《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Anilino-1,4-naphthoquinone derivatives exhibit antiproliferative, anti-inflammatory, and pro-apoptotic activities in LPS-stimulated SW480 colorectal cancer cells:
In vitro and
in silico studies
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结直肠癌（colorectal cancer, CRC）与慢性炎症密切相关，其中环氧合酶-2（cyclooxygenase-2, COX-2）在肿瘤进展中发挥关键作用，是重要的治疗靶点。研究人员调查了1,4-萘醌（1,4-naphthoquinone）化合物3
结直肠癌（colorectal cancer, CRC）与慢性炎症密切相关，其中环氧合酶-2（cyclooxygenase-2, COX-2）在肿瘤进展中发挥关键作用，是重要的治疗靶点。研究人员调查了1,4-萘醌（1,4-naphthoquinone）化合物3–18在SW480细胞中的抗增殖活性，并采用计算和体外方法对选定衍生物进行表征。初始抗增殖筛选确定化合物3、8和12为最强候选物，进而研究其分子机制。研究人员通过AutoDock Vina和分子动力学（molecular dynamics, MD）模拟评估这些化合物与COX-2的预测相互作用，随后进行体外COX-2抑制和基于细胞的细胞因子检测。采用Hoechst 33342、JC-1染色、细胞周期分析和凋亡检测评价细胞反应。综合计算和实验方法显示，三种化合物在COX-2活性位点内结合良好，关键残基相互作用方式与罗非昔布（rofecoxib）相似。与其靶向COX-2一致，化合物3、8和12在纳摩尔范围显示强体外COX-2抑制（IC50 10–18 nM），并调节LPS诱导的炎症响应，显著降低TNF-α、IL-8和IL-10释放。这些化合物还与线粒体功能障碍、细胞周期改变和凋亡相关，其中化合物12活性最强，抗增殖和促凋亡效应最突出。研究结果表明化合物12可作为开发新型抗结直肠癌药物的潜在先导候选物，并为炎症相关结直肠癌变中COX-2抑制、炎症调控与凋亡诱导之间的机制联系提供见解。
研究背景方面，结直肠癌（colorectal cancer, CRC）是全球第三常见癌症和第二大死因，慢性肠道炎症伴随COX-2过表达是结直肠癌变的关键驱动因素，可促进前列腺素信号增强、凋亡受损、侵袭能力增加和预后变差。已获批的选择性COX-2抑制剂如塞来昔布（celecoxib）和罗非昔布（rofecoxib）虽减少胃肠溃疡，但长期使用存在心血管和肾脏不良风险，因此亟需开发安全性更好、疗效更强、毒性更低的COX-2靶向药物。1,4-萘醌（1,4-naphthoquinone）类成分具有氧化还原循环、产生活性氧（reactive oxygen species, ROS）及抑制拓扑异构酶II、20S蛋白酶体等多重抗癌机制；然而该类衍生物在SW480人结直肠癌细胞中抑制COX-2酶活性、降低炎症细胞因子并诱导凋亡的作用此前未见报道，因而研究人员开展本研究。
论文发表在《Biomedicine》。
主要关键技术方法方面，研究人员以已合成的1,4-萘醌衍生物3–18为材料，选用人结直肠癌SW480细胞及正常非洲绿猴Vero细胞作为比较体系；通过MTT法作抗增殖筛选；使用PDB ID 5KIR的COX-2晶体结构进行AutoDock Vina分子对接并用AMBER套件完成100 ns分子动力学（molecular dynamics, MD）模拟与MM/GBSA结合自由能计算；以人COX-2抑制剂筛选试剂盒测定酶活抑制IC50；用xMAP多重免疫检测SW480上清中TNF-α、IL-8、IL-10；以Hoechst 33342、JC-1、碘化丙啶（propidium iodide, PI）和Annexin V流式分析考察核形态、线粒体膜电位（ΔΨm）、细胞周期与凋亡。
研究结果部分，3.1合成1,4-萘醌衍生物3?18，研究人员此前已合成三系列衍生物，本文在此基础上进入生物评价。3.2.1 1,4-萘醌衍生物对SW480细胞的抗增殖效应，经MTT筛选，化合物3、8、12抗SW480增殖最强，IC50分别为4.70±0.33、10.91±0.06、3.65±0.44 μM；化合物12对Vero细胞毒性低，选择指数约9.72，优于5-FU，说明其具抗肿瘤选择性和先导潜力。3.2.2 COX-2与潜在抑制剂的分子对接分析，对接验证罗非昔布回弹RMSD 1.14 ?，化合物3、8、12结合能分别为?9.2、?9.0、?8.8 kcal/mol；它们与Arg120、Tyr355、His90、Ser353、Leu352、Val523、Arg513、Leu384、Tyr385、Trp387、Ser530等热点残基作用，结合模式与已知COX-2抑制剂相似。3.2.3 潜在抑制剂复合COX-2的分子动力学模拟，100 ns模拟显示各体系80–100 ns稳定，蛋白RMSD低于3.0 ?，配体RMSD约0.5 ?；萘醌类埋入疏水核心，罗非昔布靠近入口且溶剂可及表面积（solvent accessible surface area, SASA）更大；MM/GBSA中化合物8结合自由能?35.55 kcal/mol最优，化合物3接触数最少、稳定性稍弱；残基分解显示罗非昔布靠Phe518和Ser530锚定，化合物8和12则更强作用于催化残基Tyr385。3.2.4 1,4-萘醌衍生物对COX-2酶活的影响，体外试剂盒证实3、8、12浓度依赖抑制COX-2，IC50为18.01±2.19、11.72±1.90、11.05±1.68 nM，接近罗非昔布10.97±2.74 nM，说明其具纳摩尔级COX-2抑制能力。3.2.5 对TNF-α/IL-10/IL-8释放的影响，在LPS刺激的SW480中，化合物于亚IC50至高于IC50浓度显著降低TNF-α、IL-8、IL-10，显示抗炎与抗增殖可能并行。
讨论部分总结，研究人员指出COX-2过表达促进PGE2、血管生成和化疗耐药，萘醌衍生物兼具COX-2抑制、炎症因子下调、线粒体去极化、细胞周期改变和凋亡诱导；但COX-2抑制、细胞因子调控、线粒体功能障碍与凋亡间因果关系尚未确立，且COX-1/COX-2选择性、体内药效和安全性仍需后续验证。
研究结论部分译为：研究人员证实化合物3、8和12可在COX-2活性位点有利结合，体外以纳摩尔IC50（10–18 nM）抑制COX-2，下调LPS诱导的TNF-α、IL-8和IL-10，并引起线粒体功能障碍、细胞周期变化和凋亡；化合物12抗增殖与促凋亡最强，是可进一步开发的抗结直肠癌先导化合物，该工作为炎症相关结直肠癌中COX-2抑制、炎症调制与凋亡诱导的机制交叉提供了初步证据。
