核桃青皮活性成分胡桃醌抗腫瘤作用研究進(jìn)展

孫 卉，何志貴， 師俊玲

（1.桂林旅游學(xué)院休閑與健康學(xué)院，廣西桂林 541006；2.西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院，陜西西安 710072）

核桃（Juglans regia L）是世界上消費(fèi)最廣泛的堅(jiān)果之一，與榛子、杏仁和開心果并稱為“世界四大堅(jiān)果”[1]。近年來，世界核桃產(chǎn)量保持穩(wěn)定增長態(tài)勢(shì)，2017 年全球核桃產(chǎn)量達(dá)到764.76 萬t，我國核桃（干果）產(chǎn)量約384.55 萬t，位居世界第一。核桃青皮，又稱青龍衣，是核桃加工生產(chǎn)過程中的主要副產(chǎn)品，每年產(chǎn)生的核桃青皮超過100 萬t。青龍衣始載于《開寶本草》，在我國有很長的藥用歷史，現(xiàn)代科學(xué)研究表明其含有萘醌類、酚酸類、黃酮類、多糖類、萜類、烷類等豐富的生物活性成分，具有抗腫瘤、抗氧化、抑菌、消炎等多種生理功能[2]。萘醌類是核桃青皮中分離得到的主要活性成分，其中胡桃醌及其衍生物具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性[3]。對(duì)國內(nèi)外近年來關(guān)于核桃青皮胡桃醌及其衍生物的分離提取及其抗腫瘤作用機(jī)制的研究進(jìn)行綜述，以期為胡桃醌的科學(xué)研究及信息交流提供參考依據(jù)，為胡桃醌的深入研究和抗癌新藥的研發(fā)提供參考。

1 胡桃醌及其衍生物的抗腫瘤活性

胡桃醌（Juglone，5-hydroxy-1,4-napthoquinone）是胡桃屬植物中的有效成分，常見的衍生物有3-羧基-5-羥基-1,4-萘醌（3-carboxyl-5-hyroxy-1,4-naphthoquinone）、2-羧基-5-羥基-1,4-萘醌（2-carboxyl-5-hyroxy-1,4-naphthoquinone）、2-（1-羥乙基）-5-羥基-1,4-萘醌（2-(1-hydroxyethyl)-5-hyroxy-1,4-naphthoquinone）、2,3-二甲基-5-羥基-1,4-萘醌（2,3-dimethyl-5-hyroxy-1,4-naphthoquinone）、2,3-二氫-5-羥基-2-甲基-1,4-萘醌（2,3-dihydro-5-hydroxy-2-methyl-1,4-naphthoquinone）、2,3-二氫-5-羥基-1,4-萘醌（2,3-dihydro-5-hydroxy-1,4-naphthoquinone）、2,5-二羥基-1,4-萘醌（2,5-dihydroxy-1,4-naphthoquinone）、3,5-二羥基-1,4-萘醌（3,5-dihydroxy-1,4-naphthoquinone）、5-甲氧基-1,4-萘醌（5-methoxy-1,4-naphthoquinone）、5,8-二羥基-1,4-萘醌（5,8-dihydroxy-1,4-naphthoquinone）、5-羥基-3-甲基-1,4-萘醌（5-hydroxy-3-methyl-1,4-naphthoquinone）、1,3-二氫-5-羥基-2-甲基-1,4-萘醌（1,3-dihydro-5-hydroxy-2-methyl-1,4-naphthoquinone）、5-羥基-2-甲基-1,4-萘 醌（5-hydroxy-2-methy-1,4-naphthoquin one）、2-甲氧基胡桃醌（2-methoxyjuglone）、3-甲氧基胡桃醌（3-methoxyjuglone）、3-乙氧基胡桃醌（3-ethoxyjuglone）、2-乙氧基胡桃醌（2-ethoxyjuglone）、5-羥基-3-甲氧基-7-甲基-1,4-萘醌（5-hydroxy-3-methoxy-7-methy-1,4-naphthoquinone）、β-氫化胡桃醌（β-hydrojuglone）、α-氫化胡桃醌（α-hydrojuglone）等。胡桃醌及其衍生物對(duì)多種類型的腫瘤細(xì)胞具有抗腫瘤活性，表1 總結(jié)了部分胡桃醌及其衍生物的分子結(jié)構(gòu)及其抗腫瘤活性[4-13]。

從核桃青皮中分離得到的胡桃醌及其衍生物和抗腫瘤活性見表1。

表1 從核桃青皮中分離得到的胡桃醌及其衍生物和抗腫瘤活性

（續(xù)表1）

2 胡桃醌的抗腫瘤作用機(jī)制

2.1 抑制腫瘤細(xì)胞生長和增殖

肽基脯氨酰異構(gòu)酶Pin1 在惡性腫瘤的形成中起著重要作用，其通過表達(dá)可誘導(dǎo)多種致癌因子和生長激活因子表達(dá)，阻礙多種腫瘤抑制因子或生長抑制劑，引起細(xì)胞增殖[14]。胡桃醌是一種Pin1 抑制劑，能夠通過抑制Pin1 的表達(dá)抑制人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U251、乳腺癌細(xì)胞MCF7Adr、前列腺癌細(xì)胞LNCaP 和DU145 的增殖[15-17]。人類乳頭瘤病毒（HPV）能夠?qū)е录?xì)胞增殖異常，Zhao X Y 等人[18]研究發(fā)現(xiàn)20 μmol/L胡桃醌能抑制帶有HPV 的宮頸癌細(xì)胞HeLa、Caski和C33A 細(xì)胞增殖。通過檢測發(fā)現(xiàn)其Pin1 基因表達(dá)下調(diào)，并通過毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)突變（ATM）信號(hào)通路顯著調(diào)控DNA 損傷誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯于G2/M 期。胡桃醌還能夠提高細(xì)胞周期進(jìn)展抑制劑p53 和p16 的表達(dá)，p53 和p16 的表達(dá)又抑制了pRb的磷酸化，從而阻止細(xì)胞進(jìn)入S 期[19]。Fang F 等人[11]研究發(fā)現(xiàn)胡桃醌能夠抑制卵巢癌SKOV3 細(xì)胞增殖，其處理24 h 后IC50為30.13 μmol/L，同時(shí)可以將SKOV3 細(xì)胞周期阻滯在G0/G1 期，主要作用機(jī)制是使細(xì)胞周期蛋白D1 失活。因此，胡桃醌可以通過抑制Pin1、HPV 的表達(dá)，通過ATM 信號(hào)通路調(diào)控DNA 損傷，使細(xì)胞周期蛋白D1 失活等作用抑制腫瘤細(xì)胞生長和增殖。

2.2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡的主要途徑有2 條，一個(gè)是通過細(xì)胞表面死亡受體介導(dǎo)激活caspase-8 的外源性途徑；另一個(gè)是依賴于各種細(xì)胞應(yīng)激刺激，導(dǎo)致Bcl-2 家族成員比例的改變，引起細(xì)胞色素C（Cyt C）、線粒體蛋白（Smac）和凋亡蛋白酶激活因子-1 (Apaf-1)的釋放，從而激活caspase-9,3 的內(nèi)源性途徑。Ji Y B 等人[20]使用20 μmol/L 胡桃醌處理人胃癌SGC-7901 細(xì)胞24 h 后發(fā)現(xiàn)活性氧（ROS）水平顯著上升、Bax表達(dá)上調(diào)、Bcl-2 表達(dá)下調(diào)，線粒體膜電位（△Ψm）由95%降低到36%，細(xì)胞色素C（Cyt C）的釋放由6.9%上升到29%，caspase-3 表達(dá)由2.73 個(gè)單位上升至10.44 個(gè)單位，細(xì)胞凋亡率升高。Xu H L 等人[21-22]證明胡桃醌可以通過線粒體途徑，觸發(fā)ROS 介導(dǎo)細(xì)胞凋亡。胡桃醌處理可引起B(yǎng)ax/ Bcl-2 上調(diào)，線粒體外膜透化、降低線粒體膜電位、ROS 顯著上升、谷胱甘肽（GSH）含量下降，促凋亡因子caspase-9、caspase-3、Cyt C、Smac 和Apaf-1 釋放引起HL-60細(xì)胞凋亡。當(dāng)加入抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸（NAC）時(shí)核桃醌誘導(dǎo)的程序性細(xì)胞死亡被抑制，該通路上的關(guān)鍵蛋白表達(dá)降低。同樣的作用機(jī)制在人胃癌細(xì)胞SGC-7901[23]、膀胱癌細(xì)胞T24[24]和卵巢癌細(xì)胞SKOV3[11]中也被證實(shí)。因此，胡桃醌可以通過激活caspases 和線粒體膜功能障礙誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

2.3 抑制腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲

胡桃醌能夠抑制腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲。癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與細(xì)胞的遷移、侵襲能力有關(guān),也是患者發(fā)生死亡和預(yù)后不良的主要原因[25]。細(xì)胞脫離腫瘤微環(huán)境，細(xì)胞外基質(zhì)的侵蝕，以及遠(yuǎn)端位置的重新定位，都是腫瘤轉(zhuǎn)移的過程。上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換（Epithelial to mesenchymal transition，EMT）可使上皮細(xì)胞分化為間充質(zhì)細(xì)胞，賦予了癌細(xì)胞遷移和侵襲的能力[26]。核桃醌通過Akt/GSK-3β/Snail 通路上調(diào)上皮標(biāo)志物E-鈣黏蛋白（E-cadherin）的表達(dá)，同時(shí)降低間質(zhì)標(biāo)記物N-鈣黏蛋白(N-cadherin)和波形蛋白（vimentin）的表達(dá)，從而降低前列腺癌細(xì)胞LNCaP和LNCaP-AI 的侵襲能力[7]。

MMP-2/MMP-9 是基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)家族成員，在宮頸癌、胃癌等多種癌癥中均參與腫瘤遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移，其激活或表達(dá)的增加標(biāo)志著腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。血管生成是細(xì)胞遷移的另一個(gè)關(guān)鍵步驟，受血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的調(diào)控，而VEGF-A表達(dá)增加會(huì)上調(diào)Phactr-1 基因的表達(dá)。胰腺癌細(xì)胞BxPC-3 和PANC-1 經(jīng)20 μmol/L 胡桃醌處理24 h 后細(xì)胞黏附性分別降低66%和75%，遷移率分別減少69.5%和80.0%，MMP-2、MMP-9 和Phactr-1 基因的表達(dá)顯著降低[10]。

胡桃醌處理24 h 卵巢癌細(xì)胞SKOV3 后其MMP-2基因表達(dá)顯著下降，細(xì)胞侵襲性受到顯著抑制[11]。

3 結(jié)語

胡桃醌在體外能夠通過抑制腫瘤細(xì)胞生長和增殖、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲等機(jī)制發(fā)揮抗腫瘤作用。多項(xiàng)體內(nèi)試驗(yàn)同樣證實(shí)胡桃醌具有抗腫瘤活性，胡桃醌（40 μg/mice）明顯抑制了荷瘤小鼠上腫瘤的生長[17]，胡桃醌（1 mg/kg）提升了荷瘤小鼠氧化應(yīng)激標(biāo)志物的表達(dá)，Bax/Bcl-2比值升高，引起了小鼠體內(nèi)腫瘤細(xì)胞的凋亡，延長了患有埃爾利希-腹水癌小鼠的生存時(shí)間[19，27]。同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)抗壞血酸能夠通過激活包括FOXO家族成員在內(nèi)的ROS 反應(yīng)因子，增強(qiáng)胡桃醌的細(xì)胞毒性作用[28]。胡桃醌聯(lián)合抗壞血酸對(duì)體外MCF-7 細(xì)胞和小鼠埃利希-腹水瘤具有顯著的抗腫瘤作用，DNA 損傷、腫瘤細(xì)胞氧化應(yīng)激水平和Bax/Bcl2 比值較胡桃醌單獨(dú)處理顯著提升，荷瘤小鼠生存時(shí)間延長[19，27-28]。

胡桃醌抗腫瘤活性很強(qiáng)，但也是核桃青皮的主要毒性成分，制約了其在臨床上的實(shí)際應(yīng)用。如何在發(fā)揮抑癌作用的同時(shí)又減少對(duì)正常細(xì)胞的毒性，Duraipandy N 等人[29]采用現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)納米技術(shù)將胡桃醌與納米銀粒子偶聯(lián)，降低了其對(duì)正常細(xì)胞的毒性，提高了藥物靶向性，特異性地抑制了癌細(xì)胞的增殖。

綜上所述，胡桃醌是一種具有顯著抗腫瘤活性的生物活性物質(zhì)，極具研究價(jià)值，如何通過結(jié)構(gòu)修飾增強(qiáng)胡桃醌作用靶向性、降低胡桃醌的毒性，或者通過聯(lián)合用藥提高胡桃醌的抗癌效果，對(duì)研制胡桃醌抗癌新藥具有重要意義。