β－欖香烯衍生物抗腫瘤作用的研究進展

鄭義 劉艷菊 田鳳

(1.河南中醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院 河南 鄭州 450008;2.河南中醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院 河南 鄭州 450016)

β－欖香烯(elemene)是我國自行姜科植物溫郁金(莪術(shù))中提取的二類非細胞毒性抗腫瘤藥物。大量研究結(jié)果表明β－欖香烯是抗腫瘤作用的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，具有廣譜、低毒、高效等優(yōu)點，主要機制是誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，同時還能抑制轉(zhuǎn)移、抗腫瘤細胞耐藥、增強機體免疫、增強化療、放療效果等。但β－欖香烯分子中只含C、H兩種元素，造成其水溶性差，不利于跨膜轉(zhuǎn)運，生物利用度低。在其結(jié)構(gòu)中引入親水基團，增強水溶性，提高抗癌活性［1］。改造β－欖香烯的結(jié)構(gòu)，研究其藥理、藥效，有望獲得活性高的抗癌新藥。本文重點對β－欖香烯衍生物抗腫瘤作用機制進行綜述。

1 β－欖香烯含氮衍生物

1.1 β－欖香烯氨基酸衍生物 細胞凋亡是一個由基因調(diào)控的主動而有序的細胞自我消亡過程。細胞周期包括間期(G1、S、G2)、分裂期(M)，其中有絲分裂在G1期對氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的需求最大，腫瘤細胞也快速增殖，對營養(yǎng)物質(zhì)的需求遠遠大于正常細胞。β－欖香烯通過作用于腫瘤細胞G0/G1期，阻礙腫瘤細胞從S期進入G2、M期而抑制腫瘤細胞的生長［2］，基于此，徐莉英等［3］將氨基酸引入β－欖香烯中，β－欖香烯氨基酸衍生物不僅水溶性好，體內(nèi)外抗癌活性也比β－欖香烯強，β－欖香烯氨基酸衍生物的抗腫瘤作用機制與β－欖香烯一致，均為誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、增強免疫功能等。于志瀛［4］用AO/EB熒光雙染法研究β－欖香烯衍生物(ET)誘導(dǎo)NB4細胞凋亡的機制，結(jié)果顯示:用不同濃度的β－欖香烯－13－色氨酸(ET)處理白血病細胞(NB4)12 h后，細胞出現(xiàn)了染色質(zhì)凝固、邊緣化、凋亡小體及核斷裂等典型的調(diào)亡形態(tài)學(xué)改變。通過流式細胞術(shù)進一步確證，ET主要是誘導(dǎo)NB4細胞凋亡來達到抗腫瘤效果。王芬等［5］研究報道N－(β－欖香烯－13－基)－脯氨酸對A549細胞有抑制作用，其抑制作用高于β－欖香烯;N－(β－欖香烯－13－基)－賴氨酸對HeLa、SGC－7901細胞有抑制作用，N－(β－欖香烯－13基)－賴氨酸對HeLa、U251細胞有抑制作用，其抑制作用均高于β－欖香烯。以上說明通過在β－欖香烯結(jié)構(gòu)中引入氨基酸或寡肽片段均能增強其體外抗癌活性。但部分衍生物的活性較低，推測可能是由于癌細胞對不同氨基酸及寡肽片段吸收率不同，或者是由于β－欖香烯衍生物在實驗pH范圍內(nèi)溶解度低而導(dǎo)致藥效不高。

1.2 β－欖香烯聚乙二醇衍生物 聚乙二醇(PEG)具有良好的水溶性和生物相容性，將其引入β－欖香烯結(jié)構(gòu)中有望得到水溶性好、抗癌活性高的β－欖香烯衍生物。成康民等［6］采用WST－1染色法研究β－欖香烯聚乙二醇衍生物抗腫瘤活性，細胞存活率檢測表明β－欖香烯聚乙二醇的衍生物對K562和HeLa細胞株的抑制作用明顯強于β－欖香烯，且抗腫瘤活性與衍生物的分子量存在一定的關(guān)系，分子量小于2 000，隨著分子量的增大，抗癌活性增強，分子量大于5 000的衍生物活性降低，推測可能PEG分子量太大將掩蓋β－欖香烯本身結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。

1.3 β－欖香烯芳雜環(huán)衍生物 徐莉英等［7］合成了系列β－欖香烯芳雜環(huán)衍生物，采用SRB法研究衍生物對癌細胞增殖的抑制作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)β－欖香烯芳雜環(huán)衍生物對HL－60、He-La、SGC－7901三種癌細胞的IC50值均遠低于β－欖香烯。說明在β－欖香烯結(jié)構(gòu)中引入含氮芳雜環(huán)，可提高其水溶性和體外抗癌活性。且引入不同的含氮芳雜環(huán)，其體外抗腫瘤活性無顯著差異，表明芳雜環(huán)的結(jié)構(gòu)對體外抗腫瘤活性不起決定性作用。徐莉英［8］通過體外實驗，初步探討對人癌細胞HL－60、SGC－7901、HeLa、BEL－7402和HepG2增殖抑制作用，凋亡形態(tài)學(xué)及生化學(xué)檢測證明，這類化合物能將腫瘤細胞阻滯于G0/G1期，并誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡。

1.4 β－欖香烯胺類衍生物 徐莉英等［9］合成了一系列β－欖香烯胺類衍生物并研究其抗癌活性，結(jié)果表明β－欖香烯胺類衍生物對HL－60、HeLa、SGC－7901細胞的增殖具有抑制作用，且大多數(shù)衍生物的活性高于β－欖香烯，尤其金剛烷胺類衍生物的活性較強，N－取代哌嗪類衍生物的活性較弱。體外抗癌活性試驗結(jié)果表明，β－欖香烯取代哌嗪衍生物(DX－1、DX－2)，體外對K562、HL60、HeLa、SGC－7901、PC3、LNCap等細胞株的IC50值比β－欖香烯的低1～2個數(shù)量級［9］，無明顯骨髓抑制作用，且對化療藥物耐受的MCF－7/Adr細胞株具有同樣的敏感性。小鼠體內(nèi)抗癌活性試驗結(jié)果是β－欖香烯取代哌嗪衍生物(DX－1、DX－2)在小鼠體內(nèi)可顯著抑制移植性腫瘤在小鼠體內(nèi)的原位生長，抑制活性高于或相當于β－欖香烯，其抗癌機制為抑制腫瘤細胞生長和誘導(dǎo)細胞凋亡。王敬敬等［10］在β－欖香烯取代哌嗪類衍生物(DX－1、DX－2)的哌嗪基4－位氮上引入取代苯甲?；蛉〈奖；?，合成β－欖香烯取代哌嗪酰胺類衍生物并研究其抗腫瘤活性，MTT法測定β－欖香烯取代哌嗪類酰胺衍生物對人癌細胞的增殖抑制作用結(jié)果表明，β－欖香烯取代哌嗪類酰胺衍生物對人黑色素瘤細胞A375－S2的抑制活性高于未酰胺化的哌嗪類衍生物。

2 β－欖香烯醚類衍生物

某一課題組研究了十幾種β－欖香烯單取代醚類化合物的體外對K562和HeLa癌細胞株的抑制作用，除極少數(shù)衍生物對K562細胞的IC50值比β－欖香烯低外，部分化合物活性僅略強于β－欖香烯，部分單取代醚類化合物的活性與β－欖香烯相當。

3 β－欖香烯醇酯類衍生物

文獻資料表明β－欖香烯含氮衍生物氮原子上的活潑氫原子對其體外抗腫瘤活性起重要作用。當?shù)由系幕顫姎湓颖蝗〈螅w外抗腫瘤活性顯著降低［11－12］。比較所有氨基酸β－欖香烯醇酯類化合物氨基酸－(β－欖香烯－13－基)酯的IC50值發(fā)現(xiàn):其中苯并四氫吡咯取代的甘氨酸－(β－欖香烯－13－基)酯的活性明顯高于其他化合物，可能是由于其結(jié)構(gòu)中除含有氨基酸結(jié)構(gòu)片段外，吲哚環(huán)中的氮原子上還含有一個活潑氫原子?；衔?β－欖香烯－13－基)羧酸酯活性最低，可能是由于二元酸的2個羧基都與β－欖香烯成酯，水溶性降低的緣故。

4 β－欖香烯放射性衍生物

任云峰等［13］合成了β－欖香烯含氮衍生物放射性配合物，從3種β－欖香烯二(2－吡啶甲基)－胺與錸的配合物的體外活性數(shù)據(jù)看，β－欖香烯含氮衍生物配合物對HeLa細胞的IC50值在10.3～11.2 M，對LLC細胞的IC50值在4.8～7.8 M，抑制活性遠高于β－欖香烯，其機制是減少Rb蛋白磷酸化，下調(diào)細胞周期素D1的表達，將細胞阻滯在G1期。研究顯示采用放射性標記法合成β－欖香烯三羰基錸配合物，并進行體外抗癌活性的研究，β－欖香烯三羰基錸配合物抗癌活性明顯強于β－欖香烯。

5 β－欖香烯吲哚衍生物

武芳莉等［14］在β－欖香烯吲哚衍生物的合成及其體外抗K562細胞增殖活性的實驗中，對β－欖香烯進行了一系列結(jié)構(gòu)修飾工作［9－10］，并進行了體外抗癌活性篩選，結(jié)果顯示，β－欖香烯的色氨酸及色氨酸甲酯衍生物表現(xiàn)出比其他氨基酸衍生物更高的體外抗癌活性。體內(nèi)抗癌試驗結(jié)果表明，β－欖香烯的色氨酸甲酯衍生物可以顯著抑制移植性肝癌H22細胞、Lewis肺癌LL/2細胞在小鼠體內(nèi)的原位生長［3］。抗腫瘤作用機制誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡［15－16］。

6 β－欖香烯糖苷衍生物

在β－欖香烯骨架及其雙鍵不受破壞的前提下，引入羥基、氨基等親水性基團可以獲得抗癌活性好的β－欖香烯衍生物［3］。糖類物質(zhì)的親水性較強，在細胞識別、信號傳導(dǎo)等諸多生理活動中有積極的作用。眾多糖類化合物在抗菌、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤等方面性能良好。通過糖苷化對β－欖香烯進行糖基化修飾，可以改變藥物分子的構(gòu)象，提高其水溶性或生物活性，增加藥物對受體的親和能力，有望獲得活性高、水溶性好的抗癌藥物。

7 結(jié)語

綜上所述，我國近十多年對β－欖香烯衍生物抗腫瘤作用機制進行了大量的研究，結(jié)果表明，誘導(dǎo)凋亡是β－欖香烯衍生物的主要抗腫瘤機制，但很多結(jié)果還需要深入的研究?？傊?，β－欖香烯衍生物能克服目前臨床使用的β－欖香烯抗癌活性不太高且水溶性較差的缺點，這不僅為抗腫瘤藥物的研究提供了實驗數(shù)據(jù)，也為腫瘤的治療提供了有效的手段?；诖藢Ζ拢瓩煜阆┭苌锏难芯恳渤蔀檩^熱門的領(lǐng)域。

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