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目的:将一系列合成的新型查尔酮类化合物,通过1,1-二苯基-2-三硝基苦肼(1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical,DPPH)实验和对过氧化氢(H2O2)诱导的大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(PC12)损伤的抗氧化活性的筛选实验,选出活性较好的化合物,研究其对细胞Nrf2/ARE抗氧化信号通路的影响和对H2O2诱导细胞损伤的保护机制。 方法:选择本课题组在前期设计合成的三类查尔酮类化合物:查尔酮(L类)、螺杂环类查尔酮(D类)和酰基化查尔酮(X类),用DPPH清除率实验检测其对自由基的清除活性;建立H2O2诱导PC12细胞损伤模型,用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)法筛选化合物的抗氧化活性及检测活性化合物的细胞毒性;选择活性化合物,用real-time PCR法检测化合物对NF-E2相关因子2(Nrf2)的调控基因谷氨酰半胱氨酸连接酶亚基(GCLC)、血红素加氧酶1(HO-1)mRNA表达的影响;用Western blot法检测化合物对Nrf2调控基因HO-1、GCLC的转录蛋白的作用;用Hoechst染色检测其对H2O2诱导的PC12细胞凋亡的保护作用;用MTT法检测不同浓度的化合物对H2O2诱导的细胞生存率的作用以及HO-1的抑制剂与GCLC的抑制剂对H2O2损伤的细胞生存率的影响。 结果:1、苯环具有3,4-OH取代的查尔酮类化合物对DPPH有较高的自由基清除活性。 2、化合物对H2O2诱导的细胞损伤保护作用的筛选实验中,三类化合物在10μmol/L(μM)浓度下提前给药1小时(h)或24h,再经H2O2损伤后,细胞的生存率都出现不同的变化:L类化合物孵育1h时,苯环上有邻二羟基的化合物能明显提高细胞的生存率;孵育24h,苯环的b环上有邻二羟基的化合物能提高细胞的生存率,而a环上有邻二羟基的普遍没有提高细胞生存率的作用。 D类化合物孵育1h时,苯环上有邻二羟基的化合物能提高细胞的生存率;孵育24h,有邻二羟基的同样具有很好的活性,一部分无邻二羟基的化合物也具有很好的活性。X类化合物孵育1h时,并不能提高细胞的生存率;但孵育24h后,化合物普遍对细胞表现出了较好的保护作用。 3、所有的活性化合物在浓度为10μM时对细胞都无毒性。 4、直接中和自由基的抗氧化作用机制:L4123作为L类化合物中a环有邻二羟基的代表化合物,能浓度依赖性地提高经H2O2诱导损伤的细胞的生存率,并降低细胞内MDA的水平,同时L4123也能降低凋亡蛋白cleaved Caspase-3的表达,升高抗凋亡蛋白Bcl-2的表达,从而减少凋亡细胞的数量。 5、激活Nrf2/ARE抗氧化信号通路的作用机制:L0217和L0224,LD19231和LF04042,603和X60314分别是L类、D类和X类查尔酮的代表化合物,我们检测了其对Nrf2/ARE通路的激活能力。由实验可得,这六个化合物均能显著上调Nrf2调控基因的下游基因HO-1和GCLC的mRNA的水平及转录蛋白的水平,减少了H2O2诱导的细胞的凋亡,提高了细胞的生存率,并且在使用HO-1的抑制剂和GCLC的抑制剂后,化合物对H2O2损伤的细胞保护作用明显降低。 6、L0224在脂多糖(LPS)诱导的小鼠小胶质细胞(BV2)的炎症模型中,能降低细胞NO的水平和炎症因子诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的水平。 结论:1、查尔酮类化合物中的苯环具有邻二羟基取代的化合物有直接清除自由基的作用,因而能保护细胞抵御H2O2的氧化损伤。 2、苯环上的b环具有邻二羟基取代的化合物除了有直接清除自由基的作用外,还能激活细胞的Nrf2/ARE抗氧化信号通路,显示了这类化合物对细胞的双重保护机制,预期将会有更好的应用前景。 3、苯环上没有邻二羟基取代的部分化合物也有激活细胞的Nrf2/ARE抗氧化信号通路的作用。新型螺杂环类查尔酮中的LF04042和大部分的酰基化查尔酮都没有邻二羟基,不能中和自由基,却都能激活细胞的抗氧化信号通路,都有较好的抗氧化作用。这显示了螺杂环类查尔酮作为新型的查尔酮其螺杂环结构的优越性,及酰基化查尔酮的取代酰基在抗氧化作用中的优越性。