前列腺疾病是男性泌尿生殖系常见病,随着近年来生活方式及环境等的变化,尤其在步入老龄化社会的今天,越来越多的男性面临着前列腺疾病的困扰。目前,针对前列腺疾病的很多治疗手段,存在耗时长、副作用严重、不能根治等弊端。因此,应当逐渐将疾病治疗的重心向通过调节膳食及生活方式来预防疾病的模式转变。本实验室之前得到一株锁掷酵母(Sporidiobolus pararoseus)菌株,其发酵产物中含有较为丰富的圆酵母素及红酵母红素。这两种类胡萝卜素的结构,与国际公认能够保护前列腺的番茄红素结构相似,但目前针对二者抗氧化应激、抗肿瘤等功能活性的研究寥寥无几。本论文首先建立了快速简洁纯化制备红酵母红素的方法,探究了圆酵母素及红酵母红素干预对H2O2诱导氧化损伤前列腺细胞的保护作用及其机制,并利用细胞模型及动物模型对两种类胡萝卜素干预对于前列腺癌(PCa)抑制作用及其机理进行了系统的研究。研究具体内容及结果如下:1.本文利用酸热破壁、正己烷萃取得到了锁掷酵母发酵产物中的类胡萝卜素粗提物,随即利用硅胶柱分离并用体积比为V石油醚(30~60°C沸程):V丙酮=3:1~2:1~1:1的洗脱剂将其梯度洗脱两次,得到了纯度95%以上可用于后续实验的红酵母红素。综合利用高效液相(HPLC)、液相质谱(LC-MS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、Raman光谱等分析手段鉴定红酵母红素的结构,同时对其光谱学数据进行了补充。2.为探究圆酵母素及红酵母红素对氧化损伤的干预作用及其作用机制,建立了以H2O2诱导氧化损伤人正常前列腺基质永生化WPMY-1细胞为模型,从抗氧化能力以及抗凋亡损伤两个角度对两种类胡萝卜素的干预效果进行了评价。结果显示:圆酵母素及红酵母红素干预,不但可通过降低细胞内活性氧(ROS)的水平、提高内源性抗氧化酶系活性、减少丙二醛(MDA)的生成等途径提高机体内抗氧化系统清除自由基的能力,提高氧化受损WPMY-1细胞的存活率;还可以通过调节Bcl-2家族及Caspase家族相关基因的mRNA表达水平,减少氧化损伤引起的前列腺细胞的凋亡,从而降低受损伤细胞的死亡率。3.为探究圆酵母素及红酵母红素对PCa的作用,用雄性激素依赖型PCa细胞LNCaP及雄性激素不依赖型PC-3细胞进行实验。利用圆酵母素及红酵母红素干预后,检测对细胞生存状况的影响发现:浓度范围10μM~40μM内,圆酵母素对两种细胞的抑制作用与番茄红素的作用无显著性差异(P<0.05),而相同浓度下红酵母红素的抑制效果较二者则更为显著;且相对于激素依赖型LNCaP细胞而言,圆酵母素对于激素不依赖型PC-3细胞的抑制效果更为显著,而红酵母红素对两种细胞的抑制效果相近。4.通过荧光染色、流式细胞分析、免疫印迹分析及荧光实时定量PCR(Q-PCR)分析等手段对圆酵母素及红酵母红素对于PCa细胞生长的抑制作用机理研究发现,该作用与线粒体途径介导的细胞凋亡有关。圆酵母素及红酵母红素首先通过上调了的p53基因特性调节Bcl-2家族相关基因的表达,活化Caspase家族相关因子,进而激活Caspase级联反应,引起细胞凋亡。此外,二者的干预还影响了线粒体通透性转换孔(MPTP)的开放,使得线粒体膜电位(MMP)发生变化,同时细胞外Ca2+内涌,细胞内Ca2+的水平升高。此外,红酵母红素还可通过雄性激素依赖型LNCaP细胞中AR信号通路的调节抑制其生长。5.采用BALB/c雄性裸鼠,通过皮下注射人前列腺PC-3细胞建立裸鼠肿瘤异种移植模型,利用不同剂量的圆酵母素及红酵母红素干预,讨论两种类胡萝卜素体内的抑制前列腺肿瘤生长的作用,发现:二者均对裸鼠体内前列腺肿瘤的生长产生了不同程度的影响,且相同剂量干预下红酵母红素的抑制效果与番茄红素组抑制效果相当,均比圆酵母素的效果显著。HE染色观察发现,圆酵母素及红酵母红素干预对肿瘤组织结构造成了损伤,且高剂量干预组肿瘤组织中出现空泡及坏死现象。免疫组化(IHC)分析及Q-PCR分析发现,圆酵母素及红酵母红素体内肿瘤抑制作用机理与体外机理一致,也是通过调节线粒体途径相关基因的表达引发肿瘤细胞凋亡,从而控制其生长。观察裸鼠生活情况、记录裸鼠体重、计算脏器比发现,圆酵母素及红酵母红素摄入未对裸鼠的正常生长造成影响。综上所述,圆酵母素及红酵母红素均具有良好的抵抗氧化应激及其损伤的作用,但由于结构上的差异,圆酵母素的效果要逊于红酵母红素的效果。此外,两种类胡萝卜素干预,对于PCa体内及体外生长均具有良好的抑制作用,且该作用与线粒体途径介导的细胞凋亡密切相关。本论文不但为前列腺疾病的预防控制提供了新的思路,也为圆酵母素及红酵母红素的综合利用开发提供了科学依据和理论支持。