金發(fā)蘚屬化學(xué)成分及抗腫瘤作用研究進(jìn)展

成曉霞，張志琪，3，肖婭萍，劉全宏＊

（1陜西師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院；2生命科學(xué)學(xué)院；3藥用植物資源與天然藥物化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710119）

金發(fā)蘚屬Polytrichum植物因孢蒴上多覆蓋有金黃色多毛的蒴帽而得名，在分類學(xué)中屬于蘚綱Musci、金 發(fā) 蘚 目 Polytrichales、金 發(fā) 蘚 科Polytrichaceae.該屬植物體型較大，有時(shí)高度可達(dá)40cm以上，硬挺，密集叢生或散生，綠色、暗綠色或棕紅色，濕潤(rùn)時(shí)似松杉幼苗.植物體具莖、葉組織結(jié)構(gòu)分化，且有類似輸導(dǎo)組織的厚壁細(xì)胞，對(duì)干旱有較強(qiáng)的適應(yīng)能力.主要生長(zhǎng)于落葉松林下腐殖土地、沼澤或山坡路邊，常形成大片群落覆蓋地面［1］.

該屬在全世界廣泛分布，生物學(xué)家對(duì)其原絲體的形成、葉綠體的復(fù)制和淀粉代謝的關(guān)系、光合作用時(shí)細(xì)胞的構(gòu)象變化及干燥復(fù)水過(guò)程中生理學(xué)和結(jié)構(gòu)上的變化等方面開(kāi)展了相關(guān)研究［2－6］.苔蘚植物生長(zhǎng)緩慢，且對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求較高，為了加快其種群擴(kuò)增，生物學(xué)家以金發(fā)蘚為材料，研究了誘導(dǎo)愈傷組織形成及從原絲體中誘導(dǎo)出配子體的條件［7－10］.苔蘚植物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有真正意義上的根，莖中尚未分化出維管束，這些特點(diǎn)使它非常有利于吸收和富集大氣沉降中的各種元素，因此成為生態(tài)研究的指示植物.有關(guān)金發(fā)蘚屬植物對(duì)含氯化合物的吸收和釋放以及研究北極地區(qū)輻射累積量的研究也已見(jiàn)報(bào)道［11－12］.同時(shí)，還有學(xué)者用碳同位素測(cè)定法取代纖維素測(cè)定法對(duì)金發(fā)蘚中有機(jī)物含量和硝化纖維的提取率進(jìn)行了檢測(cè)［13］.此外，通過(guò)分析金發(fā)蘚中提取的硝化纖維中碳穩(wěn)定同位素來(lái)確定生物的死亡年代對(duì)考古學(xué)也是一大貢獻(xiàn)［14］.

目前，對(duì)金發(fā)蘚的研究主要集中在植物形態(tài)、分類及與生態(tài)環(huán)境相關(guān)等方面，而金發(fā)蘚作為藥用苔蘚的一種，早在宋代的醫(yī)藥叢書中就有記錄.近年來(lái)，陸續(xù)有學(xué)者從金發(fā)蘚屬植物中分離得到一系列表現(xiàn)出顯著生物活性的新化合物，如具有新穎結(jié)構(gòu)骨架的苯并萘并呫噸酮類化合物及其衍生物、苯乙烯醛基并聯(lián)芐化合物和苯乙烯基并二氫黃酮類化合物等.上述新化合物的抗腫瘤活性檢測(cè)結(jié)果顯示其對(duì)體外培養(yǎng)的多種腫瘤細(xì)胞具有一定的細(xì)胞毒性，并能顯著抑制白血病細(xì)胞的增殖，為了更好的研究并開(kāi)發(fā)金發(fā)蘚的藥用價(jià)值，本文從化學(xué)成分及抗腫瘤活性兩方面就金發(fā)蘚的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述.

1 金發(fā)蘚的化學(xué)成分

苔蘚植物因其個(gè)體微小不易識(shí)別，混雜叢生不易收集，缺乏直接的經(jīng)濟(jì)價(jià)值而淡出人們的視野.全球約23 000種苔蘚植物，僅有不到6% 苔類植物的化學(xué)成分被系統(tǒng)地研究，蘚類植物被研究的數(shù)量不足2%.金發(fā)蘚的植株體型相對(duì)較大，對(duì)其化學(xué)成分的研究自1993年始陸續(xù)見(jiàn)諸報(bào)端.Zheng Guoqiang的研究小組［15］對(duì)采自 Maryland的多形擬金發(fā)蘚PolytrichumohioenseRen＆Card中表現(xiàn)出抗腫瘤活性的氯仿成分組進(jìn)行分離、鑒定，得到5個(gè)具有新穎結(jié)構(gòu)骨架的苯并萘并呫噸酮類化合物（見(jiàn)圖1，1-5）.次 年，該 研 究 小 組［16］又 對(duì) 變 形 金 發(fā) 蘚PolytrichumpallidisetumFunck的化學(xué)成分進(jìn)行分離、鑒定，又得到3個(gè)具有新穎結(jié)構(gòu)骨架的苯并萘并呫噸酮類化合物（見(jiàn)圖1，6-8）和2個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的苯乙烯醛基并聯(lián)芐化合物（見(jiàn)圖1，9、10）.

圖1 多形擬金發(fā)蘚和變形金發(fā)蘚中的化學(xué)成分Fig.1 Chemical constituents of Polytrichum ohioense Ren＆Card and Polytrichum pallidisetumFunck

2008年，陳勝等人［17－18］連續(xù)報(bào)道了從采自貴州省貴陽(yáng)市青巖、高坡地區(qū)的大金發(fā)蘚Polytrichum communeL.ex Hedw中分離、鑒定出13種化合物，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖2.其中，包括從石油醚組分中得到的里白烯（11），二十八烷酸甲酯（12），二十八烷酸丁酯（13），二十八烷酸戊酯（14），β－谷甾醇（15），二十八烷酸十八烷醇酯（16），二十酸十九烷醇酯（17），正三十四烷醇（18），正二十八烷醇（19），豆甾醇（21）和從乙酸乙酯組分中分得的三二十八烷酸甘油酯（20），豆甾醇（21），5，7-二羥基-4＇-甲氧基-3＇-乙?；S酮（22），3-氧代-30-羧甲基齊墩果-12，18-二烯-28-羧酸（23）.

圖2 大金發(fā)蘚中的化學(xué)成分Fig.2 Chemical constituents of Polytrichum Commune L.ex Hedw

2009年，傅芃等人［19］又對(duì)浙江省龍泉市鳳陽(yáng)山自然保護(hù)區(qū)大田坪的大金發(fā)蘚Polytrichum communeL.ex Hedw進(jìn)行了化學(xué)成分的分析.從其丙酮提取物中分離得到11種化合物（結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖3），分別為 Communin A（24）、Communin B（25）、Ohioensin F（26）、6-乙?；溥胚幔?7）、4-羥基-2-甲氧基苯甲酸（28）、5-羥基-7-甲氧基色酮（29）、β-D-呋喃阿洛酮糖（30）、β－谷甾醇（15）、7α－羥基谷甾醇（31）、麥角甾醇（32）及乙二醇的11倍聚合體（33）.從甲醇提取物中分得以下四種化合物:對(duì)羥基苯甲酸（34）、5，7-二羥基-6-甲氧基香豆素-7-O-β-D-葡萄糖苷（35）、蔗糖（36）、α-D-呋喃阿洛酮糖（37）.其中Communin A和Communin B為兩個(gè)具有新穎結(jié)構(gòu)骨架的苯乙烯基并二氫黃酮類化合物，Ohioensin F為苯并萘并呫噸酮衍生物，上述三種化合物均為首次從大金發(fā)蘚中分離得到的新物質(zhì).

圖3 大金發(fā)蘚中的化學(xué)成分Fig.3 Chemical constituents of Polytrichum Commune L.ex Hedw

2 金發(fā)蘚的抗腫瘤作用

目前，金發(fā)蘚已成為常見(jiàn)藥用苔蘚中的一種，其入藥始見(jiàn)于宋代的《嘉祐補(bǔ)注本草》.書中所載“土馬”即為金發(fā)蘚，可敗熱散毒、通大小便、治骨熱［20］.至明代李時(shí)珍所著《本草綱目》中也收錄金發(fā)蘚為“土馬鬃”，對(duì)其藥性描述為全草入藥，味甘，性涼.能滋陰清熱，涼血止汗，氣味甘浚，無(wú)毒.清代吳其濬編撰的《植物名實(shí)圖考》中對(duì)金發(fā)蘚也有如下描述，“土馬鬃，嘉佑本草始著錄.垣衣生于土墻頭上者，性能敗熱毒”［21］.現(xiàn)代醫(yī)藥學(xué)家對(duì)《本草綱目》重新解讀之后完成的《本草綱目﹒校點(diǎn)本》中記載金發(fā)蘚主治久熱不退、肺病咳嗽、盜汗、吐血、便血、崩漏、跌打損傷、子宮脫垂、刀傷出血.并對(duì)高夫克氏球菌、金色葡萄菌、肺炎球菌、結(jié)核桿菌有抗性，對(duì)淋巴細(xì)胞白血病等癌癥有一定抑制作用［22］.

1952年，M.Belkin等人在對(duì)植物提取液進(jìn)行抗腫瘤活性篩選的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)檜葉金發(fā)蘚Polytrichumjuniperum的乙醇或酸的提取液對(duì)注入CAFI老鼠的肉瘤37引起的癌細(xì)胞有抑制作用［23］.

1993年，Zheng Guoqiang等人［15］對(duì)從多形擬金發(fā)蘚中分離出的苯并萘并呫噸酮類化合物1－5（圖1a）進(jìn)行了抗腫瘤活性檢測(cè)，結(jié)果顯示化合物1、3、4、5均能顯著抑制9PS小鼠P388白血病細(xì)胞的增殖，同時(shí)也對(duì)A-549人肺癌細(xì)胞、MCF-7人乳腺癌細(xì)胞、HT-29人結(jié)腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)表現(xiàn)出一定抑制作用.化合物2僅對(duì) HT-29人結(jié)腸癌細(xì)胞和MCF-7人乳腺癌細(xì)胞表現(xiàn)出一定細(xì)胞毒性.以上5種化合物均對(duì)9KB人鼻咽癌細(xì)胞的增殖不產(chǎn)生明顯影響.

1994年，Zheng Guoqiang的研究小組［16］同樣對(duì)從變形金發(fā)蘚中分離的3種新型苯并萘并呫噸酮類化合物（6-8）和2種新結(jié)構(gòu)的聯(lián)芐并苯乙烯醛基化合物（9，10）的抗腫瘤活性進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明化合物6能抑制HT-29人結(jié)腸癌細(xì)胞、RPMI-7951黑色素瘤和U-251膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的增殖；化合物7僅對(duì)U-251膠質(zhì)母細(xì)胞瘤表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞毒性；化合物8明顯抑制A-549人肺癌細(xì)胞和RPMI-7951黑色素瘤的生長(zhǎng)；化合物9，10均對(duì)RPMI-7951黑色素瘤和 U-251膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的增殖產(chǎn)生明顯影響.

2009 年，F(xiàn)upeng 等 人［24］采 用 四 氮 唑 鹽（Methyl-Thiazol-Tetrozolium，MTT）還原法比較了從大金發(fā)蘚甲醇提取物中分離得到的兩個(gè)具有新穎結(jié)構(gòu)骨架的苯乙烯基并二氫黃酮類化合物（24，25）和一個(gè)苯并萘并呫噸酮衍生物（26）分別對(duì)A549人肺癌細(xì)胞、LOVO人腸癌細(xì)胞、MDA-MB-435人乳腺癌細(xì)胞、HepG2人肝癌細(xì)胞和6T-CEM人T細(xì)胞白血病細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用.結(jié)果顯示，除化合物 Communin A 外，化 合 物 Communin B、Ohioensin h對(duì)5種人腫瘤細(xì)胞株均顯示一定的細(xì)胞毒性，其中對(duì)6T-CEM人T細(xì)胞白血病細(xì)胞的增殖抑制最顯著.該文作者推測(cè)Communin A、Communin B對(duì)人腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用的差異性，可能取決于Communin B中Z-型構(gòu)型的雙鍵.

已發(fā)表的研究結(jié)果均顯示金發(fā)蘚對(duì)白血病細(xì)胞的增殖能產(chǎn)生較為明顯的影響，但鮮有涉及作用機(jī)制的研究報(bào)道.Cheng Xiaoxia等人［25－26］也以大金發(fā)蘚PolytrichumcommuneL.ex Hedw為研究對(duì)象，篩選出其乙酸乙酯成分組可能是大金發(fā)蘚殺傷L1210小鼠白血病細(xì)胞的活性物質(zhì)富集部位.同時(shí)，通過(guò)熒光顯微鏡觀察到大金發(fā)蘚作用后，L1210細(xì)胞發(fā)生凋亡的形態(tài)學(xué)特征，并進(jìn)一步采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)了藥物作用后細(xì)胞凋亡發(fā)生的比例及細(xì)胞線粒體膜電位的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示大金發(fā)蘚乙醇提取物和低劑量的乙酸乙酯成分組均可誘導(dǎo)L1210細(xì)胞發(fā)生凋亡，此過(guò)程中線粒體扮演重要角色.而高劑量的大金發(fā)蘚乙酸乙酯成分組可直接導(dǎo)致L1210細(xì)胞壞死.然后，該研究小組對(duì)大金發(fā)蘚乙酸乙酯成分組誘導(dǎo)L1210細(xì)胞凋亡的機(jī)制進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該藥物能夠損傷L1210細(xì)胞的DNA，此外，細(xì)胞內(nèi)的Bax蛋白出現(xiàn)由細(xì)胞質(zhì)向線粒體的轉(zhuǎn)定位現(xiàn)象，凋亡相關(guān)蛋白caspase-9發(fā)生剪切活化.結(jié)合之前線粒體的變化，可以判斷大金發(fā)蘚乙酸乙酯成分組可能誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生內(nèi)源性途徑的凋亡.大量文獻(xiàn)報(bào)道，活性氧（ROS）含量升高導(dǎo)致細(xì)胞氧化還原失衡時(shí)將損傷DNA導(dǎo)致細(xì)胞死亡或觸發(fā)凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的激活.大金發(fā)蘚乙酸乙酯成分組作用于L1210細(xì)胞后可檢測(cè)到胞內(nèi)ROS含量顯著升高.然而，加入活性氧抑制劑（NAC）可明顯提升細(xì)胞存活率，并緩解由藥物導(dǎo)致的細(xì)胞線粒體損傷，還可在一定程度上降低藥物造成的細(xì)胞DNA片段化比例.因此，推測(cè)ROS是大金發(fā)蘚乙酸乙酯成分組誘導(dǎo)L1210細(xì)胞發(fā)生凋亡的重要因素之一.

3 研究展望

在經(jīng)歷了化學(xué)合成藥物的多次藥害之后，植物來(lái)源的抗腫瘤藥物因其低毒高效、可降低化療不良反應(yīng)、逆轉(zhuǎn)多藥耐藥和提高機(jī)體免疫功能等特性引起人們的廣泛重視；從中尋找毒副作用小、療效獨(dú)特的抗癌及輔助藥物成為治療腫瘤的希望和新途徑，并且是當(dāng)今腫瘤研究的熱點(diǎn)之一.隨著植物化學(xué)分析技術(shù)的進(jìn)步結(jié)合精密儀器的使用，研究者從苔蘚植物中分離獲得大量結(jié)構(gòu)獨(dú)特、生物活性顯著的化合物，其中許多可作為新藥研究的良好先導(dǎo)化合物，具有深度開(kāi)發(fā)的潛力.從目前對(duì)金發(fā)蘚屬植物化學(xué)成分的研究來(lái)看，分離出的新化合物多為黃酮類化合物，該類化合物具有抗氧化和清除自由基、抗菌、抗病毒、抗炎、免疫力增強(qiáng)和治療心血管疾病等多種藥理活性，并可通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞增殖、干預(yù)癌細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、誘導(dǎo)癌細(xì)胞分化和凋亡、抑制腫瘤組織中血管新生等途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)抗腫瘤作用.從金發(fā)蘚屬植物中分離得到的一系列具有新穎結(jié)構(gòu)骨架的化合物僅對(duì)離體培養(yǎng)的多種腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出顯著的增殖抑制能力，但對(duì)其在體抑癌效果及作用機(jī)制的研究尚未深入.因此，未來(lái)對(duì)金發(fā)蘚屬植物抗腫瘤作用的研究可從以下幾方面展開(kāi):（1）具有相同骨架的同一類化合物抗腫瘤能力差異較大，是否因其不同的側(cè)鏈結(jié)合部位導(dǎo)致功能差異，亦即其是否具有顯著的構(gòu)效相關(guān)性目前還沒(méi)有報(bào)道，可以此為方向進(jìn)行系統(tǒng)研究.（2）目前的研究相對(duì)集中于體外實(shí)驗(yàn)，缺乏相應(yīng)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證藥效，可建立動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛷脑隗w抑癌效果和藥物代謝方面開(kāi)展工作.（3）大部分報(bào)道僅限于對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖的抑制，對(duì)其作用機(jī)制的研究雖涉及線粒體功能損傷、活性氧失衡、細(xì)胞周期阻滯、破壞細(xì)胞膜及誘導(dǎo)凋亡，但仍不夠全面，若能對(duì)其抗腫瘤機(jī)制進(jìn)行深入研究，闡明其作用靶點(diǎn)及途徑，將為金發(fā)蘚抗腫瘤藥物的研發(fā)奠定藥理學(xué)基礎(chǔ).此外，通過(guò)化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾優(yōu)化篩選出的抗腫瘤活性化合物并進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系分析，同時(shí)借助于計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)、蛋白譜及基因表達(dá)譜分析等研究方法，探討并揭示其殺傷腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)理，對(duì)大金發(fā)蘚抗癌新藥研發(fā)及臨床應(yīng)用開(kāi)發(fā)具有深遠(yuǎn)意義.

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