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环氧化酶(cyclooxygenase,COX)是花生四烯酸(arachidonic acid,AA)代谢通路中的限速酶,主要有组成性表达的COX-1和诱导表达的COX-2两种同工酶,它们在许多生理及病理过程中都发挥着极其重要的作用。目前在全世界范围内广泛应用的非甾体类抗炎药(nonsteroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs)主要通过抑制COX的酶活性,减少促炎症细胞因子前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)的生成,从而发挥抗炎作用。但是由于COX在机体内有着重要的生理功能,无论针对哪一种同工酶的抑制作用都会引起一定程度的副作用,因此我们试图通过特异性地抑制促炎症物质诱导的COX-2表达来实现药物的抗炎作用。
本论文利用脂多糖(1ipopolysaccharide,LPS)刺激人单核细胞THP-1的体外炎症模型,进行COX-2表达抑制剂的筛选,结合MTT细胞毒性实验,最终从36个候选化合物中筛选出了SM6-DG,发现其具有较强的COX-2诱导表达抑制作用,同时在有效剂量范围内几乎没有细胞毒性作用。进一步的研究发现,DG能够降低LPS诱导的COX-2 mRNA转录,表明其对COX-2诱导表达的抑制作用至少部分是通过转录水平的调节来实现的。为了揭示DG抑制COX-2诱导表达的作用机制,我们检测了可能参与该过程的两条重要的信号通路,即丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)介导的信号通路及核转录因子NF-κB(nuclear factor-κB)所在的信号通路。结果我们发现,DG主要通过抑制LPS诱导的IKK.(I-κB kinase)/I-κB(inhibitorκB)/NF-κB信号通路的激活,阻止转录因子NF-κB入核及随后与COX-2启动子的结合,从而降低COX-2基因的转录水平:同时,DG对LPs诱导的MAPK信号通路的激活没有抑制作用。此外,我们在THP-1细胞上考察了DG对COX代谢通路的作用,结果发现DG能剂量依赖性地减少LPS诱导的促炎症细胞因子PGE2的产生,而对COX酶活性又没有直接的抑制作用,因此其抑制PGE2生成的作用完全是通过降低COX-2的诱导表达来实现的。而与体外实验结果相一致的是,在角叉菜胶致小鼠足趾肿胀的急性炎症模型中,DG同样显示出较强的体内抗炎活性。
综上所述,DG在细胞水平和整体水平都展现出了较强的抗炎活性,同时由于其对COX代谢通路的调节机制有别于非甾体类抗炎药,理论上能最小化一些相关的药物副作用,因此DG可作为抗炎药物的候选化合物具有进一步的研究和开发的价值。