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一種氨基酸多吡啶銅配合物及其制備方法和應(yīng)用與流程

文檔序號:12690018閱讀:315來源:國知局
一種氨基酸多吡啶銅配合物及其制備方法和應(yīng)用與流程

本發(fā)明涉及到一種氨基酸多吡啶銅配合物的制備方法及其應(yīng)用前景,該配合物對所選腫瘤細(xì)胞株具有良好的抗癌活性,且對蛋白酶體活性具有一定的抑制作用,因此可作為一種潛在應(yīng)用價值的靶向蛋白酶體的抗腫瘤或抗癌藥物。



背景技術(shù):

癌癥是一大類惡性腫瘤的統(tǒng)稱,是當(dāng)前危及人類生命的最主要疾病之一。上世紀(jì)60年代末,順鉑以其優(yōu)異抗腫瘤作用,帶動了科學(xué)界對金屬配合物的藥理機(jī)能的進(jìn)一步深入研究。隨之眾多新的高效、低毒、具有抗癌性能的金屬配合物被不斷合成出來,并逐步投入臨床應(yīng)用。其中,順鉑,卡鉑等鉑類抗腫瘤藥物以優(yōu)異的抗癌性能成為抗癌藥物的主力軍。然而由于作用靶點(diǎn)為DNA,缺乏對腫瘤細(xì)胞的選擇性,導(dǎo)致極大的胃腸道和血液毒副作用,加之順鉑不能口服和嚴(yán)重的耐藥性,限制了其臨床廣泛應(yīng)用。故醫(yī)藥化學(xué)家試圖開發(fā)靶點(diǎn)不用于鉑類或者多靶點(diǎn)的其他金屬基化合物以提高對腫瘤細(xì)胞的選擇性,以克服鉑類藥物的缺陷,擴(kuò)大臨床抗腫瘤譜。釕的配合物毒性低,同時易被腫瘤組織吸收,被視為最具有前景的抗癌藥物之一。近年來一些釕的化合物陸續(xù)進(jìn)入臨床試驗(yàn)。銅是人體所需的重要必需元素,作為生物體內(nèi)一些結(jié)構(gòu)和催化中心的輔助因子參與體內(nèi)多個生物反應(yīng)過程。近年來發(fā)現(xiàn)金屬配合物尤其是銅配合物對腫瘤細(xì)胞中蛋白酶體有強(qiáng)抑制作用且能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,而對正常細(xì)胞毒性很小,這為開發(fā)金屬配合物作為靶向藥物提供了依據(jù)。

多吡啶類配體具有較強(qiáng)的σ給電子能力及π受電子能力,本身具有很強(qiáng)的抗腫瘤活性,能夠與多種金屬形成穩(wěn)定的配合物,可以中和金屬離子的正電荷,提高配合物的親脂性,還能夠插入DNA或與蛋白發(fā)生氧化還原反應(yīng),且其配合物易于被細(xì)胞攝入,在DNA結(jié)構(gòu)探針、DNA分子光開關(guān)、DNA示蹤試劑、DNA斷裂試劑以及抗癌藥物等方面有極大的應(yīng)用前景;氨基酸作為載體,可以增加化合物水溶性,減低毒性,由于癌變細(xì)胞對氨基酸的需求量比正常細(xì)胞大得多,因而借助氨基酸分子的引入,就可能將抗癌基團(tuán)運(yùn)載到癌細(xì)胞內(nèi),從而提高到達(dá)靶標(biāo)的有效劑量,增大殺傷癌細(xì)胞的選擇性。

基于以上研究背景,本發(fā)明將氨基酸結(jié)構(gòu)引入多吡啶銅配合物中,一方面利用氨基酸的水溶性,通過構(gòu)建不同的分子骨架來調(diào)控脂水分配系數(shù),提高多吡啶銅配合物的水溶性,以改變配合物進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的活性;另一方面,借助腫瘤細(xì)胞對氨基酸的親和性,增加配合物的靶向性。本發(fā)明設(shè)計合成氨基酸多吡啶銅配合物,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,測定了其對腫瘤細(xì)胞生長增殖的抑制作用和對蛋白酶體活性的抑制作用,以期獲得新型金屬基靶向抗腫瘤藥物。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種氨基酸多吡啶銅配合物及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明是新型金屬配合物型抗癌藥物。目標(biāo)化合物對MCF-7、SMMC-7721、K562、A549和SGC-7901細(xì)胞具有良好的抗癌活性,且對蛋白酶體活性有一定抑制作用,本發(fā)明制備方法簡單,可靠。

本發(fā)明提供的氨基酸多吡啶銅配合物的化學(xué)式分別為[Cu(OH-PIP)(Phe)Cl]·3H2O 1、[Cu(OH-PIP)(Gly)(H2O)]NO3·2H2O 2、[Cu(OH-PIP)(Ala)(Cl)]3、[Cu(OH-PIP)(Met)](PF6)·2H2O 4、[Cu(OH-PIP)(Gln)(H2O)](Cl)·3H2O 5,其中OH-PIP為4-(1-氫-咪唑[4,5-f][1,10]菲咯啉-2-基)苯酚,Phe為苯丙氨酸,Gly為甘氨酸,Met為蛋氨酸,Ala為丙氨酸,Gln為谷氨酰胺,PF6為六氟磷酸根。

銅配合物1晶體屬于正交晶系,空間群為P21212,晶胞參數(shù)為α=90°,β=90°,γ=90°,Z=2,單胞體積

銅配合物2晶體屬于三斜晶系,空間群為P-1,晶胞參數(shù)為α=74.112(9)°,β=70.602(8)°,γ=72.277(9)°,Z=2,單胞體積

銅配合物3晶體屬于三斜晶系,空間群為P-1,晶胞參數(shù)為α=82.402(6)°,β=75.485(6)°,γ=69.805(5)°,Z=2,單胞體積銅配合物4晶體屬于單斜晶系,空間群為C2/c,晶胞參數(shù)為α=90.00°,β=104.930(3)°,γ=90.00°,Z=8,單胞體積

銅配合物5晶體屬于單斜晶系,空間群為P21/c,晶胞參數(shù)為α=90.00(6)°,β=95.958(7)(6)°,γ=90.00(5)°,Z=4,單胞體積

本發(fā)明提供的銅配合物1-5的制備方法包括如下步驟:將等摩爾的氨基酸和堿溶于等體積的水和醇混合溶液中,常溫攪拌下加入等摩爾的金屬銅鹽,回流攪拌2-5小時,再加等摩爾的六氟磷酸鹽,室溫攪拌1-4小時,過濾,濾液室溫緩慢揮發(fā),2-6周后,析出適合X-射線分析的綠色晶體,收集檢測。

所述的堿包括三乙胺,氫氧化鋰,氫氧化鈉,氫氧化鉀。

所述的醇包括甲醇,乙醇,丙醇,異丙醇,丁醇。

所述的鹽包括氯化銅,氯化亞銅,碳酸銅,硝酸銅,高氯酸銅。

所述的六氟磷酸鹽包括六氟磷酸鋰,六氟磷酸鈉,六氟磷酸鉀,六氟磷酸銨。

所述銅配合物1的結(jié)構(gòu)為:基本單元由一個[Cu(OH-PIP)(Phe)Cl]和三個游離的水分子組成。一個Cu原子與一個OH-PIP配體的2個N原子,苯丙氨酸配體的一個O和N原子,以及一個Cl原子形成的五配位構(gòu)型。根據(jù)Addison-Reedijk幾何學(xué)計算,Cu離子的配位構(gòu)型為四方錐(τ=0.10)。其赤道平面由OH-PIP的兩個N原子和苯丙氨酸的N和O原子構(gòu)成,Cl離子占據(jù)軸向位置,單元結(jié)構(gòu)圖見圖1。

所述銅配合物2的結(jié)構(gòu)為:基本單元由一個[Cu(OH-PIP)(Gly)(H2O)]+陽離子,一個硝酸根陰離子和兩個游離的水分子組成。一個Cu原子與一個OH-PIP配體的2個N原子,甘氨酸配體的一個O和N原子,以及一個水分子O原子形成的五配位構(gòu)型。根據(jù)Addison-Reedijk幾何學(xué)計算,Cu離子的配位構(gòu)型為四方錐(τ=0.02)。其赤道平面由OH-PIP的兩個N原子和氨基酸的N和O原子構(gòu)成,水的O原子占據(jù)軸向位置,單元結(jié)構(gòu)圖見圖2。

所述銅配合物3的結(jié)構(gòu)為:基本單元由一個[Cu(OH-PIP)(Ala)(Cl)]組成。一個Cu原子與一個OH-PIP配體的2個N原子,丙氨酸配體的一個O和N原子,以及一個Cl原子形成的五配位構(gòu)型。根據(jù)Addison-Reedijk幾何學(xué)計算,Cu離子的配位構(gòu)型為四方錐(τ=0.08)。其赤道平面由OH-PIP的兩個N原子和氨基酸的N和O原子構(gòu)成,Cl原子占據(jù)軸向位置,單元結(jié)構(gòu)圖見圖3。

所述銅配合物4的結(jié)構(gòu)為:基本單元由一個[Cu(OH-PIP)(Met)]+陽離子,一個六氟磷酸根陰離子和兩個游離的水分子組成。一個Cu原子與一個OH-PIP配體的2個N原子,蛋氨酸配體的一個O和N原子,以及另外一個蛋氨酸的O原子形成的五配位構(gòu)型。根據(jù)Addison-Reedijk幾何學(xué)計算,Cu離子的配位構(gòu)型為四方錐(τ=0.003)。其赤道平面由OH-PIP的兩個N原子和蛋氨酸的N和O原子構(gòu)成,另外一個蛋氨酸的O原子占據(jù)軸向位置,單元結(jié)構(gòu)圖見圖4。

所述銅配合物5的結(jié)構(gòu)為:基本單元由一個[Cu(OH-PIP)(Gln)(H2O)]+陽離子,一個Cl離子和三個游離的水分子組成。一個Cu原子與一個OH-PIP配體的2個N原子,谷氨酰胺配體的一個O和N原子,以及一個O原子形成的五配位構(gòu)型。根據(jù)Addison-Reedijk幾何學(xué)計算,Cu離子的配位構(gòu)型為四方錐(τ=0.08)。其赤道平面由OH-PIP的兩個N原子和氨基酸的N和O原子構(gòu)成,O原子占據(jù)軸向位置,單元結(jié)構(gòu)圖見圖5。

本發(fā)明提供的氨基酸多吡啶銅配合物用于抗腫瘤或癌癥治療領(lǐng)域。

本發(fā)明是以O(shè)H-PIP為主配體,含有豐富的π電子和N配位點(diǎn),以不同結(jié)構(gòu)的氨基酸為輔助配體,可與銅離子螯合配位,使用常規(guī)的溶劑合成法,可得到目標(biāo)配合物。本發(fā)明的銅配合物對MCF-7、SMMC-7721、K562、A549和SGC-7901細(xì)胞具有良好的抗癌活性,且對蛋白酶體具有一定的抑制作用,因此是一種潛在應(yīng)用價值的靶向抗癌藥物,本發(fā)明制備方法簡單,可靠。

附圖說明

圖1:銅配合物1的單元結(jié)構(gòu)圖。

圖2:銅配合物2的單元結(jié)構(gòu)圖。

圖3:銅配合物3的單元結(jié)構(gòu)圖。

圖4:銅配合物4的單元結(jié)構(gòu)圖。

圖5:銅配合物5的單元結(jié)構(gòu)圖。

圖6:銅配合物1-5濃度為10μmol/L時的對蛋白酶體作用的熒光值。

圖7:銅配合物1-5濃度為10μmol/L時對蛋白酶體作用的抑制率。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

銅配合物1的合成:

將0.5mmol的氨基酸和0.5mmol堿溶于20mL水和20mL醇混合溶液中,常溫攪拌下加入0.5mmol的氯化銅,回流攪拌3小時,過濾,再加0.5mmol六氟磷酸銨,繼續(xù)室溫反應(yīng)1小時,過濾,濾液室溫緩慢揮發(fā),3周后,析出適合X-射線分析的綠色晶體,產(chǎn)率約為48%(以銅鹽計算)。元素分析結(jié)果(%),實(shí)驗(yàn)值:C,54.80;H,4.62;N,11.40.理論值(C28H28N5O5ClCu):C,54.81;H,4.60;N,11.41,結(jié)果與理論值基本一致。

實(shí)施例2

銅配合物2的合成:

將0.5mmol的氨基酸和0.5mmol堿溶于20mLl水和20mL醇混合溶液中,常溫攪拌下加入0.5mmol的硝酸銅,回流攪拌3小時,過濾,再加0.5mmol六氟磷酸銨,繼續(xù)室溫反應(yīng)1小時,過濾,濾液室溫緩慢揮發(fā),3周后,析出適合X-射線分析的綠色晶體,產(chǎn)率約為41%(以銅鹽計算),元素分析結(jié)果(%),實(shí)驗(yàn)值:C,44.54;H,3.95;N,14.85.理論值(C21H22N6O9Cu):C,44.56;H,3.92;N,14.85.結(jié)果與理論值基本一致。

實(shí)施例3

銅配合物3的合成:

將0.5mmol的氨基酸和0.5mmol堿溶于20mL水和20mL醇混合溶液中,常溫攪拌下加入0.5mmol的氯化銅,回流攪拌3小時,過濾,再加0.5mmol六氟磷酸銨,繼續(xù)室溫反應(yīng)1小時,過濾,濾液室溫緩慢揮發(fā),3周后,析出適合X-射線分析的綠色晶體,產(chǎn)率約為43%(以銅鹽計算)。元素分析結(jié)果(%),實(shí)驗(yàn)值:C,52.90;H,3.65;N,14.01.理論值(C22H18N5O3ClCu):C,52.91;H,3.63;N,14.02,結(jié)果與理論值基本一致。

實(shí)施例4

銅配合物4的合成:

將0.5mmol的氨基酸和0.5mmol堿溶于20mL水和20mL醇混合溶液中,常溫攪拌下加入0.5mmol的硝酸銅,回流攪拌3小時,過濾,再加0.5mmol六氟磷酸銨,繼續(xù)室溫反應(yīng)1小時,過濾,濾液室溫緩慢揮發(fā),3周后,析出適合X-射線分析的綠色晶體,產(chǎn)率約為38%(以銅鹽計算)。元素分析結(jié)果(%),實(shí)驗(yàn)值:C,52.90;H,3.65;N,14.01.理論值(C24H26N5O5SPF6Cu):C,40.88;H,3.71;N,9.93,結(jié)果與理論值基本一致。

實(shí)施例5

銅配合物5的合成:

將0.5mmol的氨基酸和0.5mmol堿溶于20mL水和20mL醇混合溶液中,常溫攪拌下加入0.5mmol的氯化銅,回流攪拌3小時,過濾,再加0.5mmol六氟磷酸銨,繼續(xù)室溫反應(yīng)1小時,過濾,濾液室溫緩慢揮發(fā),3周后,析出適合X-射線分析的綠色晶體,產(chǎn)率約為38%(以銅鹽計算)。元素分析結(jié)果(%),實(shí)驗(yàn)值:C,52.90;H,3.65;N,14.01.理論值(C24H29N6O8ClCu):C,45.86;H,4.65;N,13.37,結(jié)果與理論值基本一致。

銅配合物1-5的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1-6。

實(shí)施例6

銅配合物1-5對幾種癌細(xì)胞的選擇性實(shí)驗(yàn):

MTT(噻唑蘭)法是一種檢測細(xì)胞存活和生的方法。該實(shí)驗(yàn)基本原理是:噻唑蘭可透過活細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),活細(xì)胞線粒體中的琥珀脫氫酶能使外源性MTT還原為難溶于水的藍(lán)紫色的Formazan結(jié)晶并沉淀在細(xì)胞中,結(jié)晶物能被DMSO溶解,用酶標(biāo)儀檢測570nm處的吸光度值,可間接反映活細(xì)胞數(shù)量。該方法常用于大量的抗腫瘤藥物篩選、細(xì)胞毒性試驗(yàn)以及腫瘤放射敏感性測定等。具有靈敏度高、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)過程:

我們利用MTT法測定了配合物對體外MCF-7、SMMC-7721、K562、A549和SGC-7901細(xì)胞生長的抑制能力。其基本步驟是:將細(xì)胞接種于96孔培養(yǎng)板,每孔2×105個細(xì)胞,6復(fù)孔。5%CO2,37℃下孵育24h后,不同濃度藥物加入相應(yīng)孔板中作用腫瘤細(xì)胞48h,同時設(shè)置對照孔(細(xì)胞、相同濃度的藥物溶解介質(zhì)、培養(yǎng)液、MTT、二甲基亞砜),并且每組設(shè)定3復(fù)孔。每孔加入MTT(5mg·mL-1)20μL,繼續(xù)培養(yǎng)4h,小心吸棄上層清液,加二甲基亞砜(100μL/孔),輕微震蕩,室溫反應(yīng)0.5h,用酶標(biāo)儀檢測570nm處的吸光度值,然后分析數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

不同濃度的配合物1作用于上述癌細(xì)胞48小時后,發(fā)現(xiàn)對上述癌細(xì)胞的抑制作用有顯著差別,對SGC-7901細(xì)胞作用較強(qiáng),其半數(shù)抑制率IC50值為3.50μg·mL-1,對MCF-7和A549細(xì)胞作用相當(dāng),而對SMMC-7和K562細(xì)胞作用較弱,IC50值均大于100μg·mL-1,數(shù)據(jù)見表7。

不同濃度的配合物2作用于上述癌細(xì)胞48小時后,發(fā)現(xiàn)對上述癌細(xì)胞的抑制作用有顯著差別,對MCF-7、SMMC-7721、K562、A549和SGC-7901細(xì)胞的IC50值為2.69-65.25μg·mL-1,其中對SGC-7901作用最強(qiáng),對MCF-7和A549細(xì)胞作用相當(dāng),而對SMMC-7721作用相對最弱,數(shù)據(jù)見表8。

不同濃度的配合物3作用于上述癌細(xì)胞48小時后,發(fā)現(xiàn)對上述癌細(xì)胞的抑制作用有顯著差別,對MCF-7、SMMC-7721、K562、A549和SGC-7901細(xì)胞的IC50值為2.18-22.26μg·mL-1,其中對SGC-7901細(xì)胞作用最強(qiáng),而對SMMC-7721細(xì)胞作用相對最弱,數(shù)據(jù)見表9。

不同濃度的配合物4作用于上述癌細(xì)胞48小時后,發(fā)現(xiàn)對上述癌細(xì)胞的抑制作用有明顯差別,對MCF-7、SMMC-7721、K562、A549和SGC-7901細(xì)胞的IC50值為2.49-65.97μg·mL-1,其中對SGC-7901細(xì)胞作用最強(qiáng),而對SMMC-7721細(xì)胞作用相對最弱,數(shù)據(jù)見表10。

不同濃度的配合物5作用于上述癌細(xì)胞48小時后,發(fā)現(xiàn)對上述癌細(xì)胞的抑制作用有顯著差別,對MCF-7、SMMC-7721、K562、A549和SGC-7901細(xì)胞的IC50值為0.08-19.80μg·mL-1,其中對K562細(xì)胞作用最強(qiáng),其次是SGC-7901細(xì)胞,而對SMMC-7721細(xì)胞作用相對最弱,數(shù)據(jù)見表11。

從上述評價結(jié)果看出,配合物5對上述五種腫瘤細(xì)胞作用都較強(qiáng),尤其是對K562細(xì)胞作用最強(qiáng),其IC50值達(dá)到0.083μg·mL-1;配合物3對MCF-7細(xì)胞的活性最高,而其他四個配合物對MCF-7細(xì)胞的活性相當(dāng);配合物1對SMMC7721和K562細(xì)胞的活性最差,半數(shù)抑制率均超過100μg·mL-1;配合物2和4對MCF-7和SMMC-7721細(xì)胞的活性相當(dāng),而對K562細(xì)胞,配合物2活性要高于配合物4。配合物1-5均對SGC-7901細(xì)胞的IC50值均低于4μg·mL-1,而對SMMC-7721細(xì)胞相對最弱,說明該類化合物對腫瘤細(xì)胞具有選擇性。

實(shí)施例7

銅配合物1-5抑制蛋白酶體活性的體外評價實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)方法:蛋白酶體的糜蛋白酶樣活性是通過測定細(xì)胞釋放的AMC基團(tuán)的量來計算得出的。向含有一定量的20S蛋白酶體的100μL緩沖液中(20mMTris–HCl,pH 7.5)分別加入不同濃度的配合物或不加藥處理,再加10μmol·L-1糜蛋白酶樣活性底物Suc-LLVY-AMC,37℃孵育2小時,用酶標(biāo)儀監(jiān)測熒光活性(激發(fā)波長為365nm,發(fā)射波長為460nm),硼替佐米組作為陽性對照組。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

如圖6所示,配合物1-5釋放的熒光強(qiáng)度與陽性對照相比均明顯減少,其中硼替佐米的熒光強(qiáng)度最低,這說明我們的化合物的蛋白酶體抑制活性是弱于陽性藥,但從結(jié)果可以看出釋放的熒光減少的幅度均超過50%,這說明配合物1-5的IC50值均小于10μmol·L-1,這些化合物具有一定的蛋白酶體抑制活性。

通過定量計算發(fā)現(xiàn),結(jié)果如圖7所示,陽性藥抑制了超過90%的蛋白酶體活性,而配合物1-5在給藥濃度為10μmol·L-1時,抑制率均超過60%,證明我們設(shè)計合成的化合物對該酶也具備相當(dāng)?shù)囊种苹钚?,可以作為蛋白酶體抑制劑進(jìn)行抗腫瘤藥物開發(fā)。

實(shí)施例8

銅配合物1-5抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白酶體活性的評價實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)方法:

用相應(yīng)配合物處理MCF-7腫瘤細(xì)胞后,PBS洗滌細(xì)胞,加細(xì)胞裂解液,震蕩裂解細(xì)胞,離心,收集上清。取10μg細(xì)胞提取物37℃條件下,與20μmol·L-1熒光多肽底物Suc-LLVY-AMC在100μL緩沖液中共孵育1小時,利用酶標(biāo)儀測定水解的AMC基團(tuán)的產(chǎn)物的熒光。激發(fā)波長為365nm,發(fā)射波長為460nm。其中,陰性對照組為DMSO,陽性對照組為硼替佐米。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

如表12所示,配合物1-5在終濃度為6.67μg·mL-1時抑制率均大于50%,初步認(rèn)為該化合物具有蛋白酶體活性抑制作用,對MCF-7細(xì)胞中的蛋白酶體活性抑制作用與陰性對照組相比均有顯著性差異(P<0.01)。

表1銅配合物1-5的晶體結(jié)構(gòu)的主要數(shù)據(jù)

表2銅配合物1晶體的主要鍵長和鍵角

表3銅配合物2晶體的主要鍵長和鍵角

表4銅配合物3晶體的主要鍵長和鍵角

表5銅配合物4晶體的主要鍵長和鍵角

表6銅配合物5晶體的主要鍵長和鍵角

表7不同濃度的銅配合物1對五種腫瘤細(xì)胞株的抑制作用及其IC50

“-”indicates the complex has no inhibitory effect on the tumor cell proliferation.

表8不同濃度的銅配合物2對五種腫瘤細(xì)胞株的抑制作用及其IC50

“-”indicates the complex has no inhibitory effect on the tumor cell proliferation.

表9不同濃度的銅配合物3對五種腫瘤細(xì)胞株的抑制作用及其IC50

“-”indicates the complex has no inhibitory effect on the tumor cell proliferation.

表10不同濃度的銅配合物4對五種腫瘤細(xì)胞株的抑制作用及其IC50

“-”indicates the complex has no inhibitory effect on the tumor cell proliferation.

表11不同濃度的銅配合物5對五種腫瘤細(xì)胞株的抑制作用及其IC50

“-”indicates the complex has no inhibitory effect on the tumor cell proliferation.

表12銅配合物1-5對蛋白酶體活性的抑制作用

**compared to NS p<0.01。

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