重樓皂苷抗腫瘤的研究進(jìn)展

王 飛 楊 宇 范麗梅 張曦文 付瀠葦

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院婦產(chǎn)科，吉林 長(zhǎng)春 130041)

重樓屬(Paridis L)是重要的藥用植物，其系統(tǒng)分類尚無(wú)定論，一般將其劃歸延齡草科，百合目〔1〕，在世界范圍內(nèi)共有26個(gè)種，我國(guó)20種〔2〕，主要分布于橫斷山脈南段的四川、云南兩省〔3〕。重樓為該屬植物云南重樓〔Paris polyphylla Smith var.yunnanensis (Franch.) Hand.-Mazz.〕和七葉一枝花〔P.polyphylla Smith var.chinensis (Franch.) Hara〕的干燥根莖〔4〕。其味苦，微寒，具有清熱解毒、消腫止痛、涼肝定驚之功效，用于癰瘡、癲疾、咽喉腫痛、毒蛇咬傷、跌打傷痛、涼風(fēng)抽搐等癥〔4,5〕。臨床上常用作功能性子宮出血、神經(jīng)性皮炎、外科炎癥以及腫瘤等的治療〔6〕。近年來(lái)，對(duì)于重樓化學(xué)成分及其藥理活性的研究不斷深入，現(xiàn)已從該屬植物中分離鑒定了甾體皂苷、游離氨基酸、植物甾醇、植物蛻皮激素、黃酮等50多種化合物〔3〕。其中甾體皂苷為其主要活性成分，具有抗腫瘤、消炎、抑菌、止血等多種生理活性，臨床上廣泛用于各種癌癥的防治〔7〕。本文綜述了國(guó)內(nèi)外對(duì)重樓皂苷及其抗腫瘤活性的研究。

1 重樓皂苷

皂苷是一類富含多糖分子的化合物，由皂苷元、糖、糖醛酸和其他有機(jī)酸組成，在自然界中分布廣泛，根據(jù)苷元的不同可分為甾體皂苷和三萜皂苷兩類。甾體皂苷又可分為螺甾醇型皂苷和呋喃甾型皂苷。由于連接的單糖種類和數(shù)量和位置不同，皂苷類化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多〔8〕，具有廣泛的生理活性。在殺傷和抑制癌細(xì)胞、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能、阻遏癌癥的發(fā)生和轉(zhuǎn)移、誘導(dǎo)癌細(xì)胞分化、抑制腫瘤血管生成、逆轉(zhuǎn)癌細(xì)胞的耐藥性等方面都具有良好的活性〔9〕。其中，甾體皂苷在重樓屬植物中廣泛存在，是其主要的活性成分，占其總化合物的80%以上〔10〕，苷元多為薯蕷皂苷元(diosgenin)、偏諾皂苷元(pennogenin)、24A-羥基偏諾皂苷元、27-羥基偏諾皂苷元、呋甾烷醇類皂苷、25S-異紐替皂苷元、紐替苷元(nuatigenin)以及C21甾類皂苷元等，并以薯蕷皂苷元、偏諾皂苷元(圖1)為主〔11〕。

圖1 薯蕷皂苷元和偏諾皂苷元的結(jié)構(gòu)

2 重樓皂苷的抗腫瘤活性

研究表明重樓皂苷具有廣泛的抗腫瘤活性。顏璐璐等〔12〕研究了6種重樓皂苷對(duì)10種不同類型的腫瘤細(xì)胞株的細(xì)胞毒作用。發(fā)現(xiàn)，重樓皂苷對(duì)10種腫瘤細(xì)胞株均有不同程度的抑制效果，抑制強(qiáng)弱依次為：小鼠肺腺癌細(xì)胞株(LA795)，人肺癌細(xì)胞株(A549)，人宮頸癌細(xì)胞(HeLa)，人結(jié)腸癌細(xì)胞株(CaCo-2)，人急性髓性白血病細(xì)胞株(HL-60)，人腎腺癌細(xì)胞株(A498)，人表皮(A431)，人肝癌細(xì)胞(HepG2)，人肝癌細(xì)胞株(BEL7402)，人口腔上皮癌細(xì)胞株(KB)。此外，重樓皂苷對(duì)人卵巢癌細(xì)胞〔13〕、人胃癌細(xì)胞〔14〕、人乳腺癌細(xì)胞〔15〕、人髓系白血病袓細(xì)胞〔16〕、兔眼角膜惡性黑色素瘤細(xì)胞〔17〕等均有顯著地增殖抑制作用。其抗腫瘤主要機(jī)制總結(jié)如下。

2.1誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡 凋亡是程序性細(xì)胞死亡的主要方式，在多細(xì)胞動(dòng)物體中增殖和凋亡維持動(dòng)態(tài)平衡，而在腫瘤細(xì)胞中，凋亡過(guò)程被抑制，表現(xiàn)為無(wú)限增殖，因而誘導(dǎo)凋亡成為臨床抑制腫瘤生長(zhǎng)的重要策略〔18〕。研究表明重樓皂苷可通過(guò)不同途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，表現(xiàn)出抗腫瘤活性，其中線粒體途徑最為關(guān)鍵(圖2)。李春江〔15〕采用乙醇提取正丁醇萃取的方法提取重樓總皂苷，并進(jìn)一步探討了其體外對(duì)人乳腺癌細(xì)胞株(MCF-7)的抑制作用及抗癌機(jī)制。結(jié)果表明，人核糖體蛋白(RPS)能夠顯著抑制(MCF-7)細(xì)胞株的生長(zhǎng)，隨著RPS濃度增加，細(xì)胞開(kāi)始執(zhí)行線粒體凋亡途徑，包括線粒體膜電位的降低，Bax/Bcl-2比率的提高，線粒體細(xì)胞色素C的釋放，聚腺苷酸ADP轉(zhuǎn)移酸(PARP)的活化以及半胱氨酸蛋白酶(Caspase)級(jí)聯(lián)反應(yīng)的激活等事件。張曉〔19〕的研究發(fā)現(xiàn)，PS I能夠上調(diào)人肝癌細(xì)胞Bel-7402的Bax、Caspase-3蛋白表達(dá)水平、下調(diào)Bcl-2表達(dá)水平。張曉認(rèn)為，重樓皂苷I可能是通過(guò)影響B(tài)ax、Bcl-2蛋白的表達(dá)，從而激活Caspase-3凋亡途徑發(fā)揮抗腫瘤作用的。肖雪等〔20〕報(bào)道PSII能夠增加人卵巢癌(SKOV3)細(xì)胞株的凋亡率，并且呈現(xiàn)時(shí)間和劑量的依賴關(guān)系，Western印跡結(jié)果顯示，PSII干預(yù)細(xì)胞24 h后Bid、Bax表達(dá)量升高而B(niǎo)cl-2表達(dá)量降低，表明PSII能夠抑制ERK1/2的活性，激活線粒體凋亡途徑并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡。Lee等〔21〕報(bào)道，重樓皂苷D能夠誘導(dǎo)下調(diào)凋亡抑制基因 Bcl-2 以及上調(diào)促凋亡基因 Bax 的表達(dá)，并且激活caspase-9凋亡路徑，從而誘導(dǎo)人乳腺癌細(xì)胞 MCF-7和MDA-MB-231的凋亡。此外，徐海燕〔22〕重點(diǎn)研究了PSI抑制高轉(zhuǎn)移人卵巢癌細(xì)胞株(HO-8910PM)的作用機(jī)理。信號(hào)通路富染度分析表明，經(jīng)過(guò)PSI處理后，細(xì)胞中MAPK通路(ERK1/2，胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路和wnt信號(hào)通路被激活。RT-PCR結(jié)果顯示W(wǎng)NT5A、PIK3C2B、CDH2、MAPKAPK3基因表達(dá)下調(diào)，JUN、PPP1R15A基因表達(dá)上調(diào)，推測(cè)PSI可能通過(guò)MAPK信號(hào)通路，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路，wnt通路，上調(diào)JUN、PPP1R15A 基因的表達(dá)，下調(diào) WNT5A、PIK3C2B、CDH2、MAPKAPK3基因表達(dá)，抑制H0-8910PM細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，誘導(dǎo)其凋亡。有研究〔14〕表明，在確定重樓皂苷能抑制SGC-7901人低分化胃腺癌細(xì)胞增殖的同時(shí)，采用LSCM測(cè)定細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化，發(fā)現(xiàn)重樓皂苷處理能夠?qū)е耂GC- 7901細(xì)胞 〔Ca2+〕的明顯增加，提示重樓皂苷作用后可能通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)〔Ca2+〕，激活Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,進(jìn)而發(fā)揮其抗增殖的作用。

A.凋亡途徑未激活時(shí)，Bcl-2與Bax結(jié)合，阻止Bax形成二聚體，細(xì)胞色素C無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中；B.重樓皂苷使得Bax和Bid上調(diào)，Bcl-2下調(diào)，促使Bax形成二聚體，從而改變線粒體內(nèi)膜通透性，細(xì)胞色素C進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，起始凋亡；C.上調(diào)的Bid還可與Bax競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合Bcl-2，使更多的Bax能夠形成二聚體

2.2免疫調(diào)理作用 李春江〔15〕通過(guò)接種MCF-7建立了荷瘤裸鼠動(dòng)物模型，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)RPS處理后，荷瘤裸鼠的胸腺指數(shù)顯著提高，其血清干擾素(IFN-γ)和IL-2 水平均顯著升高，IL-4 水平顯著降低，導(dǎo)致Th1/Th2 平衡移動(dòng)，向Th1偏移。此外，RPS處理還可降低血清中TNF-α水平，破壞腫瘤的生長(zhǎng)條件從而抑制腫瘤生長(zhǎng)。Zhang等〔23〕的研究也發(fā)現(xiàn)，重樓中分離出來(lái)的皂苷類物質(zhì)對(duì)小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7具有免疫促進(jìn)功能，能夠促進(jìn)其吞噬作用，提高機(jī)體免疫功能從而發(fā)揮抗腫瘤作用。

2.3抑制腫瘤組織血管生長(zhǎng) 近年來(lái)，研究認(rèn)為抑制腫瘤的新生血管的形成是某些化合物抗腫瘤作用的重要機(jī)制〔24〕。腫瘤組織中的血管為腫瘤細(xì)胞提供了代謝微環(huán)境，為腫瘤的生長(zhǎng)提供氧氣、養(yǎng)料，因此抑制腫瘤組織血管生長(zhǎng)，破壞腫瘤微環(huán)境能夠有效抑制腫瘤生長(zhǎng)〔25〕。胡靜等〔26〕發(fā)現(xiàn)重樓總皂苷在體外實(shí)驗(yàn)中能夠抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增生、遷移和血管腔的形成，抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞DNA的合成，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，從而抑制新生血管的形成。此外，胡靜等將小鼠肝癌細(xì)胞H22注射裸鼠構(gòu)建荷瘤小鼠體內(nèi)模型，結(jié)果表明，重樓總皂苷具有顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)作用，同時(shí)可顯著降低腫瘤組織微血管密度，從而認(rèn)為重樓皂苷的抗腫瘤活性與其能夠抑制腫瘤新生血管生成有關(guān)。Qian等〔27〕通過(guò)體內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)探討重樓總皂苷抗腫瘤作用的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其在體外實(shí)驗(yàn)中能顯著抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)，并顯著抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞小管的形成以及血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，還能干擾血管內(nèi)皮細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)，將其阻滯于阻G0～G1期，在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重樓總皂苷能顯著減少小鼠移植瘤的微血管密度，進(jìn)而認(rèn)為抑制血管新生可能是重樓總皂苷抗腫瘤作用機(jī)制之一。

2.4逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性 郝杰〔28〕發(fā)現(xiàn)重樓皂苷Ⅶ對(duì)耐順鉑人肺腺癌A549/DDP細(xì)胞的增殖具有明顯抑制作用，呈顯著的濃度依賴性，并與作用時(shí)間有相關(guān)。重樓皂苷Ⅶ可引起早期凋亡細(xì)胞比例明顯增加，并干擾A549/DDP細(xì)胞周期時(shí)相分布，使細(xì)胞阻滯于G2期。Cheung等〔29〕報(bào)道，重樓皂苷D能夠通過(guò)引起耐多西紫杉醇HepG2的DNA片段化以及阻斷其線粒體的功能誘導(dǎo)耐藥腫瘤細(xì)胞的凋亡，表現(xiàn)出逆轉(zhuǎn)耐藥性的作用。

2.5其他作用 蕭梅芳等〔30〕研究了重樓皂苷Ⅰ在體外對(duì)人肝癌細(xì)胞(SMMC-7721)增殖和凋亡的影響及其機(jī)制，發(fā)現(xiàn)PSI能夠?qū)MMC-7721細(xì)胞阻滯于G1期，并且上調(diào)Fas和Bax的表達(dá)水平而下調(diào)Bcl-2、cyclinD1和cyclinE蛋白的表達(dá)水平，進(jìn)而推測(cè)PSI能夠通過(guò)阻滯腫瘤細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)抑制肝癌細(xì)胞的增殖。此外，李春江〔15〕在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，RPS可顯著提高荷瘤裸鼠血清總抗氧化能力(T-AOC)和總超氧化物歧化酶(T-SOD)水平，降低血清丙二醛(MDA)水平，組織中T-AOC和 T-SOD水平也都有明顯提高。石小楓等〔31〕認(rèn)為重樓皂苷能夠抑制細(xì)胞DNA和蛋白質(zhì)的生物合成進(jìn)而發(fā)揮抗腫瘤作用。還有報(bào)道認(rèn)為重樓皂苷可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞變性壞死〔32〕。

3 總 結(jié)

綜上所述，重樓總皂苷及其單體具有廣泛的抗腫瘤活性，能夠抑制多種腫瘤細(xì)胞的增殖，其作用機(jī)理包括誘導(dǎo)凋亡、提高機(jī)體免疫力、抑制腫瘤組織血管生長(zhǎng)、逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性、阻滯細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)等多個(gè)方面。由于國(guó)內(nèi)外對(duì)于重樓皂苷抗腫瘤活性的研究較少，其具體機(jī)制還不明確，目前多集中于單一機(jī)制的探索，是否多種途徑在此過(guò)程中起了協(xié)同作用還有待進(jìn)一步闡明。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)重樓皂苷及其抗腫瘤活性的研究做了綜述，以期為后續(xù)研究以及新型抗腫瘤藥物的開(kāi)發(fā)做出參考。

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