铜(II)席夫碱复合物通过ROS介导的氧化应激诱导肝癌细胞凋亡：一种新型抗癌策略的机制研究

本研究针对传统抗癌药物毒性高、选择性差的问题，探索了铜(II)席夫碱复合物CuL2+ 的抗癌机制。通过UV-Vis光谱、电化学分析和细胞实验证实，该复合物可通过Cu2+ /Cu+ 氧化还原循环产生活性氧(ROS)，诱导HepG2肝癌细胞线粒体膜电位(ΔΨm)耗散并激活caspase-3/5依赖的凋亡通路，其IC50 低至0.078 μM，显著优于临床铂类药物，为开发低毒性金属抗癌剂提供了新思路。

　　

在癌症治疗领域，铂类药物的严重毒副作用和耐药性问题长期困扰着临床实践。铜作为人体必需微量元素，其配合物因具有独特的氧化还原特性和较低的系统毒性，近年来成为抗癌药物研发的新宠。特别是铜(II)配合物通过Cu²⁺
/Cu⁺
氧化还原循环产生活性氧(ROS)的机制，为选择性杀伤癌细胞提供了可能。然而，如何设计兼具高效抗癌活性和良好稳定性的铜配合物，仍是亟待解决的科学难题。

针对这一挑战，研究人员聚焦于一种新型铜(II)席夫碱复合物CuL²⁺
。该复合物此前被发现能特异性结合G-四链体DNA(G4-DNA)，但其抗癌机制尚未阐明。发表在《Journal of Inorganic Biochemistry》的最新研究通过多学科方法系统揭示了该化合物的作用机理。

研究采用UV-Vis光谱监测复合物稳定性，电化学技术分析氧化还原特性，结合流式细胞术、Western blot等细胞生物学方法。HepG2肝癌细胞系作为模型，通过检测ROS生成、线粒体功能、细胞周期和凋亡标志物等指标评估药效。

3.1. 稳定性、Cu(I)可及性和氧化还原电位
光谱分析显示CuL²⁺
在水溶液中能自发发生Cu²⁺
→Cu⁺
还原，加入抗坏血酸(AA)或谷胱甘肽(GSH)后还原速率显著加快。使用铜(I)螯合剂浴铜灵二磺酸盐(BCS)捕获实验证实了Cu⁺
的形成。在生理pH条件下，该复合物表现出类似H₂
O₂
的氧化能力，能快速催化AA氧化并通过H₂
DCF荧光实验证实其ROS生成能力。

3.2. 剂量依赖性抑制细胞活力
CuL²⁺
对HepG2细胞显示出纳摩尔级杀伤力(IC₅₀
=0.078 μM)，活性较铜(II)醋酸盐和配体单体提高2-3个数量级。值得注意的是，同结构的锌配合物ZnL²⁺
活性显著降低，证实铜中心的氧化还原特性是关键作用因素。

3.3. 诱导sub-G₀
/G₁
期阻滞
流式细胞术显示经CuL²⁺
处理的细胞在sub-G₀
/G₁
期积累增加6倍，提示DNA损伤和细胞死亡。

3.4. 激活caspase依赖性凋亡
Annexin V/PI双染证实35%细胞进入晚期凋亡。酶活检测发现caspase-3和-5特异性激活，但gasdermin E(GSDME)切割产物未能引发明显的焦亡特征，表明凋亡是主要死亡方式。

3.5. 破坏线粒体功能与ROS爆发
JC-10染色显示ΔΨm完全瓦解，伴随细胞内ROS水平升高3倍。这种氧化应激可能是通过Cu²⁺
/Cu⁺
循环干扰线粒体电子传递链所致。

这项研究首次阐明CuL²⁺
通过"氧化还原劫持"策略发挥抗癌作用的分子机制。与临床常用的顺铂相比，该复合物具有三大优势：(1)利用内源性铜代谢通路，系统毒性可能更低；(2)通过多靶点作用(ROS生成、线粒体损伤、caspase激活)克服耐药性；(3)亚微摩尔级即可生效，药效显著。特别值得注意的是，在生理pH下表现出的自发还原特性，使其在肿瘤微环境中可能具有选择性激活的特性。

这些发现不仅为铜配合物的抗癌机制提供了新见解，更开辟了通过理性设计金属配合物氧化还原特性来优化抗癌活性的新方向。未来研究可针对配体结构进行修饰，进一步提高对G4-DNA的选择性或调节氧化还原电位，有望开发出更高效低毒的抗癌候选药物。