杂环取代的二苯乙烯类化合物抗癌活性研究
作者：雷小平 刘波 朱娜 崔景荣
单位：北京医科大学药学院，北京 100083
关键词：钙调素拮抗剂；1,2-二苯乙烯；抗肿瘤
中国新药杂志000810 【摘要】 目的：寻找新的抗癌化合物。方法：设计并用不同路线合成了10个5-(或6-)杂环取代的-1,2-二苯基-1-烯类目的化合物，分别测定了它们抑制人鼻咽癌(KB)和人宫颈癌(Hela)细胞增殖的活性，并研究了其结构与抗癌活性之间的关系。结果：发现目的物对KB和Hela细胞增殖均有一定的抑制作用，且抑制Hela细胞的活性较抑制KB细胞强；定量构效关系(QSAR)研究结果认为取代基的诱导效应指数(I)对活性有一定的影响。结论： 具有钙调素拮抗剂类型的化合物具有抗癌活性。
【中图分类号】R979.19 【文献标识码】B 【文章编号】1003-3734(2000)08-0540-03
, http://www.100md.com
Studies of anticancer activties of heterocyclic substituted-1,2-bipheylenes
LEI Xiao-ping LIU Bo ZHU Na CUI Jing-rong
(School of Pharmaceutical Sciences, Beijing Medical University, Beijing 100083)
【Abstract】 Objectives: Search for new anticancer compounds. Methods: Ten compounds of 5-(or 6-) heterocyclic substituted-1,2-biphenyl-pet-1-enes were synthesized. The inhibitory activities on KB and Hela cancer cells and the relationship of structure-anticancer activity of these compounds were studied.Results:It is discovered that all these compounds showed inhibitory activities on KB and Hela cells in some extents.Furthermore,the inhibitory activity on Hela cells is more stronger than that on KB cells.The results of QSAR study showed that the inductive effect index of substituents have influences on their anticancer activities.Conclusions:Compounds with calmoduline antagonists'structure show anticancer activities and further studies should be conducted.
, 百拇医药
【Key words】 calmoduline antagonists;1,2-biphenylethenes;anticancer
钙调素(Camolduline, CaM)是细胞内最重要的钙结合蛋白之一，对调节细胞分裂、增殖起着重要作用。近年来发现CaM拮抗剂有一定的抗癌活性，其突出特点是：①可以抑制肿瘤细胞的增殖，使癌细胞生长阻断在 G1-S期转换上，从而抑制肿瘤细胞的恶性增殖[1] ；②可以使肿瘤细胞向正常细胞逆转[2]；③它是一种肿瘤细胞多药耐药性的逆转剂，Ford等[3]总结了逆转多药耐药性的6种机制，其中之一是可抑制CaM 参与的过程。
我们曾设计并合成了一系列侧链为氨基取代的1,2-二苯乙烯类CaM拮抗剂[4]，发现侧链上所含氮原子是一个很重要的活性部位，因此设计并合成了10个侧链含氮原子的杂环，碳连接链分别为3碳和4碳的1,2-二苯乙烯类化合物，以研究该部分结构修饰对活性的影响及CaM拮抗剂的抗肿瘤活性。
, 百拇医药
1 化合物的合成
路线1：
路线2：
目的物的结构见表1，所有目的物均经IR、1HNMR、MS等确定结构。
表1 化合物的抗癌活性及取代基的结构参数
No
R
n
log p
MR
, 百拇医药
VW
I
A①
log 1/C
KB
Hela
试验值
计算值②
|△|
1
3
, 百拇医药
6.07
10.16
0.857
8.131
0
4.301
4.301
3.611
0.690
2
3
7.85
, 百拇医药
12.45
1.373
1.917
0
4.097
4.155
4.112
0.043
3
3
7.28
11.81
, http://www.100md.com
1.383
9.028
0
3.0
3.301
3.963
0.662
4
3
5.17
10.26
0.937
, http://www.100md.com
6.829
0
3.0
3.097
3.291
0.194
5
3
3.30
9.32
0.577
5.985
, 百拇医药
0
4.0
3.301
3.203
0.098
6
3
3.70
9.32
0.577
5.175
0
, http://www.100md.com
3.0
3.155
3.209
0.054
7
3
4.60
9.53
0.62
9.541
0
4.222
, 百拇医药
4.155
4.212
0.057
8
4
7.81
12.28
1.373
9.028
1
4.301
4.301
, 百拇医药
3.963
0.338
9
4
3.83
9.79
0.577
5.958
1
4.046
4.097
10
, 百拇医药
4
3.83
9.79
0.577
5.928
1
3.0
3.0
3.203
0.203
①A:指示变量,当n=3,A=0;当n=1,A=1(指示变量常以1表示,由于该表中已用1表示诱导效应指数,故此处以A表示变量)
②用方程2得到的计算值
, 百拇医药
③除化合物10是Z构型外,其余化合物均为E构型
2 药理活性测定
化合物的抗肿瘤活性测定由北京医科大学天然药及仿生药国家重点实验室抗癌活性筛选中心完成。分析方法如下:①接种癌细胞到96孔培养板；②将药物加入到癌细胞中，其浓度为10-4～10-8mol/L；③将细胞培养48h后洗涤，加入染料SRB染色活蛋白； ④用Model3550酶标仪测吸收度值；⑤将吸收度值转换成IC50。按上述方法分别测定10个目的化合物抑制人鼻咽癌细胞(KB)和人宫颈癌细胞(Hela)增殖的IC50值。活性结果见表1，表1中的活性数据log 1/C是用IC50值计算得到。
3 构效关系研究
化合物的定量构效关系(QSAR)研究采用Hansch分析法。由于目的化合物的取代基比较复杂，没有现成的取代基常数可查，因此所有参数通过计算方法得到。计算方法如下：化合物的疏水常数(logP)、克分子折射率(MR)的计算是在美国Tripos公司提供的O2工作站进行，运用SYBYL6.3版本软件包，先搭出各化合物的分子结构，进行优化，优化次数分别为1000步， 然后用软件包中的“QSAR”文件分别计算化合物的logP和MR。表1中的MR数据是计算值的1/10。化合物的立体参数Van der Waals体积(VW)按照公式VW = V0a+V0b+ΔVW计算，式中V0a，V0b分别表示a，b原子的体积，ΔVw表示a，b两原子的重叠部分。化合物的诱导效应指数(I)按蒋明谦等[5] 提出的计算取代基电性效应的方法进行，表1中的I值数据是计算值的100倍。
, 百拇医药
4 结果与讨论
利用计算机的多元回归分析程序，选择无相关性的结构参数进行组合(相关系数见表2), 计算并分析所得结构参数与活性间的相关式。
表2 表1中所用参数的复相关系数
logP
MR
VW
I
A
logP
1.0000
0.9537
, http://www.100md.com
0.9689
0.0928
-0.0724
MR
1.0000
0.9734
-0.0655
0.0846
VW
1.0000
0.0412
-0.0800
, 百拇医药
I
1.0000
0.0686
A
1.0000
对于KB组，没有得到显著相关的方程。对于Hela组，诱导效应指数与活性有下列相关式： log1/C = 0.052(±0.064)I2 -0.594(±0.792)I+5.059(±2.326) (1)
n=10,r=0.60,s=0.502,F=1.969
删去偏差较大的化合物9后，得到一个相对显著相关的方程是：
log1/C = 0.066(±0.06) I2 -0.748(±0.733) I +5.302(±2.094) (2)
, 百拇医药
n=9,r=0.75,s=0.433,F=3.865
分析结构与活性关系可以看出：①该类化合物对Hela细胞的抑制率明显比KB细胞强；②QSAR研究表明化合物的整体疏水性和立体因素对活性影响不大，但取代基的电性效应有一定的影响。从QSAR方程分析, 方程(2)中诱导效应指数I值的最低值是5.67左右, 超过5.67以后, 诱导效应越强，化合物对Hela细胞的抑制活性越强；③亲水区氮上的取代基的体积不宜过大,应该有一个适当的范围；④应用指示变量A进行分析认为连接链3碳或4碳的影响不显著，但在相同取代基情况下，4碳化合物的抑制活性强于3碳类似物， 化合物8，9的活性分别比化合物3，5强。
基金项目：北京医科大学天然药及仿生药国家重点实验室资助项目
【作者简介】 雷小平(1947-)，女，理学硕士，教授。主要从事新药设计、药物合成及药物构效关系等方面的工作。联系电话：62091505。
, http://www.100md.com
【参考文献】
[1] Veigl ML, Vanaman TC, Sedwick WD. Calcium and Calmodulin in cell growth and transformation[J].Biochem Biophys Acta, 1983, 738(1～2)∶21-48
[2] 赵雅丽.孟松娘,范保荣,等.钙调素抑制剂三氟拉嗪对肿瘤细胞增殖和微管组装的影响[J]. 实验生物学报,1988, 21(4)∶481-487
[3] Ford JM, Hait WN. Pharmacology of drugs that alter multidrug resistance in cancer[J].Pharmacol Rev, 1990, 42(3)∶155-199
[4] 雷小平,张亮仁,刘波. 6-取代氨基-1,2-双(对氯苯)己烯-1类化合物的设计、合成及钙调素拮抗活性的研究[J]. 药学学报,1997,32(6)∶426-430
[5] 蒋明谦, 戴萃辰.分子结构与化学活性间的定量关系[J].化学学报,1962,28(5)∶275～332
收稿：2000-01-21
修回：2000-04-07, http://www.100md.com
单位：北京医科大学药学院，北京 100083
关键词：钙调素拮抗剂；1,2-二苯乙烯；抗肿瘤
中国新药杂志000810 【摘要】 目的：寻找新的抗癌化合物。方法：设计并用不同路线合成了10个5-(或6-)杂环取代的-1,2-二苯基-1-烯类目的化合物，分别测定了它们抑制人鼻咽癌(KB)和人宫颈癌(Hela)细胞增殖的活性，并研究了其结构与抗癌活性之间的关系。结果：发现目的物对KB和Hela细胞增殖均有一定的抑制作用，且抑制Hela细胞的活性较抑制KB细胞强；定量构效关系(QSAR)研究结果认为取代基的诱导效应指数(I)对活性有一定的影响。结论： 具有钙调素拮抗剂类型的化合物具有抗癌活性。
【中图分类号】R979.19 【文献标识码】B 【文章编号】1003-3734(2000)08-0540-03
, http://www.100md.com
Studies of anticancer activties of heterocyclic substituted-1,2-bipheylenes
LEI Xiao-ping LIU Bo ZHU Na CUI Jing-rong
(School of Pharmaceutical Sciences, Beijing Medical University, Beijing 100083)
【Abstract】 Objectives: Search for new anticancer compounds. Methods: Ten compounds of 5-(or 6-) heterocyclic substituted-1,2-biphenyl-pet-1-enes were synthesized. The inhibitory activities on KB and Hela cancer cells and the relationship of structure-anticancer activity of these compounds were studied.Results:It is discovered that all these compounds showed inhibitory activities on KB and Hela cells in some extents.Furthermore,the inhibitory activity on Hela cells is more stronger than that on KB cells.The results of QSAR study showed that the inductive effect index of substituents have influences on their anticancer activities.Conclusions:Compounds with calmoduline antagonists'structure show anticancer activities and further studies should be conducted.
, 百拇医药
【Key words】 calmoduline antagonists;1,2-biphenylethenes;anticancer
钙调素(Camolduline, CaM)是细胞内最重要的钙结合蛋白之一，对调节细胞分裂、增殖起着重要作用。近年来发现CaM拮抗剂有一定的抗癌活性，其突出特点是：①可以抑制肿瘤细胞的增殖，使癌细胞生长阻断在 G1-S期转换上，从而抑制肿瘤细胞的恶性增殖[1] ；②可以使肿瘤细胞向正常细胞逆转[2]；③它是一种肿瘤细胞多药耐药性的逆转剂，Ford等[3]总结了逆转多药耐药性的6种机制，其中之一是可抑制CaM 参与的过程。
我们曾设计并合成了一系列侧链为氨基取代的1,2-二苯乙烯类CaM拮抗剂[4]，发现侧链上所含氮原子是一个很重要的活性部位，因此设计并合成了10个侧链含氮原子的杂环，碳连接链分别为3碳和4碳的1,2-二苯乙烯类化合物，以研究该部分结构修饰对活性的影响及CaM拮抗剂的抗肿瘤活性。
, 百拇医药
1 化合物的合成
路线1：
路线2：
目的物的结构见表1，所有目的物均经IR、1HNMR、MS等确定结构。
表1 化合物的抗癌活性及取代基的结构参数
No
R
n
log p
MR
, 百拇医药
VW
I
A①
log 1/C
KB
Hela
试验值
计算值②
|△|
1
3
, 百拇医药
6.07
10.16
0.857
8.131
0
4.301
4.301
3.611
0.690
2
3
7.85
, 百拇医药
12.45
1.373
1.917
0
4.097
4.155
4.112
0.043
3
3
7.28
11.81
, http://www.100md.com
1.383
9.028
0
3.0
3.301
3.963
0.662
4
3
5.17
10.26
0.937
, http://www.100md.com
6.829
0
3.0
3.097
3.291
0.194
5
3
3.30
9.32
0.577
5.985
, 百拇医药
0
4.0
3.301
3.203
0.098
6
3
3.70
9.32
0.577
5.175
0
, http://www.100md.com
3.0
3.155
3.209
0.054
7
3
4.60
9.53
0.62
9.541
0
4.222
, 百拇医药
4.155
4.212
0.057
8
4
7.81
12.28
1.373
9.028
1
4.301
4.301
, 百拇医药
3.963
0.338
9
4
3.83
9.79
0.577
5.958
1
4.046
4.097
10
, 百拇医药
4
3.83
9.79
0.577
5.928
1
3.0
3.0
3.203
0.203
①A:指示变量,当n=3,A=0;当n=1,A=1(指示变量常以1表示,由于该表中已用1表示诱导效应指数,故此处以A表示变量)
②用方程2得到的计算值
, 百拇医药
③除化合物10是Z构型外,其余化合物均为E构型
2 药理活性测定
化合物的抗肿瘤活性测定由北京医科大学天然药及仿生药国家重点实验室抗癌活性筛选中心完成。分析方法如下:①接种癌细胞到96孔培养板；②将药物加入到癌细胞中，其浓度为10-4～10-8mol/L；③将细胞培养48h后洗涤，加入染料SRB染色活蛋白； ④用Model3550酶标仪测吸收度值；⑤将吸收度值转换成IC50。按上述方法分别测定10个目的化合物抑制人鼻咽癌细胞(KB)和人宫颈癌细胞(Hela)增殖的IC50值。活性结果见表1，表1中的活性数据log 1/C是用IC50值计算得到。
3 构效关系研究
化合物的定量构效关系(QSAR)研究采用Hansch分析法。由于目的化合物的取代基比较复杂，没有现成的取代基常数可查，因此所有参数通过计算方法得到。计算方法如下：化合物的疏水常数(logP)、克分子折射率(MR)的计算是在美国Tripos公司提供的O2工作站进行，运用SYBYL6.3版本软件包，先搭出各化合物的分子结构，进行优化，优化次数分别为1000步， 然后用软件包中的“QSAR”文件分别计算化合物的logP和MR。表1中的MR数据是计算值的1/10。化合物的立体参数Van der Waals体积(VW)按照公式VW = V0a+V0b+ΔVW计算，式中V0a，V0b分别表示a，b原子的体积，ΔVw表示a，b两原子的重叠部分。化合物的诱导效应指数(I)按蒋明谦等[5] 提出的计算取代基电性效应的方法进行，表1中的I值数据是计算值的100倍。
, 百拇医药
4 结果与讨论
利用计算机的多元回归分析程序，选择无相关性的结构参数进行组合(相关系数见表2), 计算并分析所得结构参数与活性间的相关式。
表2 表1中所用参数的复相关系数
logP
MR
VW
I
A
logP
1.0000
0.9537
, http://www.100md.com
0.9689
0.0928
-0.0724
MR
1.0000
0.9734
-0.0655
0.0846
VW
1.0000
0.0412
-0.0800
, 百拇医药
I
1.0000
0.0686
A
1.0000
对于KB组，没有得到显著相关的方程。对于Hela组，诱导效应指数与活性有下列相关式： log1/C = 0.052(±0.064)I2 -0.594(±0.792)I+5.059(±2.326) (1)
n=10,r=0.60,s=0.502,F=1.969
删去偏差较大的化合物9后，得到一个相对显著相关的方程是：
log1/C = 0.066(±0.06) I2 -0.748(±0.733) I +5.302(±2.094) (2)
, 百拇医药
n=9,r=0.75,s=0.433,F=3.865
分析结构与活性关系可以看出：①该类化合物对Hela细胞的抑制率明显比KB细胞强；②QSAR研究表明化合物的整体疏水性和立体因素对活性影响不大，但取代基的电性效应有一定的影响。从QSAR方程分析, 方程(2)中诱导效应指数I值的最低值是5.67左右, 超过5.67以后, 诱导效应越强，化合物对Hela细胞的抑制活性越强；③亲水区氮上的取代基的体积不宜过大,应该有一个适当的范围；④应用指示变量A进行分析认为连接链3碳或4碳的影响不显著，但在相同取代基情况下，4碳化合物的抑制活性强于3碳类似物， 化合物8，9的活性分别比化合物3，5强。
基金项目：北京医科大学天然药及仿生药国家重点实验室资助项目
【作者简介】 雷小平(1947-)，女，理学硕士，教授。主要从事新药设计、药物合成及药物构效关系等方面的工作。联系电话：62091505。
, http://www.100md.com
【参考文献】
[1] Veigl ML, Vanaman TC, Sedwick WD. Calcium and Calmodulin in cell growth and transformation[J].Biochem Biophys Acta, 1983, 738(1～2)∶21-48
[2] 赵雅丽.孟松娘,范保荣,等.钙调素抑制剂三氟拉嗪对肿瘤细胞增殖和微管组装的影响[J]. 实验生物学报,1988, 21(4)∶481-487
[3] Ford JM, Hait WN. Pharmacology of drugs that alter multidrug resistance in cancer[J].Pharmacol Rev, 1990, 42(3)∶155-199
[4] 雷小平,张亮仁,刘波. 6-取代氨基-1,2-双(对氯苯)己烯-1类化合物的设计、合成及钙调素拮抗活性的研究[J]. 药学学报,1997,32(6)∶426-430
[5] 蒋明谦, 戴萃辰.分子结构与化学活性间的定量关系[J].化学学报,1962,28(5)∶275～332
收稿：2000-01-21
修回：2000-04-07, http://www.100md.com