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生命过程中的各种生理和生化事件不是孤立的,而是相互关联的,构成了一个复杂的调控网络。为了研究细胞周期、细胞死亡和细胞癌变之间的调控机制,我们以番荔枝内酯类(Annonaceous acetogenins)聚醚类似物AA005为工具处理细胞,通过研究药物诱导细胞死亡的机理来探讨细胞内部这些生理生化事件的调控网络,为癌症、糖尿病等复杂性疾病的治疗提供线索。我们首先对AA005诱导细胞死亡的机制进行研究,发现它可以诱导胃癌细胞AGS的死亡,在这些细胞死亡中,只检测到一部分是不依赖于p53途径的细胞凋亡,其余绝大多数都是细胞坏死。进一步的实验表明AA005能够抑制线粒体电子呼吸链的复合物I(NADH:ubiquinone oxidoreductase),使线粒体膜内外不能形成质子浓度差,导致线粒体膜上的ATP合成酶不能合成ATP,造成细胞的能量供应不足,从而诱导AGS细胞的死亡。进一步的研究发现,AA005诱导的细胞死亡具有较强的选择性,体外和体内的研究结果都表明了AA005能够选择性地杀死癌性细胞和实体瘤细胞,而对非癌性细胞和正常组织细胞的毒性则较小。通过对细胞内AA005的定性和定量分析发现,在同等处理条件下,进入癌性细胞的药物量比进入非癌性细胞的多3-5倍,这就提示细胞质膜上AA005的转运系统可能参与了它的这种选择性杀死癌性细胞的活性。研究发现AA005进入细胞与葡萄糖的浓度呈现一种剂量依赖的负相关关系,而且AA005诱导癌性细胞死亡的活性可以被Na~+-葡萄糖共转运受体(SGLTs)的抑制剂根皮苷(phlorizin)所抑制,这种抑制效应必须要有葡萄糖的存在,这就暗示AA005的运输与葡萄糖的转运系统GLUTs相关。同时发现AA005的运输又受PI(3)K/Akt信号通路调控,由于GLUT4是GLUTs家族中唯一受PI(3)K/Akt信号所调控的蛋白,从而提示葡萄糖转运系统GLUTs家族的转运受体GLUT4参与了AA005的运输。实验表明,抑制GLUT4会减弱细胞运输AA005的能力并提高癌性细胞对AA005的抵抗力。进一步的研究发现GLUT4在癌性细胞和非癌性细胞质膜上定位存在差异:在非癌性细胞中,GLUT4主要定位于细胞膜的caveolae结构中,而在癌性细胞中则定位于除caveolae外的其它质膜结构。抑制caveolae的结构蛋白Caveolin-1的表达会导致更多的AA005进入非癌性细胞而变得对其敏感,这就提示caveolae及GLUT4的定位能够影响GLUT4对AA005转运活性。综上所述,我们的研究鉴定了一个新的具有潜在选择性抗肿瘤活性的化合物,并开展了对其选择性的抗癌机制的初步研究,这些工作可以为肿瘤治疗提供了一个新的策略。