种新三萜(3–6),其中3–4为首次报道的带对香豆酰基的齐墩果烷型三萜。
- 抗肝癌活性:SMG-1显著抑制肝癌细胞增殖(EdU实验显示DNA合成减少,克隆形成能力下降)。
- 机制验证:
- ROS水平上升导致脂质过氧化(MDA升高)和抗氧化酶(SOD、GSH、GPx)活性降低。
- Western blot显示p-JNK、p53、BNIP3表达上调,Bcl-2下调。
- 线粒体自噬标志物LC3-II/Ⅰ比值升高,且自噬抑制剂Mdivi-1可逆转SMG-1的促凋亡效应。
结论与价值
科学意义:
- 揭示了神秘果叶中三萜类化合物通过ROS/JNK/p53通路诱导线粒体自噬和凋亡的抗肝癌机制。
- 为天然产物靶向线粒体途径的抗癌药物开发提供了新思路。
应用潜力:
- 神秘果叶可作为抗肝癌候选药物的来源,尤其对耐药性HCC具有潜在疗效。
- 对香豆酰基的引入可能增强三萜类化合物的生物活性,为结构修饰提供方向。
研究亮点
- 结构新颖性:首次发现含对香豆酰基的三萜类化合物(3–6)及罕见三环香豆素木脂素(1–2)。
- 机制深度:从ROS生成、线粒体功能障碍到自噬激活,系统阐明了SMG-1的多靶点作用。
- 方法创新:结合量子化学计算(ECD)和动态自噬流检测技术,提升了天然产物研究的精确性。
其他价值
- 研究得到中国国家自然科学基金(82173695)和广东省基础与应用基础研究基金(2020B1515020033)支持,数据可重复性强。
- 补充材料中提供了详细的NMR谱图和活性数据,可供后续研究参考。
(全文约2000字)