ROS Detection Tumor
ROS 检测缺血性中风

针对肿瘤供氧的“自由基”抑制剂

活性氧和活性氮是血管生成(血管生长)的重要内源性调节因子,可以促进肿瘤的生长。活性氧 (ROS) 包括超氧化物离子和过氧化氢。NADPH 氧化酶、线粒体呼吸链和内皮一氧化氮合酶 (NOS) 都是活性氧的主要来源,而活性氧会导致细胞内皮功能障碍。一氧化氮可调节细胞对代谢压力和低氧张力的反应。一氧化氮合酶可催化 L·精氨酸生成一氧化氮。

一氧化氮合酶族在体内执行一系列功能,包括维持血管张力、分泌胰岛素、蠕动和血管生成。一氧化氮和活性氧在健康细胞中的氧化和还原之间产生平衡。然而,在某些癌细胞中,一氧化氮可促进肿瘤的生长和转移。因此,NADPH 氧化酶和内皮一氧化氮合酶是癌症和心血管疾病药物开发的目标。

每一个一氧化氮合酶分子都包含一个氨基端氧合酶域和一个多域羧基端还原酶。在氧域内,有血红素 A 二价铁包含在卟啉环内。NOS 抑制剂通常设计用于确定分子氧合酶域内的血红素位点。这些抑制剂不能阻止 ROS 在还原酶领域形成。以还原酶域为靶点的药物可以抑制 ROS 的生成,同时抑制 NO 的形成。  

法国和比利时的研究人员设计了一种新型探针,他们将其命名为纳米遮光器 (NS1),这种探针可以在分子还原酶域的 NADPH 结合部位与 NOS 结合。(Rouaud 等人2014)NS1 通过在结合部位与 NADPH 竞争来抑制 NO 的形成。结合反应可在 NS1 中激活荧光,使活细胞内的内皮 NOS 成像。  

他们发现,NS1 抑制了小鼠主动脉环中 NO 的形成,抑制了人脐静脉细胞 (HUVEC) 的 VEGF 依赖性血管生成,在不耦合条件下,抑制了过氧化氢和超氧化物的形成。  

科学家们使用了布鲁克 X 波段 EPR 波谱仪来检测超氧阴离子,并确定 NS1 将 EPR 信号降低了 80%。EPR 数据支持了 NS1 对膜结合酶产生超氧化物离子的抑制作用,与另一实验一致,该实验的荧光探针测定了 HUVEC 中的 ROS 抑制作用。

该小组通过使用相同的荧光探头技术测试了 NS1 是否影响了转移性黑素瘤细胞中的 ROS,结果显示 ROS 水平没有变化。这表明,ROS 不是由 NOS 的血红素域的解耦产生的。虽然 NS1 在不影响健康的黑色素细胞的情况下减少了黑色素瘤细胞的增殖,但需依赖剂量。NS1 也表现出了抗血管生成的作用。  

他们的结论是,像 NS1 这样的 NOS 的靶向抑制剂可以破坏肿瘤与环境之间的氧化还原平衡,减少血管生成,并导致肿瘤血管的“正常化”。这种影响的机制尚未确定。

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参考文献

  • Atochin, D. N., & Huang, P. L. (2010). Endothelial nitric oxide synthase transgenic models of endothelial dysfunction. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology,460(6), 965-974. doi:10.1007/s00424-010-0867-4
  • Frey, R. S., Ushio–Fukai, M., & Malik, A. B. (2009). NADPH Oxidase-Dependent Signaling in Endothelial Cells: Role in Physiology and Pathophysiology. Antioxidants & Redox Signaling,11(4), 791-810. doi:10.1089/ars.2008.2220
  • Li, Y., Wang, H., Tarus, B., Perez, M. R., Morellato, L., Henry, E., . . . Slama-Schwok, A. (2012). Rational design of a fluorescent NADPH derivative imaging constitutive nitric-oxide synthases upon two-photon excitation. Proceedings of the National Academy of Sciences,109(31), 12526-12531. doi:10.1073/pnas.120564510
  • Rouaud, F., Romero-Perez, M., Wang, H., Lobysheva, I., Ramassamy, B., Henry, E., Slama-Schwok, A. (2014). Regulation of NADPH-dependent Nitric Oxide and reactive oxygen species signalling in endothelial and melanoma cells by a photoactive NADPH analogue. Oncotarget,5(21), 10650-10664. doi:10.18632/oncotarget.2525