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基质金属蛋白酶(MMP)是一类锌离子依赖的内肽酶类,它们几乎能够降解所有的胞外基质(ECM)成分,并在癌症,心血管疾病,神经退行性疾病,以及伴随的炎症反应中起到关键的作用,基质金属蛋白酶抑制剂(MMPI)的研究开发是当今科学界研究的热点之一,从最初的多肽类及其衍生物类的抑制剂的研究开发当中,人们发现了许多不足,其中主要包括：选择性不强、口服利用度低、代谢的不稳定性、溶解性差、生物毒性较大等特点。进而导致了第二代MMPIs开发,这主要是经过高通量筛选的方法,得到先导化合物,再根据构效关系的指导进行改造,得到抑制效果更好的化合物,此类药物结构上也含有一个与锌离子螯合的基团,同时还含有一个能与MMPs蛋白的S1′位点结合的基团。虽然这类药物改善了多肽类抑制剂的一些缺点并具有了一些选择性的抑制MMPs能力,但是其发展同样却在临床上受到了阻碍,或者副作用过大或者对在人体中没有发挥出应有的效果。此后,人们做了大量工作试图从草药、植物、水果和农作物等自然资源中找寻基质金属蛋白酶的抑制剂,其中,对中草药的研究开发尤为值得瞩目。中药在我国有着悠久的历史,在传统的中医理论的基础之上,有着广泛的治疗范围和应用形式,近年来,对各种中药有效成分的开发,和对其应用的进一步探究,在传统的中医理论和现代医药理念之间建立起了有力的联系。为新药的开发,和传统药物的应用奠定了坚实的基础。本论文的研究是从中药关白附的水煮提取物开始的,由于在已有的报道当中,已经阐述了关白附在抗炎作用和抗肿瘤相关的疾病当中都具有诸多的治疗功效,而这些相关的功能和生理病理现象又与本实验室主要研究的MMPs活性和表达情况息息相关,所以我们希望通过进一步的纯化过程和实验检测来探寻关白附在体外的存在形式中,究竟是哪一种活性成分在发挥功效,又是通过一个怎样的过程来起作用的,进而为探寻一些MMPs的抑制剂的发现及规律的寻找提供一些有价值的经验和平台。在采用了水相有机相分离、大孔树脂分离、重结晶纯化、并在MMP-16的活性跟踪下,我们从关白附的水煮溶液中得到一种对MMP-16抑制作用很强的白色晶状单体,由于在这一过程中我们是使用的超纯水和甲醇作为分离溶剂,我们确保了没有外来其它离子成分的介入,接下来,我们又运用红外光谱分析、性质鉴定、ICP元素表征、X-射线单晶衍射等手段判定了关白附在体外的水溶液中,经过浓缩之后的存在形式,这种活性单体为NH4Al(SO4)2·12H2O,于是我们又进一步考虑到两个问题,一是这种活性单体对其它MMPs是否也具有抑制活性?二是它对与MMPs关系密切的肿瘤细胞的各种典型行为是否也有影响?带着这样的问题,我们检测了NH4A1(SO4)2·12H2O对MMP-16、MMP-13、MMP-2、MMP-3、MMP-9的活性的抑制情况以及NH4A1(SO4)2·12H2O对人纤维肉瘤HT1080细胞的活力、粘附、伸展、迁移、侵袭以及三维培养等各种肿瘤细胞典型行为的影响,结果显示NH4A1(SO4)2·12H2O对MMPs家族的几种不同成员都有较好的抑制效果,其中对MMP-2,9的IC50均小于1μM,对以分泌MMPs为主的肿瘤细胞,在细胞毒性较低的给药浓度范围内,其对细胞侵袭能力的影响最为显著。由于在前面的纯化和结晶的过程中,我们所用的主要是超纯水和甲醇,所以,我们考虑,NH4A1(SO4)2·12H2O应该是关白附中的有效成分在体外的水溶液中经过浓缩过程的一种存在形式,在此基础上我们又根据前面实验的元素分析提出这样一个猜想,既然NH4A1(SO4)2·12H2O在水溶液中主要是以离子形式存在,那么它对MMPs的抑制作用是否是由哪种离子产生的呢?带着这个问题我们又设计了一系列离子盐类,并利用实验室常用的MMP-16来检测它们对MMPs活性的抑制能力,结果显示,含有Al3+的一些盐类都对MMP-16有较好的抑制效果,而在进一步的细胞实验当中,我们也同样发现,像A12(SO4)3、AICl3、Al(NO3)3一类含有A13+的盐类,在对细胞活力影响较低的给药浓度范围内,对细胞的迁移和侵袭能力,均有不同程度的影响,而含有SO42-和NH4+不含有Al3+而的盐类(NH4)2SO4在同样的给药水平几乎对与MMPs关系密切的细胞行为没有影响,这让我们进一步确定,在关白附的纯化结晶后的晶体溶液当中起主要抑制活性的可能是溶液中的Al3+。所以我们进一步推测在NH4Al(SO4)2·12H2O中起活性作用的可能是Al3+,而这个结论也与前面的ICP检测结果相一致,表明关白附中富集了大量的Al元素,从而在其水煮液中才含有大量抑制MMPs的NH4Al(SO4)2·12H2O,而很可能是由于这一原因才使得关白附起到抗炎和抗癌等功效。在接下来的实验当中,我们又进一步检测了几种其它的三价离子盐类对MMPs的活性的抑制情况,并对其中抑制效果最好的一种盐类铁氰化钾进行了进一步的酶学活力检测和细胞学实验,结果发现铁氰化钾对各种MMPs的抑制效果也很强,其中对MMP-16的IC50仅为0.1μM,而对HTl080细胞的细胞迁移和侵袭能力也均有显著的抑制作用。综上所述,本论文的研究揭示了关白附在体外对MMPs活性有显著作用效果的一种存在形式：NH4A1(SO4)2·12H2O的抑制作用,并进一步发现,其发挥作用的主要功能基团是来自于中药关白附当中的Al3+,并通过进一步的对一些含有Al3+的无机盐类的实验,探寻到一些新的MMPs的抑制剂,而无机盐类MMPI在目前的报导当中还相对较少。本论文初步探寻了一些三价离子盐类对MMPs的抑制作用,并取得一些有用的结果,这也为今后在MMP抑制剂的研发,奠定了一些基础和平台。