五環(huán)三萜類化合物抗腫瘤作用的研究進展

張 園，張信文*，陳光英

（1.海南師范大學 生命科學學院，海南 ?？?571158；2.海南省熱帶藥用植物化學重點實驗室，海南 海口 571158）

五環(huán)三萜類化合物抗腫瘤作用的研究進展

張 園1，張信文1*，陳光英2

（1.海南師范大學 生命科學學院，海南 海口 571158；2.海南省熱帶藥用植物化學重點實驗室，海南 ?？?571158）

五環(huán)三萜類化合物(Pentacyclic Triterpenoids)是一類分布廣泛的天然活性物質，分為齊墩果烷（Oleanane）型、烏蘇烷（Ursane）型、羽扇豆烷（Lupane）型和木栓烷（Friede-lane）型四大類型，其抗腫瘤活性一直是國內外研究的熱點.本文總結了近幾年來國內外關于這四類化合物抗腫瘤活性和抗腫瘤機制的研究情況.

五環(huán)三萜化合物；抗腫瘤作用

惡性腫瘤是目前危害人類健康的主要疾病之一.化學藥物雖然對癌癥療效顯著，但存在較大的毒副作用，相比之下天然抗癌藥物就體現(xiàn)出了療效好和毒副作用低的優(yōu)勢.五環(huán)三萜類化合物（Pen?tacyclic Triterpenoids）是一類廣泛存在于天然植物的三萜類化合物，是植物內產生的次級代謝產物，具有較強的生物活性，包括抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、護肝、抗心律失常、免疫調節(jié)、調節(jié)血糖和降血壓等方面的功效[1].其中抗腫瘤活性的研究是個熱點，近年來關于五環(huán)三萜類化合物抗腫瘤作用及其作用機理的研究屢見不鮮，而且越來越受到國內外學者的關注.本文將從不同類型五環(huán)三萜抗腫瘤活性和作用機理來綜述近幾年來國內外學者對五環(huán)三萜類化合物抗腫瘤的研究.

五環(huán)三萜類化合物按結構的不同，主要分為四大類型，分別是齊墩果烷（Oleanane）型、烏蘇烷（Ursane）型、羽扇豆烷（Lupane）型和木栓烷（Frie?de-lane）型.齊墩果烷型的代表物為齊墩果酸（ole?anolic acid，OA）和甘草酸（glycyrrhizic acid，GA）；烏蘇烷型的代表物為烏蘇酸，又名熊果酸（ursolic ac?id，UA）；羽扇豆烷型的代表物為樺木酸（betulinic acid，BA）、2,3-羥基白樺酸（2,3-Hydroxybetulinic acid）.木栓烷型的代表物為南蛇藤素[2].本文對近幾年四類五環(huán)三萜化合物抗腫瘤的研究分別進行介紹.

1 齊墩果烷型五環(huán)三萜化合物的抗腫瘤研究

齊墩果酸（OA）最早發(fā)現(xiàn)具有抗腫瘤活性是在1986年，Ohigashi.H[3]等發(fā)現(xiàn)OA對人淋巴瘤細胞株Raji具有一定的增殖抑制作用.之后關于OA抗腫瘤的研究逐步深入.Zhang[4]等對從女貞子中分離出的OA進行了抗腫瘤活性研究，發(fā)現(xiàn)OA對人白血病細胞HL60的增殖具有抑制作用，并呈時間劑量依賴性.同時發(fā)現(xiàn)OA會誘導HL60細胞發(fā)生凋亡，造成細胞周期阻滯在G1期和Sub-G1期.Western Blot分析，凋亡過程中caspase-9和caspase-3被激活，并伴隨ADP-核糖聚合酶（PARP）的裂解，說明女貞子的主要成分OA通過激活caspase-9和cas?pase-3，裂解ADP-核糖聚合酶（PARP）來對腫瘤細胞產生殺傷作用.Juan[5]等從橄欖果中分離出OA，并運用熒光技術研究了OA對人結腸癌細胞HT-29的增殖、壞死和凋亡率的影響.OA對HT-29細胞具有中度的增殖抑制活性，半數(shù)有效量EC50為160.6 μmol/L，中度細胞毒活性IC50≥250 μmol/L.

從阿斯蒂爾貝羊草根莖中分離出的3β-羥基-12-齊墩果烯-27-烏蘇酸（ATA）被發(fā)現(xiàn)具有抗腫瘤活性.ATA與齊墩果酸的結構非常相似，Sun[6]等發(fā)現(xiàn)ATA對人宮頸癌細胞HeLa具有較強的細胞毒作用，對HeLa細胞的增殖抑制呈現(xiàn)明顯的時間劑量依賴性；同時，ATA可以誘導的凋亡，20 μg/mL濃度處理細胞48 h后凋亡率為22.63±1.65%.具有典型的凋亡形態(tài)學特征，觀察到了DNA ladder，并且使細胞周期阻滯在G0/G1期，使Bax表達上調，Bcl-2的表達下調，線粒體膜電位ΔΨm下降.這說明，ATA通過線粒體途徑來誘導細胞凋亡.

Juan[5]等從橄欖果中分離出的山楂酸（maslinic acid，MA）也是一個齊墩果烷型的五環(huán)三萜，相比于OA，MA對人結腸癌細胞HT-29的增殖抑制活性較好，半數(shù)有效量EC50為101.2 μmol/L，并能激活凋亡蛋白酶caspase-3.共聚焦顯微鏡分析表明MA會促使細胞產生超氧陰離子自由基（ROS）.MA還誘導HT-29凋亡，可以檢測到細胞膜通透性增加和DNA片段化.

甘草酸（glycyrrhizic acid，GA）是豆科植物甘草中主要的活性成分，諸多研究表明甘草酸及其衍生物具有抗腫瘤活性.Ishiwata[7]等的研究表明雖然GA本身并不可以誘導T細胞的凋亡，卻可以促進Fas介導的凋亡小體的形成和DNA片段化.通過磷脂絲氨酸膜外翻實驗可以觀察到早期的細胞凋亡.Wu[8]等發(fā)現(xiàn)GA可以誘導人肝癌細胞SMMC-7221的凋亡（濃度為1.2 μmol/L的時候凋亡率為12%），對人肝癌細胞BEL-7402有增殖抑制作用卻沒有凋亡誘導作用.

2 烏蘇烷型五環(huán)三萜化合物的抗腫瘤研究

熊果酸（Ursolic acid，UA），又名烏索酸、烏蘇酸、α-香樹脂醇，是一種弱酸性五環(huán)三萜類化合物,是多種天然產物的功能成分.抗腫瘤活性是熊果酸最主要的藥理作用.張秋萍[9]等發(fā)現(xiàn)UA可以抑制人白血病細胞K562的體外增殖，并呈明顯的劑量依賴性，同時可以誘導K562細胞的凋亡.凋亡的機理可能與Bcl-2表達下調和Bax表達上調，凋亡蛋白酶caspase-3激活，BCR/ABL的酪氨酸激酶活性降低有關.E.Kassi[10]等發(fā)現(xiàn)UA對人體激素難治性前列腺癌細胞PC-3和雄激素敏感的前列腺癌細胞LNCaP細胞具有顯著的抑制活性，濃度55 μmol/L時會誘導PC-3細胞凋亡，45 μmol/L時誘導LN?CaP細胞凋亡.同時推測Bcl-2表達下調是UA誘導兩種前列腺癌細胞的可能的分子機制之一.Chen[11]等向BALB/C裸鼠皮下注入人食管癌細胞Eca-109建立細胞移植腫瘤模型，分組分別注射生理鹽水和不同濃度的UA，14 d后測瘤重，結果顯示UA可以明顯抑制人食管癌細胞Eca-109在小鼠體內的增長，并且具有濃度依賴性.用免疫組化的方法檢測了移植瘤中COX-2、Bax和Bcl-2蛋白的表達，結果顯示UA導致COX-2和Bcl-2的表達下調，Bax表達上調.邵敬偉[12]等從枇杷葉中分離出UA，發(fā)現(xiàn)UA可以誘導人肝癌細胞HepG2、人胃癌細胞MGC803、BGC823及人乳腺癌細胞M231的凋亡，還可以激活caspase-3.

3 羽扇豆烷型五環(huán)三萜化合物的抗腫瘤研究

羽扇豆烷型五環(huán)三萜化合物的代表主要是樺木酸（betulinic acid，BA），樺木酸分布于樺木屬植物及許多屬植物中.許多研究證實BA具有抗腫瘤作用.1995年美國國立癌癥研究所對2 500個植物提取物進行了系統(tǒng)的抗癌研究[13]，BA是一個強有力的抗黑色素瘤的化合物，其對黑色素瘤細胞系MEL-1（來自淋巴結），MEL-2（來自胸腔積液）和MEL-2（來自皮膚腫瘤）具有很強的細胞毒性，半數(shù)抑制率IC50范圍從0.5 mg/mL到4.8 mg/mL.并且能夠誘導細胞凋亡，流式檢測可以檢測到凋亡峰（sub-G1）.將黑色素瘤細胞系MEL-2注射到裸鼠皮下，腹腔注射BA檢測BA對MEL-2的抑瘤率，也取得了很明顯的效果.倪明宇[14]等通過建立小鼠體內荷S180肉瘤模型，測定BA的體內抑瘤率，發(fā)現(xiàn)BA對S180肉瘤有顯著的抑制作用.體外對人口腔上皮癌KB細胞的生長抑制呈劑量依賴性，半數(shù)抑制率IC50為11.6 μmol/L.通過原位末端標記的方法和流式細胞儀的檢測，發(fā)現(xiàn)BA可以誘導人口腔上皮癌KB細胞發(fā)生凋亡，線粒體膜電位下降，DNA合成能力降低.張秀娟[15]等的研究表明，BA可以提高H22荷瘤小鼠的生存時間，低劑量組125 mg/kg.d的療效與環(huán)磷酰胺組沒有顯著性差異，說明低劑量組BA在體內對H22瘤株的抑制效果與環(huán)磷酰胺相當.該小組還測定了腫瘤細胞膜Ca2+、Mg2+-ATP酶的活性，得出結果，與生理鹽水相比，BA中、低劑量組都能明顯升高腫瘤細胞鈣泵的活性.推測出BA的抗腫瘤機制可能是通過升高腫瘤細胞的鈣泵活性，使得腫瘤細胞中的微鈣濃度繼續(xù)降低，從而降低[Ca2+]發(fā)揮信號傳導機制而使細胞的正常生理功能降低而發(fā)生凋亡.

2,3-羥基白樺酸（23-Hydroxybetulinic acid）是BA的一個衍生物，關于它抗腫瘤活性的研究也越來越多.葉銀英[16]等指出，2,3-羥基樺木酸對體內接種B16黑色素瘤細胞的小樹腫瘤組織塊的生長有抑制作用，隨著藥物濃度的增加，組織塊重量減輕，說明重量的抑制率上升.2,3-羥基樺木酸作用于體內的B16黑色素瘤細胞，可造成細胞阻滯G0/G1期，最終導致細胞凋亡，起到抗腫瘤的作用.其后來的研究[17]表明2,3-羥基樺木酸在體外對人胃癌細胞SGC-7901、人卵巢癌細胞A0、人白血病細胞HL-60、人白血病細胞K562、人宮頸癌細胞HeLa及小鼠腹水瘤細胞S180的生長具有抑制作用.并可引起大量腫瘤細胞凋亡，并使細胞阻滯在某一生長期.蔣孟軍[18]等采用磺酰羅丹明B（SRB）法測定2,3-羥基樺木酸對人毛細血管內皮細胞（HMEC）增殖、遷移和血管生成的影響，發(fā)現(xiàn)2,3-羥基樺木酸體外可明顯抑制HMEC增殖（IC50為40.44 mg/L），遷移和小管的形成.用免疫組化染色法檢測HMEC中血小板-內皮細胞胞粘附分子CD31表達的變化，發(fā)現(xiàn)濃度為10 mg/L時，HMEC中的CD31的表達明顯降低.

4 木栓烷型五環(huán)三萜化合物的抗腫瘤研究

從雷公藤中分離純化的南蛇藤素，也叫雷公藤紅素，屬于木栓烷型的五環(huán)三萜.Zhou[19]等分別對南蛇藤素體內體外對人腦膠質瘤生長的影響及抗血管生成作用進行了研究，結果顯示南蛇藤素對人血管內皮細胞ECV-304的增殖有顯著的抑制作用，IC50為1.33 μg/mL在體內外抑制新生血管的作用呈劑量依賴性，濃度為0.2 μg/mL時能顯著抑制血管內皮細胞的遷移和新生血管的形成；每周5次連續(xù)4周給移植了人膠質瘤細胞SHG-44的小鼠皮下注射南蛇藤素，可顯著抑制膠質瘤的體積增大；進一步的免疫組織化學實驗表明，南蛇藤素也降低了人血管內皮生長因子抗體1和2（VEGFR-1和VEGFR-2）的表達.說明南蛇藤素具有抗人腦膠質瘤的活性，抗腫瘤機理可能是通過抑制腫瘤新生血管的生成.

綜上所述，對各個類型的五環(huán)三萜化合物抗腫瘤作用的研究主要通過體外對腫瘤細胞的增殖抑制作用研究，和對體內移植瘤的增長的研究.而五環(huán)三萜抗腫瘤作用的機理包括誘導細胞凋亡、阻礙細胞周期、抗腫瘤新生血管生成等藥物抗腫瘤的一般作用機理，其中關于五環(huán)三萜誘導腫瘤細胞凋亡的報道占主要.由此可見五環(huán)三萜類化合物存在很大的潛質進一步開發(fā)成高效而低毒的抗腫瘤藥物.但是由于五環(huán)三萜類化合物廣泛存在于各種植物中，種類繁多，所以對于其結構與療效間的關系并不是很明確，以后的研究應著重于五環(huán)三萜化合物的構效關系，明確了構效關系，才能真正有目的地、高效地開發(fā)具有最優(yōu)活性的五環(huán)三萜抗腫瘤藥物，同時還可以對現(xiàn)有的五環(huán)三萜化合物進行必要的結構修飾，將其修飾成最符合癌癥治療的高效、低毒的目標的抗癌藥物.

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Advances in Studies on Antitumor Activities of Pentacyclic Triterpenoids

ZHANG Yuan1，ZHANG Xinwen1＊，CHEN Guangying2
（1.College of Life Science,Hainan Normal University，Haikou571158，China；2.Key Lab of Tropical Pharmaceutical Herb Chemistry of Hainan province，Haikou571158，China）

Pentacyclic Triterpenoids,including Oleanane,Ursane,Lupane and Friede-lane type,are some active sub?stance widespread in the plant kingdom,and the antitumor activities of Pentacyclic Triterpenoids have always been hot research points at home and abroad.The paper summarized the studies on antitumor activities of Pentacyclic Triterpe?noids and the mechanism of their antitumor effects in recent years.

Pentacyclic Triterpenoids;antitumor activities

R 273

A

1674-4942（2011）01-0092-04

2010-11-27

國家自然科學基金項目（30860087）

*通訊作者

黃 瀾