稀有金属 2005,(06),919-926 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2005.06.025

稀土配合物药物研究进展

杨梦苏

河北大学化学与环境科学学院化学系,香港城市大学生物及化学系 河北保定071002,香港城市大学生物及化学系,中国香港,中国香港

摘 要：

综述了近10余年来稀土配合物药物研究进展以及发展趋势。研究现状反映出参与药物合成的稀土元素以镧、镨、钕和钐为主, 配体以杂环化合物为多, 药理作用研究主要集中在抗肿瘤、抗病毒以及抗菌等方面。在此基础上指出了稀土黄酮类配合物有望在抗骨质疏松症作用方面表现出良好的前景。

关键词：

稀土配合物;药物合成;药理作用;

中图分类号： TQ460.1

作者简介：杨梦苏 (E-mail: bhmyang@cityu.edu.hk) ;

收稿日期：2005-02-03

Research Progress on Drugs of Rare Earth Complexes

Abstract：

The development in rare earth complex drugs in the past decade is reviewed.The present condition of the study shows that the rare earth elements mainly are La, Pr, Nd, Sm and that the ligand which participate in complex drugs are mainly composed of heterocyclic compounds.The pharmacology is represented in the respects of antitumor, antivirus and antigerms.It pointed out that the rare earth ion complexes with flavone seem to be promising for antiosteoporosis.

Keyword：

rare earth complex;synthesis of drug;drug action and mechanism of action;

Received： 2005-02-03

稀土化合物在医药上的应用研究是从19世纪后期开始的, 包括机制问题至今一直仍然是国内外上很重视的研究项目。 自20世纪60年代以来陆续发现稀土化合物具有一系列特殊的药效作用, 例如, 治疗烧伤、 抗凝血作用、 抗炎及抑菌作用、 抗动脉硬化和抗肿瘤作用等。 到目前为止, 除其在核磁诊断、 放射性同位素诊断中用作诊断试剂以及临床上铈浴法治疗烧伤外, 被美国食品和药品管理局 (FDA) 批准可用于临床的仅有用于治疗磷酸水平高的血液透析病人的磷酸盐结合剂-碳酸镧 (Fosrenol) 。 大量的实验结果表明, 稀土配合物属于毒性较低的物质, 比许多有机合成药物或过渡金属配合物的毒性低, 通过口服或外用稀土配合物未发现在体内积累 ^[1] 。 如何有效地利用稀土配合物在医药中的应用, 尽可能地避免或减轻其有害的毒性或副作用, 是人们研究的主要目标之一。 有关稀土配合物药物的合成研究主要集中在将具有特定生理活性的配体与稀土离子配位, 根据配体种类划分, 稀土配合物药物可以大致分为以下几类:

1 Schiff碱和腙类稀土配合物

20世纪70年代曾报道含有Schiff碱双键的有机化合物具有一定的抗肿瘤活性 ^[2] , 当它与金属离子形成配合物后抗肿瘤效果明显增强 ^[3] 。 后来发现水杨醛类Schiff碱的过渡金属配合物对DNA具有选择性的断裂作用 ^[4] 。 考虑到邻香兰醛与水杨醛的结构相似以及氨基酸引入药物分子可以增强药物的脂溶性和缓解药物对细胞的毒性 ^[5,6] , 孔德源等 ^[7] 相继合成了一系列邻香兰醛缩氨基酸Schiff碱稀土配合物并研究了它们的体外抗肿瘤活性, 结果表明, 甘氨基酸缩邻香兰醛Schiff碱稀土配合物和甲硫氨基酸缩邻香兰醛Schiff碱稀土配合物对人急性早幼粒白血病细胞 (HL-60) 具有不同程度的增殖抑制作用, 后者的抗肿瘤活性大于前者, 其活性差异可能与氨基酸的结构有关; 在较高浓度时, α-丙氨酸缩邻香兰醛类Schiff碱稀土配合物对人肝癌细胞 (BEL-7402) 和人急性早幼粒白血病细胞 (HL-60) 都表现出较高的活性, 且配合物的抗肿瘤活性明显高于其配体, 但是低浓度 (1×10^-7 mol·L^-1) 时其对人肿瘤细胞增殖抑制作用反而比配体低 ^[8] ; 1×10^-4 mol·L^-1的α-苯丙氨酸缩邻香兰醛类Schiff碱稀土配合物对人肝癌细胞株 (BEL-7402) 和人急性早幼粒白血病细胞株 (HL-60) 的生长抑制率均>50%, 高于配体, 较低浓度时, 其对肿瘤细胞的生长抑制作用同样不如配体, 而且该类配合物的抗肿瘤活性比甲硫氨基酸缩邻香兰醛类Schiff碱稀土配合物略有所降低, 这可能与该类配合物的二聚体的结构有关 ^[9] 。 另外李锦州等报道噻吩甲酰基吡唑啉酮缩乙二胺稀土配合物、 呋喃甲酰基吡唑啉酮缩乙二亚胺稀土配合物和酰基吡唑啉酮缩邻苯二胺稀土配合物 (50 mg·L^-1) 对金黄葡萄球菌、 枯草杆菌、 大肠肝菌、 白菜软腐病菌以及菜豆荤疫菌都表现出相当的活性, 且抑菌作用明显高于其配体和相应的稀土硝酸盐, 活性分别提高39%～82%, 34%～74%和34%～87%, 这说明稀土离子对配体的生物活性起一定的促进作用 ^[10,11,12] 。

腙类化合物因其优良的生物活性、 强的配位能力和多样的配位形式, 在农药、 医药等方面的应用受到了广泛的关注。 杨正银等 ^[13,14] 报道丙酮酸异烟腙 (H₂PAIN) 铕 (Ⅲ) 的配合物Eu₂ (PAIN) ₃·3H₂O和糠醛缩氨茴酸 (HFAS) 氨茴酸 (HAA) 镧 (Ⅲ) 的三元配合物La (FAS) ₂ (AA) 以及2-羰基丙酸 (吡啶-4-甲酰基) 腙 (H₂PPFH) 铕 (Ⅲ) 的配合物Eu₂ (PPFH) ₃·3H₂O对小鼠淋巴细胞性白血病细胞 (L1210) 有明显的增殖抑制作用, 且相同条件下其配体的抑制率仅为配合物的20%左右, 动物急性毒性试验表明该类配合物属低毒性物质。 何水样等 ^[15,16] 研究发现, La, Gd和Dy与水杨醛-1H-苯并三咪唑乙酰腙 (H₂L) 形成的配合物对霉菌、 芽孢杆菌及放线菌均有比较明显的抑制作用, 其中La和Dy的配合物对放线菌的作用较霉菌和芽孢杆菌强, 而Gd的配合物则对放线菌和芽孢杆菌的作用较霉菌的强; La和Y与水杨醛水杨酰腙 (H₃L) 形成的配合物K[La (HL) ₂]·2H₂O和K[Y (HL) ₂]·4H₂O对辣椒疫霉菌的抑制作用比配体有所增强, 而且重稀土Y的配合物比轻稀土La的配合物的抑菌效果好。

2 喹喏酮类稀土配合物

喹喏酮类药物是一类重要的抗菌药物, 继此之后又相继发现了一些极有潜力的抗菌药物, 如诺氟沙星 (Norfloxacin) 、 氧氟沙星 (Ofloxacin) 、 环丙沙星 (Ciprofloxacin) 和氟罗沙星 (Fleroxacin) 等, 稀土无机盐及配合物的抗菌作用自1933年以来就引起人们的重视 ^[17] , 为了进一步开发稀土抗菌药物, 曹凤歧等 ^[18] 合成了4种La, Pr, Nd和Sm的氧氟沙星配合物, 并进行了抗菌活性实验。 结果表明, 该四种配合物对金黄色葡萄球菌、 大肠杆菌和绿脓杆菌都有较高的抗菌活性, 稀土离子对配体氧氟沙星的抗菌活性无抑制作用。 钆的诺氟沙星、 氧氟沙星和环丙沙星配合物以及其配体对金黄色葡萄球菌、 大肠杆菌、 藤黄色八叠球菌和绿脓杆菌也呈现出良好的抑菌活性, 钆离子对这3种喹喏酮类配体自身的体外抗菌活性没有明显的影响; La, Ce和Nd-氧氟沙星配合物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌也表现出活性 ^[19] 。 研究发现, 诺氟沙星、 氧氟沙星和环丙沙星对人急性早幼粒白血病细胞 (HL-60) 和人肝癌细胞 (BEL-7402) 的增殖均没有抑制作用, 而形成配合物后则发生了变化, 钆的诺氟沙星配合物对上述两种肿瘤细胞的增殖仍未表现出抑制作用, 而浓度为1×10^-6 mol·L^-1的钆的氧氟沙星配合物对人肝癌细胞 (BEL-7402) 的抑制率高达93.6%, 但对人急性早幼粒白血病细胞 (HL-60) 没有表现出活性; 浓度为1×10^-6 mol·L^-1的钆的环丙沙星配合物对人肝癌细胞 (BEL-7402) 和人急性早幼粒白血病细胞 (HL-60) 均表现出明显的活性, 其抑制率分别为89.4%和98.3% ^[20] 。

3 咪唑、 嘧啶和吡啶类稀土配合物

咪唑、 嘧啶和吡啶及其衍生物具有一定的生物活性, 例如抗菌, 抗炎和抗肿瘤等, 有关嘧啶、 咪唑、 吡啶及其衍生物的稀土配合物的合成和活性研究已经有大量报道。 杨一心等 ^[21] 发现稀土 (La, Nd和Sm) 咪唑配合物在一定浓度范围内对棉花黄萎病菌 (V.dahliae) 和小麦赤霉病菌 (F.graminearum) 均有一定的抑制作用, 且呈现出浓度依赖性; 相同条件下, 配合物的抑菌作用不低于配体咪唑和稀土盐类, 抑菌作用强弱与稀土种类以及病菌特性有关。 Nd的苯并咪唑配合物对土壤微生物生长是促进还是抑制作用取决于浓度大小, 且配合物对土壤微环境的影响比相同浓度的稀土盐要小些。 对细菌而言, 当Nd的苯并咪唑配合物在土壤中的浓度为2.00 mg·g^-1时促进作用最明显, 而当浓度为2.50 mg·g^-1时则起抑制作用; 对霉菌而言, 当浓度为0.75 mg·g^-1时, 达到最大促进效果, 而当浓度为2.00 mg·g^-1时则起抑制作用 ^[22] 。 镧的丙氨酸咪唑高氯酸盐对棉花黄萎病菌抑菌测定结果表明, 以6.4%的浓度给药, 作用3和7 d的抑菌率分别为100%和56.7%, 表明随着培养时间的延长, 其对菌落生长的抑制率有所降低 ^[23] 。 Yb的丙氨酸咪唑高氯酸盐对曲霉、 青霉和小麦赤霉等9种菌种都有较强的抑制作用, Sm的丙氨酸咪唑高氯酸盐对以上9种菌种也呈现出不同程度的抑制作用, 但对酵母菌的抑制作用最好 ^[24] 。

嘧啶类稀土配合物药物的研究主要集中在硫代嘧啶、 四氧嘧啶、 氟尿嘧啶、 磺胺嘧啶及其衍生物的稀土配合物。 1976～1977年, Monafo和Fox等 ^[25,26] 分别发表了用2.2%的硝酸铈与1.0%的磺胺嘧啶银的复方乳膏治疗烧伤的报告, 其临床疗效比单独使用2.2%的硝酸铈或1.0%的磺胺嘧啶银有显著提高。 此后, Fox等在水相中合成磺胺嘧啶铈并用以治疗烧伤, 还申请了专利; 吴集贵等在甲醇中制备出15种磺胺嘧啶稀土配合物, 抑菌实验表明磺胺嘧啶铈抑菌能力远高于磺胺嘧啶, 也高于磺胺嘧啶锌而稍低于磺胺嘧啶银。 1- (2-硫代乙酸) -3-甲基-4-丁基-5-羟基嘧啶镧的配合物具有广谱抗菌活性, 它不仅对金黄色葡萄球菌和枯草球菌具有抑制杀伤作用, 也对大肠杆菌有杀伤作用, 当浓度为200 mg·L^-1时, 其对大肠杆菌的抑制杀伤作用甚至超过链霉素 ^[28] 。 邻菲口罗啉与四氧嘧啶的稀土化合物随着浓度的增大, 其抑菌作用增强, 0.02 mol·L^-1的镧、 钕、 钆和臆配合物对金黄色葡萄球菌、 福氏痢疾杆菌、 枯草芽胞菌、 大肠杆菌以及绿脓杆菌具有强的抑制作用 ^[29] ; 邻菲口罗啉与氟尿嘧啶镧的配合物对人的胃癌细胞 (BGC-823) 和小鼠白血病细胞 (L1210) 的增殖有显著的抑制效果, 而对人鼻咽癌细胞 (KB) 和肝癌细胞 (Bel-7402) 抑制作用较差 ^[30] 。 另外张永平等 ^[31,32] 发现三苦味酸根·2, 2-二硫代二 (N-氧化吡啶) 稀土配合物对小鼠 (L1210) 和人急性早幼粒白血病细胞 (HL-60) 的抗肿瘤活性优于配体自身, 其中Eu的配合物对HL-60细胞、 La, Eu和Er的配合物对L1210细胞都有较强的杀伤能力; 二硫代二 (N-氧化吡啶) 稀土硝酸盐对L1210和人白血病细胞 (K562) 也表现出良好的抗肿瘤活性。

4 稀土杂多配合物

杂多配合物的抗病毒活性已经得到广泛关注, Hill等 ^[33,34] 报道杂多配合物具有抗HIV活性, Yamase等 ^[35] 对杂多配合物抗HIV、 抗HSV-1和HSV-2等多种病毒进行了研究, 取得了很好的效果。 在杂多配合物中引入稀土元素并进行抗HIV、 抗肿瘤、 抗流感病毒研究已经有些报道。 刘术侠等 ^[36] 报道13-钒镍 (锰) 杂多阴离子的镨盐对多种人癌细胞的体外杀伤作用优于其钾盐, 表现出明显的体外抗肿瘤活性; 稀土杂多配合物K₁₅[Ln (BW₁₁O₃₉) ₂]·nH₂O和K₁₃[Ln (GeW₁₁O₃₉) ₂]·nH₂O (Ln=La, Ce, Pr, Nd, Sm) 抗A3型流感病毒的活性研究结果表明, 含稀土Pr的配合物抗病毒效果最好, 可能与低剂量的稀土Pr能促进抗体的形成以及增强免疫功能有关 ^[37] , 其中双十一钨硼镨钾盐K₁₅[Pr (BW₁₁O₃₉) ₂]·15H₂O 对A3型流感病毒的抑制率高达90%, 抗病指数为69, 明显高于阳性对照药病毒唑的抑制效果 ^[38] ; Keggin结构的钨磷酸稀土镨盐杂多蓝配合物在对MT-4细胞非毒性剂量范围内均显示出较高的抗HIV病毒活性, 而且其活性优于杂多阴离子PTi₂W₁₀O 7-40 (PM-19) 的镨盐 ^[39] 。 另外, 刘杰等 ^[40,41,42] 测定了混合价态钨硼稀土杂多蓝化合物在MDCK细胞内抗流感病毒 (A/H1N1/Jingfang/1/91, A/H3N2/Jingfang/30/95, B/Hufang/1/87) 的活性, 结果表明化合物在病毒吸收期间显示出很强的效力, 化合物CeH₃[BW₁₁Co (H₂O) O₃₉]表现出优异的抗病毒活性, 比较杂多蓝与母体杂多酸在细胞毒性及抗病毒活性方面的差异发现, 杂多蓝的抗病毒活性优于其母体杂多酸, 杂多化合物可抑制病毒早期的复制过程, 也可能干扰RNA转录酶的活性; 铌取代型钨硅杂多酸盐和稀土钼磷杂多蓝对于植物病毒也有明显的效果; Zhang等 ^[43] 研究发现N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 稀土锗钼酸盐[La (NMP) ₄ (H₂O) ₄][HGeMo₁₂O₄₀]·2NMP·3H₂O显示出较高的抗肿瘤活性, 其对人宫颈癌细胞 (Hela) 和人前列腺癌细胞 (Pc-3m) 的IC₅₀分别为11.7 和16.9 μg·ml^-1。

5 稀土左旋糖酸、 萘磺酸和香豆素类配合物

稀土化合物在抗凝血研究中占有重要地位, Frouin 和Mercier等曾发现稀土化合物的抗凝血作用。 Vincke等通过筛选, 认为稀土乙酸盐和烟酸盐的抗凝血性能较好, 毒性较低, 被推荐用于临床试用 ^[44] 。 通过研究左旋糖酸、 钛铁试剂和2-萘磺酸类稀土配合物以及氯化稀土的抗凝血作用表明, 轻稀土比重稀土配合物有较强的抗凝血作用, 其中以铈、 镨和钕的配合物作用最强, 这可能是因为轻稀土的离子半径比重稀土更接近钙的离子半径, 从而能更有效地竞争性地抑制Ca²⁺在凝血过程中的作用。 此外, 实验还表明, 钛铁试剂比氯化稀土及其他配合物的抗凝血作用强。 并且, 由于配合物的稳定性使其避免了稀土离子在人体血液中的部分水解作用, 以18 mg·kg^-1的剂量给兔静脉注入钛铁试剂钕后, 立即表现出抗凝血作用, 且呈最大值, 然后随时间增长其抗凝血作用逐渐降低, 加样前后有显著性差异, 这说明钛铁试剂钕的抗凝血作用是肯定的, 是一种很有希望的抗凝血药物。 香豆素类化合物是口服的抗凝血药物, 能抑制凝血酶原的合成。 兰州大学化学系稀土药物研究组曾合成过双香豆素乙酯以及二 (4-羟基香豆基-3) 乙酸的稀土配合物, 试验表明, 配合物的毒性比配体低, 而抗凝血性高于配体 ^[45,46] 。 稀土药物的抗凝血机理众说纷纭, 一般认为凝血酶原在Ca²⁺和凝血因子V存在下, 通过因子Xa作用水解肽链成为凝血酶, 催化纤维蛋白原转化为纤维蛋白即发生凝血。 稀土离子 (Re³⁺) 能取代Ca²⁺与羧基结合, 改变了凝血酶原蛋白质的结构, 从而破坏了整个凝血过程; 另外, Re³⁺与凝血因子X的配合物更稳定, 可以竞争性抑制Ca²⁺与凝血因子X的结合, 进而发挥抗凝血的作用 ^[47,48] 。

6 稀土杂环羧酸类配合物

核磁共振成像技术已经成为肿瘤和其他病变组织的临床诊断及生物体内研究有力的工具。 为了辨认病变组织与正常组织的图像, 必须有足够的反差。 这可通过引入顺磁性配合物, 并依据病变组织与正常组织中顺磁性物质的积聚浓度不同来解决。 目前临床使用的是二乙三胺五乙酸稀土配合物, 例如钆的水溶性顺磁配合物在医疗上可提高人体的核磁共振 (NMR) 成像信号; 作为核磁共振反差增进剂要求顺磁性配合物在体内非常稳定, 据报道, 氮杂大环多羧酸稀土配合物比二乙三胺五乙酸稀土配合物更稳定, 很有应用前景。 根据有关配合物的稳定常数的报道, 氮杂大环多羧酸配体中以1, 4, 7, 10-四氮杂环十二烷-四乙酸 (DOTA) 的稀土配合物在水溶液中最稳定 ^[49] 。 陈德福等合成了系列1, 4, 7, 10-四氮杂环十二烷-α, α′, α″, α?-四甲基-1, 4, 7, 10-四乙酸 (DOTMA) 的稀土配合物Na[Ln (DOTMA) (H₂O) ]·2H₂O (Ln=La, Nd, Er) , 并受到了良好效果 ^[50] 。

7 其他配体的稀土配合物

除以上配体与稀土离子配位外, 还有其他有生物活性配体参与稀土配位, 仍然表现出良好的药学活性。 Liu等 ^[5] 研究发现, 全反式维甲酸 (HRA) 的稀土配合物Sm (RA) ₂ (OAc) ·4H₂O和Y (RA) ₂ (OAc) ·8H₂O对人膀胱癌细胞 (EJ) 表现出明显的活性, 且活性明显优于配体, Y (RA) ₂ (OAc) ·8H₂O能诱导细胞分化、 调控P21和P53基因的表达; Y (RA) ₃·4H₂O具有抑制HL-60细胞增殖及诱导其分化的作用, 且其作用程度优于全反式维甲酸 ^[52] 。 Yang 等 ^[53] 研究发现, 吡哌酸 (PPA) 的稀土配合物[M (PPA) ₄]Cl₃ (M=Pr, Sm和Y) 和[La (PPA) ₄Cl]Cl₂对大肠杆菌、 枯草杆菌、 肺炎链球菌和绿脓杆菌表现出良好的抑制作用, 且La的配合物的抑菌活性最好。 其中Pr, Sm和Y的配合物对大肠杆菌、 枯草杆菌和肺炎链球菌的活性与配体吡哌酸相当, 但是对绿脓杆菌的活性弱于吡哌酸, La的配合物对大肠杆菌和绿脓杆菌的活性与吡哌酸相似, 但对肺炎链球菌的活性明显高于吡哌酸; Karthikeyan 等 ^[54] 报道, 四环素 (TC) 的稀土配合物[Ln (TC) Cl₃]·2H₂O (Ln=La, Pr, Nd, Sm, Gd, Te, Dy 和Y) 对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长抑制率分别为90%～100%和23.1%～40.5%, 而配体四环素则为88.4%和67.5%; 最近有关黄酮类稀土配合物也有个别报道, Zhou等 ^[55] 合成了一系列五羟黄酮 (L) 的稀土配合物ML₃·6H₂O (M=La, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Tm和Y) , 并研究了其抗肿瘤活性。 结果表明, 在10 μmol·L^-1浓度下, La, Eu和Gd的配合物对Bel-7402和EJ两种肿瘤细胞表现出良好的活性, 而且其活性优于配体五羟黄酮, Eu的配合物对KB和PC3也表现出很好的活性, 同样活性高于配体。

8 存在问题与展望

由以上分析可以看出, 我国科技工作者在稀土配合物药物的合成工作中占据着显著的位置, 参与合成的稀土元素主要是镧、 镨、 钕和钐, 约占文献的50%以上; 占文献20%～50%之间的依次为铕、 镝、 钆、 钬、 铒、 铈和铽, 而镱、 铥和镥等不到10%, 这反映出稀土元素在药物领域的应用主要以镧、 镨、 钕和钐为主; 参与合成的配体以杂环化合物为主, 占文献量的76% ^[56] , 其药理作用研究主要集中在抗肿瘤、 抗病毒以及抗菌等方面。 稀土配合物的药理活性研究只是一些初步结果, 动物整体、 分子水平特别是基因水平的研究几乎是个空白。

有充分的实验结果说明, 一种非必需金属物种的生物效应可以用它与某种作为参比的必需金属物种的相似性来决定。 考虑到稀土离子与钙离子的相似性, 稀土离子有可能干预骨细胞的功能以及骨重建过程。 最近, 我们研究了稀土离子对导致骨质疏松症的两种主要细胞: 成骨细胞和破骨细胞的分化以及功能表达的影响 ^[57] 。 结果表明, 稀土离子对体外成熟破骨细胞性骨吸收的影响呈依赖浓度的两面性, 也与稀土物种有关, 浓度为1.00×10^-5, 1.00×10^-6和1.00×10^-7 mol·L^-1的La³⁺, Sm³⁺和Er³⁺及1.00×10^-5和1.00×10^-6 mol·L^-1的Nd³⁺, Gd³⁺和Dy³⁺均能抑制破骨细胞骨吸收活性 (P<0.01) , 骨吸收陷窝数目及表面积呈对Ln³⁺浓度依赖性的减少。 但是, 当浓度降低到La³⁺, Sm³⁺和Er³⁺为1.00×10^-8 mol·L^-1和Nd³⁺, Gd³⁺和Dy³⁺为1.00×10^-7 mol·L^-1时, 骨吸收陷窝数目及表面积转而增多, 表现为提高破骨细胞的骨吸收功能 (P<0.01) 。 当Nd³⁺, Gd³⁺和Dy³⁺的浓度进一步降低为1.00×10^-8 mol·L^-1时, 对该功能无显著影响 (P>0.05) ^[58] 。 在成骨细胞介导下, La³⁺对成熟破骨细胞骨吸收活性的影响模式与没有成骨细胞存在的情况下是相似的, 但是当成骨细胞与破骨细胞膜不接触时, La³⁺对破骨细胞骨吸收的影响与没有成骨细胞参与的情况相同, 而且两种情况之间比较, 没有显著性差异 (P>0.05) . 但是成骨细胞与破骨细胞膜接触时, La³⁺对骨吸收功能的抑制作用减弱, 促进破骨细胞骨吸收功能增强, 与上面两种情况比较均有显著性差异 (P<0.01) 。 所得结果提示, La³⁺对破骨细胞的刺激作用, 可能是通过刺激成骨细胞释放某种因子进而激活处于静止状态的破骨细胞, 使之发挥骨吸收作用, 而且激活信息的传递需要成骨细胞和破骨细胞膜直接接触 ^[59] 。 浓度为1.00×10^-8 mol·L^-1的La³⁺对破骨细胞样细胞的形成有明显的促进作用 (P<0.01) , 高浓度的La³⁺ (1.00×10^-5, 1.00×10^-6和1.00×10^-7 mol·L^-1) 对破骨细胞样细胞的形成没有影响 (P>0.05) 。 浓度为1.00×10^-8 mol·L^-1的La³⁺增加破骨细胞样细胞造成的骨吸收陷窝数目及表面积 (P<0.01) , 然而高浓度的La³⁺ (1.00×10^-5, 1.00×10^-6和1.00×10^-7 mol·L^-1) 则剂量依赖性的抑制破骨细胞样细胞造成的骨吸收陷窝数目及表面积 (P<0.01) ^[60] 。 浓度为1.00×10^-4 mol·L^-1的稀土离子 (La³⁺, Sm³⁺, Er³⁺, Nd³⁺, Gd³⁺和Dy³⁺) , 均表现出抑制成骨细胞 (UMR106) 增殖的作用。 当浓度降低到1.00×10^-9～1.00×10^-5 mol·L^-1范围时, 则表现出促进作用; 浓度为1.00×10^-7及1.00×10^-5 mol·L^-1的上述各稀土离子, 显著增强碱性磷酸酯酶比活性 (P<0.01) 。 进一步研究发现, 极低浓度下的La³⁺ (1.00×10^-8及1.00×10^-9 mol·L^-1) 促进成骨细胞从G₀/G₁期向S期过渡, 增强成骨细胞的矿化能力 (P<0.001) ^[61] 。 可见, 稀土离子在防治骨质疏松症方面可能会起到重要作用。

有关黄酮和异黄酮类化合物防治骨质疏松症的研究已经有相当多报道。 Wattel等 ^[62] 报道3, 3′, 4′, 5, 7-五羟基黄酮 (Quercetin) 和3, 4′, 5, 7-四羟基黄酮 (Kaempferol) (0.1～100 μmol·L^-1) 能剂量依赖性的抑制破骨细胞性骨吸收和直接诱导破骨细胞凋亡; 进一步研究表明3, 4′, 5, 7-四羟基黄酮对破骨细胞性骨吸收的抑制作用可能类似雌激素效应。 3, 3′, 4′, 5, 7-五羟基黄酮 (0.1～100 μmol·L^-1) 能剂量依赖性抑制RANKL (Receptor activator of NFkB ligand) 诱导分化形成破骨细胞样细胞及其骨吸收活性 ^[63] ; Prouillet等 ^[64] 研究发现, 3, 3′, 4′, 5, 7-五羟基黄酮和3, 4′, 5, 7-四羟基黄酮通过细胞外调节激酶 (Extracellular regulated kinase, ERK) 和雌激素受体信号通路增加人成骨细胞 (MG-63) 的碱性磷酸酶活性。 但Notoya 等 ^[65] 研究发现, 3, 3′, 4′, 5, 7-五羟基黄酮 (5～10 μmol·L^-1) 体外抑制原代分离的小鼠成骨细胞的增殖、 分化和矿化功能; 淫羊藿苷、 淫羊藿次苷I、 淫羊藿次苷Ⅱ、 淫羊藿定B和淫羊藿定C具有促进体外培养的成骨细胞增殖和矿化的作用 ^[66] 。 在MC3T3成骨细胞培养中, 1×10^-5～1×10^-7 mol·L^-1染料木素使3H-亮氨酸与成骨细胞中非酸性介质结合增加、 蛋白质合成增加、 3H-亮氨酸-tRNA合成酶活性增加。 由此可见, 染料木素在骨细胞翻译水平上促进蛋白质合成, 进而有利于骨形成。 染料木素可促进MC3T3成骨细胞合成DNA, 可被星型孢菌素-蛋白激酶C抑制剂、 冈田酸-蛋白磷酸酶抑制剂完全抑制, 由此认为染料木素对DNA合成促进作用可能通过成骨细胞蛋白激酶C和蛋白磷酸脂酶信号传递系统 ^[67] 。 在MC3T3成骨细胞培养中, 1×10^-6和1×10^-5 mol·L^-1的大豆甙元 (Daidzein) 可以提高其蛋白质的合成、 碱性磷酸酶的活性和DNA的合成, 1×10^-6 mol·L^-1的放线菌酮可以消除大豆甙元的上述作用 ^[68] ; 染料木素通过Ca²⁺信号通路促进破骨细胞凋亡-染料木素促进钙离子进入破骨细胞内, 激活钙调素或蛋白激酶、 活化核酸内切酶、 诱导破骨细胞凋亡 ^[69] 。

基于以上分析, 考虑到将具有特定生物活性的配体与稀土离子配位后, 既会产生生物活性的协同效应, 同时又有降低的毒性的可能性, 将具有抗骨质疏松作用的黄酮以及异黄酮类化合物与稀土离子组装成配合物, 从其对成骨细胞、 破骨细胞的分化以及功能表达和骨髓基质细胞的成骨、 成脂分化的影响两个方面探讨其抗骨质疏松作用机制。 这将打破金属配合物仅用作抗肿瘤、 抗病毒以及抗菌等方面的局限性, 无疑将开拓稀土配合物用于防治与治疗老年病的新领域, 必将产生深远的影响。

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