生姜中II相酶诱导子的发现及其对Nrf2/ARE通路的诱导机理研究

It is well-documented that induction of phase II detoxifying enzymes can provide cellular protection against xenobiotics and reactive oxygen species in human bodies. The evaluation of phase II enzyems has been proposed as a major mechanim underlying chemopreventive actions of numerous phytochemicals. Ginger exhibits chemopreventive activity against multiple cancers; Our previous study has shown that some ginger components possess potent capacity to induce phase II enzyme, suggesting that ginger is a promisng source for phase II enzyme inducer. The objective of the present project is to screen phase II enzyme inducers from ginger rhizome using murine hepatoma Hepa1c1c7 cell, and identify them on the basis of modern spectroscopic methods. The effects of these compounds on phase II enzymes activity, protein expression and gene transcription will be investigated in cells and animal experiments. Furthermore, their effects on Nrf2/ARE signal pathway, MAPKs、PKC、PI3K proteins will be analyzed to elucidate their action targets and inducing mechanism. These findings will contribute a theoretical basis for better understanding chemopreventive activity of ginger,and for developping the potential chempreventive agents against various cancers.

诱导II相解毒酶，可以有效保护机体免受外源性致癌物及活性氧的损害，这已被证实是许多植物化学成分发挥癌症预防作用的关键。生姜具有防癌抗癌等生物学活性，申请人前期研究表明生姜中某些成分具有很强的II相酶诱导活性，生姜可能是十分有前途的II相酶诱导子的来源。本项目拟采用高通量的II相酶诱导子体外细胞筛选模型，从生姜中筛选II相酶诱导子，并结合UV、NMR和ESI-MS等波谱手段解析其化学结构。在此基础上，结合细胞模型及动物实验，从酶活、蛋白表达和基因转录等不同水平研究生姜中II相酶诱导子对II相酶的诱导作用，分析其对Nrf2/ARE信号通路、MAPKs、PKC、PI3K等调控因子的影响以期阐明其作用靶点和诱导机制，为深入理解生姜的防癌抗癌作用和开发设计潜在有效的癌症化学预防剂提供理论依据。

诱导II相解毒酶的表达，可以有效保护机体抵御外源性致癌物及活性氧的损伤。我们前期研究表明生姜中某些成分具有很强的II相酶诱导能力。本项目旨在采用II相酶诱导子细胞快速筛选模型，从生姜中筛选II相酶诱导子并鉴定其结构。在此基础上，进一步利用细胞模型及动物实验，从酶活、蛋白表达和基因转录等水平研究生姜中II相酶诱导子对II相酶的诱导作用及其对Nrf2/ARE信号通路的影响。本研究获得的主要结果如下：.（1）以对醌还原酶（QR）的诱导能力为导向，采用鼠肝癌Hepa1c1c7细胞筛选模型，以全国各地收集到的32种新鲜生姜为试材，在比较不同生姜品种对Hepa1c1c7细胞毒性量效关系的基础上，评价了其对QR的诱导潜力，阐明了生姜品种对其QR诱导能力的影响，并筛选确定了具有最强诱导作用的生姜原料。.（2）研究了不同品种生姜提取物的体外抗氧化能力及其总酚和黄酮含量，并采用LPS诱导的鼠巨噬细胞RAW264.7炎症模型评价了其抗炎作用。结果表明，永康黄姜和云南黄姜具有最强的DPPH和ABTS▪+自由基清除能力，但对•OH自由基的清除作用较弱。Pearson相关性分析表明，总酚含量与DPPH•和ABTS▪+清除能力极显著正相关，与•OH清除能力不相关。抗炎症活性最强的为莱芜小姜、安丘大姜、云南黄姜和永康黄姜。.（3）在有机溶剂粗筛的基础上，以厦门同安土姜为原料，采用HPLC-UV-MS对其中的成分进行了分析鉴定；在此基础上，进一步采用硅胶柱色谱、薄层层析、HPLC等方法从生姜中筛选II相酶诱导子，并结合ESI-MS和NMR等波谱手段对其化学结构进行了解析，明确了其结构特征。.（4）采用鼠肝癌Hepa1c1c7细胞模型及BαP染毒小鼠模型，研究了生姜化合物对Nrf2-Keap1-ARE信号通路的影响。从酶活、蛋白表达及基因转录等方面研究了生姜化合物对QR酶的诱导作用；建立BαP染毒小鼠模型，分析了生姜化合物及提取物体内诱导QR、GST和HO-1等II相酶及GPx、SOD和CAT等抗氧化酶的作用。从蛋白表达和基因转录等水平分析了生姜化合物对Nrf2、Keap1等关键调控因子的影响机制。研究结果对于深入理解生姜的保健作用和阐明生姜中II相酶诱导子的作用机制提供了实验证据。