线粒体,被称为细胞的能量工厂,主要的功能是为细胞合成ATP。然而,除去这一重要功能,人们发现线粒体在细胞凋亡过程中也扮演着举足轻重的角色。线粒体因此也被科学家们认为是抗肿瘤药物的重要靶标。近年来,有关线粒体靶向药物的研究越来越多,寻找和合成能够直接作用于线粒体的抗肿瘤药物已经成为了肿瘤研究的重大课题。尽管以线粒体为靶向的药物的体内和体外研究已经开展了很多,但它们的治疗机理仍旧困扰着科学家们。线粒体渗透性转换(MPT)反映了线粒体功能的结构和完整,也是诱导细胞凋亡过程的关键。然而,有关MPT调节的细胞死亡机理仍有许多疑难没有解答。本论文旨在深入研究这一类以线粒体为靶向的药物与线粒体作用的机理,尤其是与MPT过程的关联。希望通过这些探索过程,能够比较全面地衡量线粒体靶向药物与线粒体的相互作用,为进一步地解释线粒体控制的凋亡途径提供新的视角。此外,线粒体靶向药物在人体内的转运、分布和代谢也是评价药物药效的重要指标,本论文从分子水平上讨论药物与血清白蛋白的相互作用,有助于了解这些药物的药效和药理,为指导临床合理用药提供了有用的信息。本论文共分为五章：第一章：本章对线粒体与细胞的关系、线粒体与人类疾病和癌症的关联及线粒体靶向药物的研究进展做了比较全面的介绍,阐述了本论文的研究背景、意义以及创新点。第二章：本章系统地考察了两种抗肿瘤药物棉子酚和白藜芦醇对线粒体的功能和结构的影响。白藜芦醇会引起线粒体MPT,对线粒体的呼吸作用有影响,对线粒体的结构和功能都有一定程度地破坏,但又能在一定程度上抑制线粒体膜的过氧化。通过加入抑制剂CsA,证实棉子酚会引起Ca2+依赖的MPT。通过观察巯基保护剂对棉子酚诱导的MPT的影响,证实棉子酚会和线粒体内膜上含有巯基的蛋白作用。从离体线粒体的角度,考察了棉子酚影响线粒体功能的分子机理,为说明棉子酚的抗癌机理提供了一些有价值的信息。采用呼吸耗氧法,比较了六种合成的二氯乙酰胺化合物对离体线粒体呼吸作用的影响,为化合物筛选提供了一种思路。第三章：采用微量热法研究了离体大鼠肝脏线粒体的代谢情况,分析了偶联剂DNP存在时线粒体代谢的变化,并通过与加入ADP时产热情况的直观比较,分析了二者对代谢影响的差异。考察了尼古丁与线粒体的相互作用,证实了尼古丁会对线粒体的部分功能有损坏。然而,尼古丁又可以抑制由Ca2+诱导的MPT,对线粒体的MPT具有保护效应。这一发现正是有关尼古丁文献报道的综合体现。比较了三种钒化合物对离体线粒体的肿胀、膜电势、膜流动性以及呼吸作用的影响。得出以下的结论：这三种化合物均能诱导线粒体发生MPT,改变线粒体的结构和功能的能力依次为BMOV>NaVO3>VOSO4。初步提出了三种化合物可能涉及的机理。第四章：用光谱学和透射电镜的方法,研究了Cd2+对线粒体的毒性。发现Cd2+在高浓度和低浓度时的作用机理并不是完全相同。提出了Cd2+与线粒体作用存在两种作用位点：经典的Ca2+位点和与含有巯基基团的线粒体MPT转导孔开启相关蛋白(“S”位点)。当Cd2+浓度比较高的时候,除这两者外,线粒体中的其他蛋白上的巯基基团也会参与进来。本章还采用荧光偏振的方法,研究了Cu2+对线粒体的影响。得出Cu2+会引起线粒体的MPT的结论,并且其诱导的MPT和经典的Ca2+诱导的MPT相类似。第五章：利用荧光、紫外-可见吸收光谱、圆二色光谱、等温滴定量热仪、计算机模拟等手段,研究了几种线粒体靶向药物和血清白蛋白的相互作用。DNP对BSA是静态猝灭,结合常数约为-105,静电作用力是复合物形成的主要驱动力。通过位点竞争实验和计算机模拟等方法证实DNP的具体结合位点是位于IIA亚域的位点Ⅰ。比较了两种合成的苯基二氯乙酰胺化合物和HSA的相互作用,经过比较发现,相同条件下,NH02对HSA的影响比NH01要大。与以上实验不同,抗坏血酸对HSA的荧光猝灭是由于动态碰撞,并且抗坏血酸在于HSA作用时,对HSA结构和微环境的影响极小,正好能解释文献报道的情况。最后,考察了鱼藤酮和HSA的相互作用,重点研究了它对于HSA构象的变化,结果显示：尽管鱼藤酮对HSA的荧光猝灭很强,但其对HSA结构和微环境的影响较小。