雷潔瓊，白 巖，李文廣，張小郁，張兆翠

（1.甘肅省腫瘤醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省婦幼保健院，甘肅 蘭州 730050；3.蘭州大學基礎醫(yī)學院，甘肅 蘭州 730000；4.蘭州大學甘肅省新藥臨床前研究重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；5.甘肅省人民醫(yī)院，甘肅 蘭州 730000）

金屬銅配合物的體外抗腫瘤作用構效關系

雷潔瓊1，白 巖2，李文廣3，4，張小郁3，4，張兆翠5

（1.甘肅省腫瘤醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省婦幼保健院，甘肅 蘭州 730050；3.蘭州大學基礎醫(yī)學院，甘肅 蘭州 730000；4.蘭州大學甘肅省新藥臨床前研究重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；5.甘肅省人民醫(yī)院，甘肅 蘭州 730000）

目的 研究金屬銅配合物的體外抗腫瘤作用并進行構效關系分析。方法 采用MTT比色法測定金屬銅配合物對卵巢癌細胞株3AO、食管鱗癌細胞株ECA109、肺癌細胞株GLC-82、胃癌細胞株SGC-7901細胞增殖的抑制作用。結果 Cu（Ⅱ）1，3-二羥基噸酮（Cu-DHX）和 Cu（Ⅱ）1，3，8-三羥基噸酮（Cu-THX）的配體相似，均對 3AO、ECA109、SGC-7901細胞有濃度依賴性的抑制作用，而對GLC-82細胞無明顯抑制作用。Cu（Ⅱ）1-羥基-3-丁氧基噸酮（Cu-HZX）和Cu（Ⅱ）1-羥基-3-芐基噸酮（Cu-HEX）的配體相似，前者只對ECA109細胞有一定選擇性，且敏感性和卡鉑相當；而后者對GLC-82和SGC-7901細胞有一定選擇性，但敏感性低于卡鉑。Zn（Ⅱ）1-羥基-6-（2-（1-哌啶基）乙氧基）噸酮（Zn-HBX）只對ECA109細胞有一定選擇性，且敏感性較卡鉑低。結論 金屬離子或配體并不是決定金屬配合物對腫瘤細胞的選擇性和敏感性的主要因素，金屬配合物對腫瘤細胞的選擇性和敏感性與金屬離子和配體均有密切關系，構效關系分析并不能有效地預測。

金屬銅配合物；抗腫瘤作用；構效關系

藥物治療腫瘤有著悠久的歷史，是目前治療惡性腫瘤的三大方法之一。金屬配合物順式二氯二氨合鉑（簡稱順鉑）自1969年盧森堡通過實驗確定具有抗腫瘤活性[1]，1978年被批準應用于臨床治療睪丸腫瘤和卵巢癌，現(xiàn)已成為世界上治療癌癥應用最為廣泛的3種藥物之一[2]。順鉑的成功應用使廣大科學家對鉑類金屬配合物類抗癌劑進行了大量研究，并取得了一系列科研成果，先后研發(fā)出卡鉑、奧沙利鉑、洛鉑等藥物，并且大約有30多種金屬鉑配合物正處于臨床實驗階段[3]。由于順鉑類抗腫瘤藥物成功地應用于臨床，特別是對臨床上占絕大多數(shù)、且治療效果和預后差的實體瘤，如卵巢癌、睪丸癌、肺癌、胃癌等有較好的療效，金屬配合物的抗腫瘤作用引起人們的極大興趣，成為研發(fā)抗腫瘤藥物的嶄新領域。

金屬銅廣泛存在于生命體系中，具有特殊的生物活性。研究發(fā)現(xiàn)，苯乙酮縮氨基硫脲與金屬銅（Ⅱ）形成二齒配合物，對小鼠移植性腫瘤S180腹水癌細胞生長有良好的抑制作用[4]。當表阿霉素、絲裂霉素C與銅配合物聯(lián)合作用時，對HeLa-S3人宮頸癌細胞的生長有顯著的協(xié)同抑制作用[5]；銅和丙二酸衍生物的配合物與表阿霉素、順鉑聯(lián)用對人乳腺癌和宮頸癌細胞的生長也有明顯的協(xié)同抑制作用[6]。由于鉑類配合物的嚴重毒性和耐藥性，以及銅配合物的良好抗腫瘤活性，金屬銅配合物成為無機抗癌配合物的研究重點。為此，蘭州大學化學化工學院在對卡鉑、順鉑等經(jīng)典藥物進行研究的基礎上，以銅為核心合成了一系列金屬銅配合物，研究發(fā)現(xiàn)其中Cu（Ⅱ）1-羥基-3-（2-環(huán)氧基）噸酮和Cu（Ⅱ）噸酮冠醚在體外有較好的抗腫瘤活性，其中對卵巢癌3AO細胞較卡鉑有較高的選擇性和敏感性，說明金屬銅配合物對不同的腫瘤有不同的選擇性和針對性，有望研發(fā)對不同腫瘤有較高選擇性和針對性而毒性較低的新型抗腫瘤藥。為此，本實驗對新合成的金屬配合物進行體外抗腫瘤篩選，并進行構效關系分析，為研發(fā)抗腫瘤金屬配合物提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 藥品和試劑

Cu（Ⅱ）1，3-二羥基噸酮（Cu-DHX），Cu（Ⅱ）1，3，8-三羥基噸酮（Cu-THX），Zn（Ⅱ）1-羥基-6-（2-（1-哌啶基）乙氧基）噸酮（Zn-HBX），Cu（Ⅱ）1-羥基-3-丁氧基噸酮（Cu-HZX），Cu（Ⅱ）1-羥基-3-芐基噸酮（Cu-HEX）均由蘭州大學化學化工學院提供；注射用卡鉑，齊魯制藥有限公司生產(chǎn)，批號：5090061DA；RPMI1640培養(yǎng)基，Gibco公司產(chǎn)品；新生小牛血清，杭州四季青生物工程有限公司生產(chǎn)；噻唑藍（MTT），F(xiàn)luka公司生產(chǎn)；胰蛋白酶，Gibco BRL公司生產(chǎn)；十二烷基硫酸鈉（SDS），Sigma公司產(chǎn)品；碘化丙啶（PI），Sigma公司產(chǎn)品。

1.2 靶細胞

卵巢癌細胞株3AO、食管鱗癌細胞株ECA109、肺癌細胞株GLC-82、胃癌細胞株SGC-7901購自中國科學院上海細胞學研究所。用含體積分數(shù)為10%的小牛血清、2mmol/L L-谷氨酰胺、1×105U/L青霉素和100mg/L鏈霉素的RPMI 1640完全培養(yǎng)液，在37°C、5%CO2及飽和濕度的細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。細胞均為貼壁生長，傳代時先用0.25%胰蛋白酶（Try）消化2～4min，傾棄Try，再用培養(yǎng)液將細胞吹打成單個懸浮細胞。每2～3d傳代一次，取對數(shù)生長期細胞用于實驗。

1.3 MTT比色法測定腫瘤細胞增殖活性

實驗時收集對數(shù)生長期的腫瘤細胞并制成1×105/ml單細胞懸液，接種于96孔培養(yǎng)板，每孔90μl。實驗組分別加入不同濃度的實驗藥物和卡鉑10μl，對照組加入等量溶媒（終濃度0.5%DMSO），調(diào)零孔加不含細胞的完全培養(yǎng)液100μl，每組設3個復孔。在37°C、5%CO2及飽和濕度的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72h，培養(yǎng)結束前4h每孔加入5 g/L MTT 10μl，繼續(xù)培養(yǎng)4h后加入細胞裂解液10%SDS 100μl/well終止反應，過夜，振蕩搖勻后，用全自動酶聯(lián)免疫檢測儀（ELx800型，美國Bio-TEK產(chǎn)品）測定各孔在570nm波長的OD值，讀取3孔OD值并求其平均值，計算細胞生長抑制率和IC50值。

細胞生長抑制率（IR）=（1-OD實驗組/OD對照組）×100%

1.4 統(tǒng)計學分析

2 結果

2.1 Cu-DHX抑制腫瘤細胞增值作用（見表1）

由表 1 可見，3.125～50μg/ml Cu-DHX 對 3AO、ECA109、SGC-7901細胞有濃度依賴性的抑制作用，但作用較卡鉑弱，而對GLC-82細胞無明顯抑制作用。說明Cu-DHX對3AO、ECA109、SGC-7901細胞有一定選擇性，但敏感性較卡鉑低。

2.2 Cu-THX抑制腫瘤細胞增值作用（見表2）

表1 Cu-DHX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

表1 Cu-DHX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

注：與對照組比較，aP＜0.05，bP＜0.01

?

表2 Cu-THX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

表2 Cu-THX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

注：與對照組比較，aP＜0.05，bP＜0.01

?

由表2 可見，3.125～50μg/ml Cu-THX 對 3AO、ECA109、SGC-7901細胞有濃度依賴性的抑制作用，其中對3AO細胞的作用和卡鉑相當，而對ECA109和SGC-7901細胞的作用較卡鉑弱，對GLC-82細胞無明顯抑制作用。說明Cu-THX對3AO、ECA109、SGC-7901細胞有一定選擇性，對3AO細胞的敏感性和卡鉑相當，而對ECA109和SGC-7901細胞的敏感性較卡鉑低。

2.3 Zn-HBX抑制腫瘤細胞增值作用（見表3）

表3 Zn-HBX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

表3 Zn-HBX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

注：與對照組比較，aP＜0.05，bP＜0.01

?

由表3可見，3.125～50μg/ml Zn-HBX對ECA109細胞有濃度依賴性的抑制作用，但作用較卡鉑弱，而對3AO、GLC-82、SGC-7901細胞無明顯抑制作用。說明Zn-HBX對ECA109細胞有一定選擇性，但敏感性較卡鉑低。

表4 Cu-HZX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

表4 Cu-HZX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

注：與對照組比較，aP＜0.05，bP＜0.01

?

2.4 Cu-HZX抑制腫瘤細胞增值作用（見表4）

由表4可見，3.125～50μg/ml Cu-HZX對ECA109細胞有濃度依賴性的抑制作用，作用和卡鉑相當，而對3AO、GLC-82、SGC-7901細胞無明顯抑制作用。說明Cu-HZX對ECA109細胞有一定選擇性，敏感性和卡鉑相當。

2.5 Cu-HEX抑制腫瘤細胞增值作用（見表5）

由表5可見，3.125～50μg/ml Cu-HEX對GLC-82和SGC-7901細胞有濃度依賴性的抑制作用，但作用較卡鉑弱，而對3AO和ECA109細胞無明顯抑制作用。說明Cu-HEX對GLC-82和SGC-7901細胞有一定選擇性，敏感性較卡鉑低。

2.6 藥物抗腫瘤構效關系分析

Cu-DHX和Cu-THX的配體相似，均對3AO、ECA109、SGC-7901細胞有濃度依賴性的抑制作用，而對GLC-82細胞無明顯抑制作用，其抗瘤譜和抗腫瘤活性均低于卡鉑。說明配體中的羥基數(shù)量并不影響配合物對腫瘤細胞的選擇性和敏感性。

Cu-HZX和Cu-HEX的配體相似，前者只對ECA109細胞有一定選擇性，且敏感性和卡鉑相當；而后者對GLC-82和SGC-7901細胞有一定選擇性，但敏感性低于卡鉑。說明配體中的丁氧基或芐基可影響配合物對腫瘤細胞的選擇性和敏感性。Zn-HBX也對ECA109細胞有一定選擇性，但敏感性較卡鉑低，說明金屬離子并不是決定金屬配合物對腫瘤細胞的選擇性和敏感性的主要因素。由此可知，金屬配合物對腫瘤細胞的選擇性和敏感性與金屬離子和配體均有密切關系。

表5 Cu-HEX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

表5 Cu-HEX 的抗腫瘤作用（±s，n=3）

注：與對照組比較，aP＜0.05，bP＜0.01

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3 討論

對金屬配合物的研究是化學學科中發(fā)展最迅速的一個領域。金屬配合物的發(fā)展不僅大大促進和深化了人們對化學結構和化學鍵理論的認識，也與開發(fā)新型化學反應、研究新的合成方法、合成新型材料、開辟新能源、環(huán)境保護、探索生命現(xiàn)象的本質和研發(fā)新型抗癌藥物關系密切。其中鉑類配合物已成功應用于臨床，并大大影響了腫瘤的內(nèi)科治療，改變了多數(shù)實體瘤，如卵巢癌、睪丸癌以及頭頸部腫瘤等的治療策略。鉑類是目前臨床應用最有效和最廣泛的抗腫瘤藥物之一，對大多數(shù)實體瘤有效。盡管如此，鉑類配合物對腎臟、骨髓等的毒性，尤其是細胞的耐藥性限制了其臨床應用和療效發(fā)揮。尋找更有效的鉑類或其他金屬配合物，以克服毒性和細胞耐藥性而增強療效是當務之急。研究發(fā)現(xiàn)，金屬銅配合物有良好的抗腫瘤活性，現(xiàn)已成為無機抗癌配合物的研究熱點。隨著人們對金屬配合物的抗癌機理以及其構效關系的進一步認識，人們必將合成出更多高效低毒的金屬配合物，金屬配合物的抗癌前景將更加廣闊。

前期研究發(fā)現(xiàn)，金屬 Cu（Ⅱ）1-羥基-3-（2-（1-哌啶基）乙氧基）噸酮和銅配合物Cu（Ⅱ）噸酮冠醚對3AO、ECA109、GLC-82、SGC-7901等細胞均有抑制作用，作用和卡鉑相似或稍強，而Cu（Ⅱ）1-羥基-3-（2-環(huán)氧基）噸酮對ECA109細胞無明顯抑制作用。說明金屬銅配合物對不同腫瘤細胞的選擇性和敏感性不同，這與其配體有密切關系。因此，通過對金屬配合物抗腫瘤構效關系的研究，有助于尋找最適合的配體，合成新型高效低毒的抗腫瘤金屬配合物。本實驗對5種新合成的金屬銅配合物體外抗腫瘤研究結果顯示，Cu-DHX和Cu-THX配體相似，他們均對3AO、ECA109、SGC-7901細胞有濃度依賴性的抑制作用，而對GLC-82細胞無明顯抑制作用；Cu-HZX和Cu-HEX的配體相似，前者只對ECA109細胞有一定選擇性，且敏感性和卡鉑相當；而后者對GLC-82和SGC-7901細胞有一定選擇性，但敏感性低于卡鉑。Zn-HBX只對ECA109細胞有一定選擇性，且敏感性較卡鉑低，而 Cu（Ⅱ）1-羥基-3-（2-（1-哌啶基）乙氧基）噸酮對 3AO、ECA109、GLC-82、SGC-7901等細胞均有抑制作用，作用和卡鉑相似或稍強。上述結果說明，配體相似而配合物對腫瘤細胞的選擇性和敏感性可以完全不同，金屬離子或配體并不是決定金屬配合物對腫瘤細胞的選擇性和敏感性的主要因素，金屬配合物對腫瘤細胞的選擇性和敏感性與金屬離子和配體均有密切關系。研究表明，雖然金屬配合物的抗腫瘤活性與其結構之間存在一定的關系，但目前仍不能有效預測和設計廣譜、高效、低毒的抗癌金屬配合物，這可能因為配合物的抗癌活性與其空間構型、中心離子價態(tài)、配合物電子結構以及配體種類有密切關系[7]?？傊?，金屬銅配合物對不同腫瘤細胞有不同的選擇性和敏感性，與金屬離子和配體均有密切關系，構效關系分析并不能有效地預測，因此，對新的金屬配合物的抗腫瘤篩選應以實驗為依據(jù)，以免遺漏有價值的金屬配合物。

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R730.231

B

1671-1246（2010）13-0080-05

注：本文為甘肅省自然科學基金資助項目（0710RJZA037）和蘭州大學醫(yī)學科研基金資助項目（LZUYX200608）