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肿瘤的快速增殖及其血管结构和功能的不完善，导致绝大部分的实体瘤都存在着缺氧现象(氧分压＜15ImmHg)。缺氧会导致肿瘤细胞的增殖抑制和凋亡，肿瘤细胞必须对缺氧进行适应性改变才能存活和生长。其中缺氧诱导因子(HIF-1)是肿瘤对氧气缺乏进行适应性调节的最重要的转录因子。HIF-1是由诱导性表达的HIF-1α和组成性表达的HIF-1β组成的异二聚体，其转录活性主要由HIF-α蛋白决定。HIF-1α已成为一个公认的抗肿瘤靶点，寻找HIF-1α的抑制剂也成为抗肿瘤药物研究的新热点。
HIF-α的多个靶基因能够促进肿瘤细胞增殖、迁移、存活、代谢以及内皮细胞介导的新生血管形成，以使肿瘤细胞适应局部微环境，其中最重要的是血管内皮生长因子(VEGF)，因为肿瘤细胞分泌的VEGF可以通过旁分泌的方式促进新生血管的形成。肿瘤的新生血管是肿瘤发生发展的必要条件，肿瘤的血管系统是一个重要的抗肿瘤靶点，科学家们不断开发出破坏或者抑制新生血管，阻止肿瘤生长和转移的化合物，这类药物统称为肿瘤新生血管抑制剂(Tumorangiogenesis inhibitor，TAI)。TAI对肿瘤的治疗和预防复发具有重要的作用。
MFTZ-1是由中国科学院昆明植物所从美登木种子培养基中的放线菌株Is9131中提取和分离的多酮类化合物，它是由methyl-nonactate和methvl-homononactate环化组成的dimeric dinactin。本实验室前期的研究表明该化合物是一个新型拓扑异构酶II(Top2)的抑制剂，具有显著的体内外抗肿瘤活性。本论文将系统研究MFTZ-1对HIF-1α、VEGF以及新生血管生成的作用及机制。
我们首先阐明了非细胞毒性浓度的MFTZ-1对多种组织来源的肿瘤细胞株包括人乳腺癌MDA-MB-231、MDA-MB-468，人宫颈癌Hela，人黑色素瘤A-375，人非小细胞肺癌A549能够抑制缺氧诱导的HIF-1α蛋白蓄积。进一步选取MDA-MB-231乳腺癌细胞进行系统的研究，表明MFTZ-1能够时间/剂量依赖性的降低缺氧及生长因子诱导的MDA-MB-231细胞HIF-1α蛋白水平升高，最短2小时0.04μM即可显著降低HIF-1α蛋白水平。MFTZ-1还能降低生长因子诱导的HIF-1α蛋白水平。实时定量PCR证明MFTZ-1降低缺氧诱导的VEGFmRNA水平。ELISA显示MFTZ-1不仅降低缺氧诱导的VEGF分泌，而且还能将MDA-MB-231细胞VEGF分泌的水平降低到正常氧压时的基础水平以下；进一步采用特异性HIF-1αRNA干扰证实MFTZ-1还能以不依赖HIF-1α的方式降低MDA-MB-231细胞的VEGF分泌。这一在正常氧压降低VEGF分泌的作用可能是通过降低翻译因子p70s6k和4EBP产生的，因为4EBP-1的磷酸化可以激活eIF4E促进VEGF的分泌。采用一系列新生血管生成的模型包括缺氧诱导的HUVEC细胞管腔形成、正常氧压下HUVEC细胞迁移、管腔形成、大鼠动脉环及鸡胚尿囊膜等，我们进一步证明MFTZ-1具有显著的新生血管生成抑制作用。这些结果表明MFTZ-1能够在多种条件下抑制HIF-1α蛋白，通过HIF-1α依赖和独立的方式抑制肿瘤细胞VEGF分泌，在多种条件下抑制新生血管。
机理研究表明MFTZ-1不影响HIF-1a的mRNA水平。选择性的蛋白酶体抑制剂MG-132和Epoxomycin在正常以及缺氧条件下均明显增高HIF-1α的蛋白水平，但不能逆转MFTZ-1对HIF-1α蛋白的下调作用，表明MFTZ-1下调HIF-1α蛋白不是通过促进HIF-1α的降解来实现。采用特异性的PI3K抑制剂LY294002和MAPK抑制剂U0126表明PI3K和MAPK通路参与MDA-MB-231细胞中缺氧以及生长因子诱导的HIF-1α蛋白调控；缺氧并不显著激活MDA-MB-231细胞Akt和Erk的磷酸化，但MFTZ-1显著降低缺氧条件下磷酸化Akt和磷酸化Erk1/2水平，表明MFTZ-1能抑制组成性的PI3K和MAPK通路活性；MFTZ-1还能够降低生长因子激活的磷酸化Akt和磷酸化Erk1/2水平，上述结果提示MFTZ-1对HIF-1α的抑制可能是通过PI3K-Akt和MAPK通路介导的。
为了研究MFTZ-1作为一个Top2的抑制剂对HIF-1α蛋白和新生血管的影响是否依赖它的Top2抑制作用，我们采用特异性Top2siRNA干扰MDA-MB-231细胞以及Top2缺失的细胞株HL60/MX2缺氧药物处理，发现MFTZ-1对HIF-1α蛋白的降低不依赖于其对Top2的作用。采用特异性Top2siRNA干扰HUVEC，发现MFTZ-1对HUVEC管腔形成的作用不依赖于其对Top2的抑制作用。
综上所述，本研究运用缺氧诱导模型以及新生血管生成抑制剂筛选模型，系统深入地阐明了MFTZ-1在多种条件下包括缺氧、常氧、生长因子刺激时均能抑制HIF-1α蛋白蓄积、VEGF分泌和新生血管生成的作用，这些作用可能与MFTZ-1抑制组成性和诱导性的PI3K-Akt和MAPK通路激活有关，而与MFTZ-1的Top2抑制无关。以上结果拓展了MFTZ-1的潜在应用范围、为MFTZ-1及其同类化合物的进一步研发提供了有力的实验支持和科学依据。