生物堿類化合物的抗腫瘤研究概況

陳 寧，張成志，趙 丹 ，鄭 威 ，季宇彬**

（1. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究中心，黑龍江 哈爾濱150076；2. 國家教育部抗腫瘤天然藥物工程研究中心，黑龍江 哈爾濱 150076；3. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076）

生物堿為含N的多環(huán)結(jié)構(gòu)，在天然植物中以結(jié)合鹽的形式存在，藥用植物馬錢子、薏苡仁、三尖杉、烏頭、延胡索、粉防己、顛茄、洋金花中富含生物堿，科學(xué)研究表明，喜樹堿、水鬼蕉堿、巴豆堿、龍葵堿、苦參堿、小檗堿、長春堿類、粉防己堿有顯著的抗腫瘤活性，表現(xiàn)出不同的抗腫瘤作用機(jī)制。

1 喜樹堿類

喜樹堿（camptothecin，CPT）存在于珙桐科植物喜樹的根、莖、葉中，是一種吡咯喹啉細(xì)胞毒性生物堿，是最早用于治療消化道腫瘤和白血病的特效藥。研究發(fā)現(xiàn)，1 mg/kg喜樹堿/羥基喜樹堿（hydroxycamptothecin，HCPT）體外可直接干擾頭頸部鱗狀細(xì)胞癌DNA與RNA的合成，有效抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移，HCPT作用于腫瘤細(xì)胞48 h后，凋亡作用達(dá)最大[1-3]。Shweta等[4]研究發(fā)現(xiàn)，20(s)-7-乙基-10-羥基喜樹堿（SN-38）以Topo I作為靶酶，對荷瘤小鼠表現(xiàn)出較強(qiáng)的治療作用，作用效果是喜樹堿的3倍，有顯著的殺傷腫瘤細(xì)胞的作用。Yu等[5]采用葉酸受體靶向共聚物協(xié)同CPT治療小鼠B16黑色素瘤，葉酸受體靶向共聚物加速了CPT在動(dòng)物體內(nèi)的釋放速率，增強(qiáng)了CPT在腫瘤部位的聚集，顯著抑制腫瘤生長，同時(shí)也改善了CPT的靶向能力。近年，多種喜樹堿衍生物的相繼出現(xiàn)，明顯降低了阿霉素等抗腫瘤藥物的不良反應(yīng)[6-7]。

2 水鬼蕉堿

水鬼蕉堿（pancratistatin）廣泛存在于美洲植物水鬼蕉（Hymenocallis littoralis）莖葉中，主要成分包括水仙環(huán)素、水鬼蕉種堿、石蒜堿、7-去氧水仙環(huán)素、多花水仙堿等。Malysheva等[8]發(fā)現(xiàn)水鬼蕉正丁醇層萃取物體外抗腫瘤作用明顯高于氯仿萃取物及乙酸乙酯萃取物，此外，體外藥效學(xué)研究顯示水鬼蕉堿、水仙環(huán)素、7-去氧水仙環(huán)素對多種腫瘤細(xì)胞株的生長有明顯的抑制作用，對正常細(xì)胞無明顯作用，凸顯了水鬼蕉堿抗腫瘤的有效性和選擇性。

Griffin等[9-10]以水鬼蕉堿直接作用于淋巴瘤細(xì)胞（濃度1 μmol/L）24 h，以紫杉醇為對照（濃度500 nmol/L），結(jié)果顯示兩種藥物作用后的細(xì)胞凋亡率分別為 80 % 和25 %；采用DNA 斷裂的原位末端標(biāo)記（TUNEL）法檢測癌細(xì)胞中caspase-3 蛋白表達(dá)情況，結(jié)果顯示隨著水鬼蕉堿作用時(shí)間的增加，caspase-3 被激活，活性氧（ROS）含量也隨之增加。

體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究[11]發(fā)現(xiàn)，不同濃度的水鬼蕉堿對M-5076 卵巢癌模型、B16 惡性黑色素瘤和 L1210淋巴癌表現(xiàn)出一定的治療作用。張望成[12]使用16 μmol/ml水鬼蕉總生物堿（AHL）作用于人肝癌細(xì)胞HepG-2后，AHL低劑量組中細(xì)胞變大，中劑量組與高劑量組可見細(xì)胞核呈濃染，表明抗腫瘤效果顯著。

3 巴豆堿

巴豆堿（croton）為大戟科植物巴豆的主要活性物質(zhì)，對胃癌、肝癌、直腸癌、結(jié)腸癌、卵巢癌、宮頸癌、乳腺癌等多種腫瘤細(xì)胞均有抑制作用。

Fernandes等[13]研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度巴豆堿作用于HeLa肝癌細(xì)胞24 h后，隨著藥物濃度的升高，細(xì)胞凋亡率明顯上升，并表現(xiàn)出一定的細(xì)胞毒性，作用機(jī)制主要為巴豆堿直接誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

宋紅春等[14-15]檢測了巴豆堿對胃癌SGC-7901細(xì)胞增殖的影響，結(jié)果表明巴豆堿IC50為96.23 μg/ml，且作用呈劑量依賴性。取100 μg/ml巴豆生物堿處理人胃癌SGC-7901細(xì)胞24，48，72 h，Hoechst染色后，倒置熒光顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài)與陽性對照組100 μg/ml 5-氟尿嘧啶處理后的細(xì)胞形態(tài)類似，部分細(xì)胞體積變小，細(xì)胞膜皺縮，形態(tài)不規(guī)則，細(xì)胞核形態(tài)發(fā)生明顯改變，細(xì)胞核內(nèi)可見濃染致密的藍(lán)色顆粒熒光，呈核固縮、核碎裂等改變，并伴隨凋亡小體形成。應(yīng)用膜聯(lián)蛋白V-碘化丙啶（AV/PI）雙染法流式細(xì)胞術(shù)檢測巴豆生物堿對胃癌SGC-7901細(xì)胞的影響，作用72 h后，細(xì)胞凋亡率隨巴豆堿作用濃度的增加而升高，誘導(dǎo)凋亡作用主要以早期凋亡為主。

4 龍葵堿

龍葵堿（solanine）是茄科植物龍葵草的主要活性成分，分子式為C45H73Ol5N，脂溶性較強(qiáng)，是一種堿性糖苷，又名茄堿、龍葵毒素、馬鈴薯毒素[16]。近年研究表明，龍葵堿對肺癌細(xì)胞、結(jié)腸癌細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、胰腺癌細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞均有抑制其生長及增殖的作用。

Sun等[17]體外實(shí)驗(yàn)表明，龍葵堿可顯著升高腫瘤細(xì)胞線粒體內(nèi)Ca2+的濃度，導(dǎo)致細(xì)胞色素C的大量釋放，造成線粒體外膜及線粒體基質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

Shen等[18]研究發(fā)現(xiàn)，龍葵堿通過抑制上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition）阻止腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。國外學(xué)者指出，龍葵堿誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡是通過抑制蛋白激酶，介導(dǎo)三級激酶級聯(lián)反應(yīng)（tertiary kinase cascade），影響microRNA-138、波形蛋白、黏著斑激酶（focal adhesion kinase）的表達(dá)，從而引起腫瘤細(xì)胞DNA的損傷，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡[19]。

Lv等[20]研究表明，α-龍葵堿對肝癌細(xì)胞、黑色素瘤細(xì)胞有增殖抑制和促進(jìn)凋亡作用，α-龍葵堿抑制癌細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）、CD44基因、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的表達(dá)，干擾內(nèi)皮細(xì)胞血管的形成，還可顯著抑制蛋白激酶Akt，雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和Stat3的磷酸化，對體外和體內(nèi)胰腺癌有顯著的療效，作用機(jī)制為抑制腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移。

采用5～35 μg/μl龍葵堿[21]處理人膠質(zhì)瘤U251細(xì)胞48 h后，MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，IC50為20.05 μg/μl，龍葵堿具有顯著抑制U251細(xì)胞增殖，并干擾U251細(xì)胞遷移和侵襲的能力；龍葵堿可使凋亡蛋白Bax表達(dá)增加，Bcl-2表達(dá)降低，Bcl-2/Bax值降低，從而引起細(xì)胞凋亡。

5 苦參堿

苦參堿（matrine）是廣泛存在于豆科植物苦參、苦豆子及廣豆根等中草藥中的一種四環(huán)喹諾里西啶類生物堿，其化學(xué)式為C15H24N20[22-23]。Ma等[24]研究顯示，苦參堿作用于人類胰腺HPAC 細(xì)胞48 h后，細(xì)胞中MMP1～MM9表達(dá)下降，HPAC發(fā)生自噬和凋亡現(xiàn)象。

王怡楠等[25]研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿-氧化苦參總濃度為400～1200 μg/ml時(shí)對肝癌HepG-2細(xì)胞的抑制率為51.68 %，HE染色觀察到細(xì)胞體積變小、細(xì)胞核深染、胞質(zhì)凝集、顏色變深；苦參堿-氧化苦參堿聯(lián)合組乳酸含量、ATP含量降低明顯，證明苦參堿與氧化苦參堿聯(lián)合用藥對肝癌HepG-2細(xì)胞能量代謝有一定影響。

An等[26]用苦參堿體外處理非小細(xì)胞性肺癌A549細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)低、中劑量對腫瘤細(xì)胞無抑制作用，高濃度顯示較強(qiáng)的抑制作用，透射電鏡觀察到細(xì)胞多數(shù)處于中期凋亡狀態(tài)，個(gè)別處于晚期凋亡狀態(tài)，細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則，細(xì)胞核輪廓不明顯?？鄥A抗腫瘤的作用機(jī)制體現(xiàn)在抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化和程序性死亡、抑制腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移、逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性等多個(gè)方面[27]。

6 小檗堿

小檗堿為小檗科植物的主要活性成分，屬于異喹啉類生物堿，分子式C20H18O4N[28]，又稱黃連素、黃連堿。Kim等[29]體外實(shí)驗(yàn)表明，小檗堿能抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖。曾智豪等[30]研究鹽酸小檗堿對人乳腺癌細(xì)胞系 MCF-7 裸鼠腫瘤的作用，發(fā)現(xiàn)當(dāng)給藥濃度為25 mg/kg時(shí)腫瘤抑制率達(dá)最大，鼠瘤體積最小。

Murthy等[31]研究表明，小檗堿通過影響腫瘤細(xì)胞中 p21 蛋白的含量，影響癌基因表達(dá)，阻滯腫瘤細(xì)胞于 G2/M 期，達(dá)到抗腫瘤作用。值得注意的是，由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊，導(dǎo)致進(jìn)入腸道后，水解迅速，吸收效果差，在體內(nèi)很難達(dá)到對腫瘤細(xì)胞有直接作用的血藥濃度，使體內(nèi)抗腫瘤效果沒有體外明顯。

小檗堿作用于人結(jié)腸癌細(xì)胞HCT-15后，觀察發(fā)現(xiàn)細(xì)胞數(shù)量減少、間距增大、皺縮，IC50為50 μmol/L。使用0，50，100 μmol/L小檗堿分別處理細(xì)胞相同時(shí)間后，免疫印跡結(jié)果顯示，小檗堿通過誘導(dǎo)HCT-15細(xì)胞發(fā)生自噬及影響相關(guān)凋亡蛋白的表達(dá)抑制細(xì)胞的增殖，主要作用機(jī)制為激活p38途徑[32]。

7 長春堿類

長春堿（vinblastine，VBA）[33]是從長春花中分離出的一大類生物堿，近年，長春堿衍生物長春地辛（vindesine，VDS）和長春瑞賓（vinorelbine，NVB）成為高效抗腫瘤藥物。大量報(bào)道證實(shí)了長春花生物堿是作用于細(xì)胞有絲分裂M期的特異性腫瘤化療藥物。

研究發(fā)現(xiàn)，癌癥化療失敗的主要原因是多藥耐藥的產(chǎn)生，人abcb4基因與腫瘤耐藥性關(guān)系密切[34]，0～4 μmol/L的VBA作用于受精后0.5～1 h的斑馬魚胚胎， 4 μmol/L組胚胎死亡率達(dá)93.35 %，IC50為3.08 μmol/L，使用斑馬魚復(fù)制多藥耐藥腫瘤模型，結(jié)果表明，VBA可增強(qiáng)斑馬魚胚胎的耐藥性。

Aramvash等[35]發(fā)現(xiàn)，VDS與NVB主要與B微管蛋白特異性結(jié)合，從而使新的異二聚體無法與B微管蛋白結(jié)合，導(dǎo)致微管難以延長，VDS與NVB通常是治療兒童急性淋巴白血病、急性粒細(xì)胞白血病的特效藥，與順鉑、甲氨蝶呤聯(lián)合治療泌尿道上皮癌效果顯著，毒副作用小。近年，VBA的 E 環(huán)和D 環(huán)的構(gòu)效關(guān)系研究成為研究熱點(diǎn)，順式和反式6,6-DE環(huán)系化合物的合成，有效地增強(qiáng)了VBA的抗腫瘤活性，其D 環(huán)和E 環(huán)的結(jié)合位點(diǎn)、結(jié)合位點(diǎn)附近氨基酸的相互作用有望指導(dǎo)開發(fā)毒性更小、代謝更好、活性更高的VBA類似物[36-37]。

8 粉防己堿

粉防己堿（tetrandrine，Tet）為防己科植物石蟾蜍根的主要活性成分，為異喹啉類生物堿，又名漢防己甲素，分子式為 C38H42O6N2[38-39]。張靜等[40]研究發(fā)現(xiàn)，Tet作用人視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤后，隨著時(shí)間的增加，人視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞凋亡率明顯上升，48 h達(dá)峰值74.7 %；同時(shí)檢測人視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤中ROS的含量，與作用時(shí)間成正相關(guān)，可見腫瘤細(xì)胞凋亡與ROS含量的增加有關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Tet通過抑制人視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞PI3K/Akt信號通路引起細(xì)胞凋亡。Zhu等[41]研究發(fā)現(xiàn)Tet 可誘導(dǎo)膽囊癌細(xì)胞中相關(guān)蛋白的表達(dá)，從而促使腫瘤細(xì)胞凋亡。Tet也可激活骨肉瘤細(xì)胞中Caspase-3蛋白，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[42]。

9 結(jié)語

多年來在植物中發(fā)現(xiàn)了多種抗腫瘤活性物質(zhì)，其特點(diǎn)是作用廣泛、選擇性強(qiáng)、高效、特異性強(qiáng)、低毒。大量研究表明，生物堿類化合物可影響腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化和凋亡、干擾細(xì)胞周期的DNA合成階段或有絲分裂階段、抑制腫瘤耐藥等，同時(shí)還可減低放化療產(chǎn)生的不良反應(yīng)，提高機(jī)體免疫功能等，具有廣闊的開發(fā)前景。但目前的研究中沒有確切指出生物堿抗腫瘤的作用機(jī)制，進(jìn)一步探明生物堿的抗腫瘤機(jī)制，將為今后從天然藥物中篩選更具針對性和有效性的抗腫瘤藥物提供理論支持，對基因水平探討其抗腫瘤機(jī)制具有較大的指導(dǎo)作用。