天然5-脂氧合酶抑制劑的研究進(jìn)展

鄭花嬋，賀依依，何 苗，徐 虹，宋小妹，鄧 翀，張化為，王 薇，姜 祎*

1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，咸陽 712046；2.陜西省中藥基礎(chǔ)與新藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，咸陽 712046

5-脂氧合酶（5-lipoxygenase，5-LOX）存在于人體各種組織和細(xì)胞中，參與細(xì)胞代謝，與人體中的多種疾病密切相關(guān)［1］。5-LOX 是一種非血紅素鐵蛋白多功能氧化酶，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)炎癥因子刺激機(jī)體時，細(xì)胞質(zhì)胞漿型磷脂酶A2被激活，促進(jìn)膜磷脂釋放出花生四烯酸（Arachidonate，AA），5-LOX 酶催化AA 生成白三烯A4（Leukortienes A4，LTA4），白三烯是強(qiáng)烈的白細(xì)胞激活劑和與許多常見疾病直接相關(guān)的重要炎癥介質(zhì)［2-3］。尋找高效、低毒、天然的5-LOX 酶抑制劑能為卵巢疾病、心臟疾病、腎臟疾病及肺病等的治療提供新思路，為新藥的研發(fā)提供先導(dǎo)化合物。

1 5-LOX與疾病的關(guān)系

5-LOX 是炎癥反應(yīng)的主要參與者，它促進(jìn)腫瘤血管生成、腫瘤細(xì)胞侵襲、細(xì)胞增殖和凋亡途徑的破壞，5-LOX 已成為腫瘤治療的靶標(biāo)［4］。5-LOX 產(chǎn)物，例如5-羥過氧化二十碳四烯酸 （5-hydroperoxy-6，8，11，14-eicosatetraenoic acid，5-HPETE）、5-羥 基 二 十 碳 四 烯 酸（5-hydroxyeicosatetraenoic acid，5-HETE）、LTA4等具有致癌作用，在動物研究中，多種5-LOX 產(chǎn)物與腫瘤發(fā)生相關(guān)，花生四烯酸與5-LOX 酶結(jié)合產(chǎn)生的白三烯（LTs）在腫瘤組織中的表達(dá)水平高于正常組織［5-6］。此外，5-LOX 過表達(dá)對卵巢組織、腦組織、心組織及腎組織等都有一定損害。

1.1 卵巢組織中5-LOX 表達(dá)與疾病的關(guān)系

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)中常見的惡性腫瘤，5-LOX 的過度表達(dá)在卵巢瘤的發(fā)生、生長、侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要作用［7-8］。錢曉丹［9］采用免疫組化方法檢測5-LOX 在卵巢上皮性腫瘤組織中的表達(dá)，與正常對照組卵巢上皮腫瘤組織中5-LOX 的表達(dá)對比發(fā)現(xiàn)，其在良性卵巢組織中呈弱表達(dá)，但在上皮卵巢腫瘤組織和惡性卵巢腫瘤組織中明顯過度表達(dá)，此外，在大鼠卵巢癌誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)中也得到了類似的結(jié)果，表明5-LOX 的表達(dá)可能與癌細(xì)胞的分化、增殖、惡性侵襲及卵巢癌的發(fā)生有關(guān)。

劉慧等［10］在缺氧環(huán)境下檢測卵巢癌組織中5-LOX 與缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）抗體的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5-LOX 與HIF-1α抗體的表達(dá)具有明顯的正相關(guān)性，因此5-LOX 可作為治療卵巢癌的潛在靶點(diǎn)，為卵巢癌的發(fā)病機(jī)制、診斷和治療提供新的思路與方法。

1.2 腦組織中5-LOX 表達(dá)與疾病的關(guān)系

腦膠質(zhì)瘤是成人最常見的腦腫瘤，5-LOX 的過度表達(dá)與腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖、凋亡和血管再生顯著相關(guān)［11-12］。MANTOVANI A 等［13］采用免疫組織化學(xué)方法檢測5-LOX在各種類型的腦腫瘤中的表達(dá)，結(jié)果表明，5-LOX 在腦膜瘤、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、星形細(xì)胞瘤、轉(zhuǎn)移性腦腫瘤細(xì)胞和外胚層神經(jīng)上皮細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核或核膜中均有高表達(dá)，5-LOX 已被證明在人的生長發(fā)育中起重要作用，5-LOX 抑制劑的應(yīng)用可能抑制癌細(xì)胞的增殖。

5-LOX 參與阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）的病理生理過程［14］。抑制5-LOX 可減少β淀粉樣蛋白沉積、蛋白磷酸化、減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)突觸功能及改善AD 的認(rèn)知功能。黃茂葵等［15］研究大鼠外科腦損傷模型采用右側(cè)額葉切除法建立外科腦損傷（SBI）模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腦損傷后，5-LOX 高表達(dá)于損傷區(qū)周圍神經(jīng)元，這加重了腦損傷，表明5-LOX 在加重腦損傷中起著促進(jìn)作用。

1.3 心臟中5-LOX 表達(dá)與疾病的關(guān)系

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是冠心病的主要病理基礎(chǔ)，炎癥是AS發(fā)生發(fā)展的一個關(guān)鍵致病因素［16］。5-LOX催化AA 產(chǎn)生的5-HETE代謝物在炎癥細(xì)胞的功能中起主要作用。因此，5-LOX 的過表達(dá)可能是冠心病發(fā)病機(jī)制中的一個重要因素。在AS的研究中，CIPOLLONE F 等［17］研究發(fā)現(xiàn)，冠心病患者血管斑塊中5-LOX 的表達(dá)水平顯著高于健康人。BACK M 等［18］在體外培養(yǎng)人冠狀動脈平滑肌細(xì)胞時，發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞白三烯B4（LTB4）可促使人冠狀動脈平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，加快冠狀動脈粥樣硬化的形成，這提示5-LOX可能促進(jìn)AS的形成。

血管壁炎癥是冠狀動脈血管壁斑塊破裂的重要誘因，繼而導(dǎo)致冠脈血栓的形成和心肌細(xì)胞缺血性壞死［19-20］。此外，5-LOX 基因的單倍型A（Hap A）或單倍型B（HapB）與心肌梗死的發(fā)生有關(guān)［21］。

1.4 腎組織中5-LOX 表達(dá)與疾病的關(guān)系

腎細(xì)胞癌（renal cell carcinoma，RCC）是泌尿系統(tǒng)的常見腫瘤，發(fā)病率高，早期診斷困難，預(yù)后差［22］。5-LOX 的過度表達(dá)會加重RCC的發(fā)展。王彥彬等［23］應(yīng)用免疫組化方法檢測5-LOX 在RCC 和正常腎組織中的表達(dá)及RCC 微血管密度，結(jié)果表明，RCC 組織中5-LOX 的陽性表達(dá)率高于正常腎組織，因此，抑制5-LOX 的過度表達(dá)可能是RCC 治療腫瘤組織生長的新途徑。

1.5 肺組織中5-LOX 表達(dá)與疾病的關(guān)系

肺癌是嚴(yán)重影響人類健康的惡性腫瘤，在與肺癌發(fā)生相關(guān)的諸多因素中，5-LOX 越來越受到重視。張金標(biāo)［24］在研究肺癌及其影響因素的過程中發(fā)現(xiàn)，毛狀樣蛋白-1在肺癌組織中的表達(dá)高于正常組織，毛狀樣蛋白-1上調(diào)5-LOX 的表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致5-LOX 下游產(chǎn)物5-HETE 和LTB4的增加，從而促進(jìn)肺癌的發(fā)生、發(fā)展，這提示5-LOX 的過度表達(dá)可能在肺癌發(fā)病中起促進(jìn)作用。AVIS I M 等［25］利用免疫組織化學(xué)法在肺癌標(biāo)本中檢測到了5-LOX 蛋白的高表達(dá)，驗(yàn)證了5-LOX 的高表達(dá)可能促進(jìn)肺癌的發(fā)生。

1.6 其他組織中5-LOX 表達(dá)與疾病的關(guān)系

5-LOX 還與多種其他組織腫瘤的出現(xiàn)、發(fā)展和轉(zhuǎn)移有關(guān)。5-LOX 在肝癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、膀胱腫瘤和胃癌的細(xì)胞系中的表達(dá)增加［26］。張強(qiáng)［27］用不同濃度5-LOX 抑制劑體外培養(yǎng)人肝癌Hep G2細(xì)胞，檢測5-LOX 抑制劑對細(xì)胞遷移和細(xì)胞侵襲的抑制作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，5-LOX 抑制劑組的劃痕愈合率明顯低于空白對照組，且隨著5-LOX 濃度的增加，劃痕愈合率的趨勢逐漸降低。隨著5-LOX 抑制劑濃度的增加，5-LOX 抑制劑對人肝癌HepG2 細(xì)胞的抑制率逐漸增加，說明5-LOX 抑制劑可以抑制人肝癌細(xì)胞系Hep G2 遷移及侵襲。衷燦梅等［28］用免疫組織化學(xué)法檢測胃癌組織及癌旁組織中5-LOX 的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)5-LOX 在胃癌組織中的陽性表達(dá)率為54.8%，高于相應(yīng)的癌旁組織。這提示5-LOX 在胃癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

2 天然5-LOX抑制劑

2.1 黃酮類化合物

黃酮類化合物具有廣泛的藥理和生物活性［29］。側(cè)柏總黃酮對5-LOX 的活性有強(qiáng)烈的抑制作用，側(cè)柏葉的乙醇提取物對LTB4及5-羥二十碳四烯酸（5-HETE）的生物合成有強(qiáng)烈的抑制作用，表明側(cè)柏葉可能是通過抑制5-LOX 的活性發(fā)揮作用［30-32］。

康愿濤等［33］研究了射干中的單體成分包括野鳶尾苷、野鳶尾黃素及次野鳶尾黃素等對5-LOX 活性的影響，結(jié)果表明，各單體成分對5-LOX 均有一定的抑制作用，其中野鳶尾黃素具有良好的抑制活性，抑制率接近100%。李博［34］應(yīng)用超濾液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)篩選紅壤土茯苓乙酸乙酯提取物中抑制5-LOX 的活性成分，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇與5-LOX 結(jié)合率高，結(jié)合常數(shù)高達(dá)59.53%，說明白藜蘆醇對5-LOX 具有較好的抑制作用。

2.2 香豆素類

香豆素具有鎮(zhèn)痛抗炎、抗艾滋病、抗氧化、抗凝血及抗心律失常作用，它的抗腫瘤作用也逐漸被發(fā)掘［35-36］。中藥白芷中的有效成分異歐前胡素可有效抑制環(huán)氧合酶-1（COX-1）、環(huán)氧合酶-2（COX-2）及5-LOX 活性［37］。ABAD M J等［38］研究了Cachrys trifida中歐前胡素、異歐前胡素對巨噬細(xì)胞功能的影響，發(fā)現(xiàn)2種化合物濃度＞15 mol·L－1時即可抑制5-LOX 的活性。

2.3 生物堿類

生物堿具有抗腫瘤、抗菌消炎、抗病毒、抗心律失常、鎮(zhèn)痛和解痙等生物活性［39-40］。5-LOX 代謝途徑與COX-2之間存在顯著的代償機(jī)制，COX 的過度抑制會增加體內(nèi)白三烯的生物合成［41-42］。吳茱萸堿和吳茱萸次堿可以抑制細(xì)胞中5-LOX的活性［43］。LEE S K 等［44］研究發(fā)現(xiàn)，菘藍(lán)提取色胺酮（吲哚類生物堿）對細(xì)胞和非細(xì)胞體系中COX-2、5-LOX 均有一定的抑制效應(yīng)。

2.4 萜類

萜類化合物具有保肝、利膽、降血糖血脂、抗炎及鎮(zhèn)痛的生理活性［45-46］。MOON T C 等［47］從落新 婦 根中 分 離 得 到三萜類化合物astilbic acid，體外活性測試表明，astilbic acid可以抑制骨髓單個核細(xì)胞LTC4生成，從而達(dá)到抑制5-LOX 的目的。VIJAYA N V 等［48］從假馬齒莧［Bacopa monnieri（L.）Wettst］中分離出假馬齒莧皂苷?；钚詫?shí)驗(yàn)表明，乙醇提物、乙酸乙酯組分和假馬齒莧皂素能顯著抑制小鼠單核細(xì)胞模型中5-LOX、15-脂氧合酶（15-LOX）和COX-2活性，抑制脂氧合酶（COX）及環(huán)氧合酶（LOX），下調(diào)腫瘤壞死因子-α（TNF-α），并發(fā)揮抗炎作用。

大鼠腹膜白細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)證明，從菲律賓假澤蘭（M.cordatavar.Indica Kitam）中分離出的藤薇甘菊內(nèi)酯呈劑量依賴地抑制5-LOX 的代謝產(chǎn)物L(fēng)TB4和5-HETE 的生成［49］。吳深寶等［50］探討雷公藤內(nèi)酯醇在胰腺癌細(xì)胞中5-LOX 蛋白的表達(dá)及對癌細(xì)胞生長的影響中發(fā)現(xiàn)，胰腺癌細(xì)胞株中會表達(dá)5-LOXm RNA，而正常胰腺導(dǎo)管細(xì)胞不表達(dá)，同時證實(shí)胰腺癌細(xì)胞有5-LOX 蛋白的表達(dá)，且導(dǎo)管癌細(xì)胞分化越好，5-LOX 蛋白表達(dá)越強(qiáng)。這表明雷公藤內(nèi)酯醇會抑制5-LOX 蛋白的表達(dá)。

2.5 酚酸類

酚類化合物可抑制白血病細(xì)胞的生長，其抗增殖作用與常規(guī)抗癌因子相當(dāng)或優(yōu)于常規(guī)抗癌因子［51］。厚樸酚可能抑制大鼠中性粒白細(xì)胞中LTB4和5-HETE 產(chǎn)物的生物合成。白細(xì)胞中的LTB4和5-HETE 生物合成量越多，5-LOX 的活性就越大。研究證明，厚樸酚可能會抑制中性粒白細(xì)胞5-LOX 活 性［52］。

宋亞玲等［53］采用脂多糖誘導(dǎo)的小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7炎癥反應(yīng)模型研究了金銀花中的酚酸類成分，并刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α和白細(xì)胞介素-6（IL-6），達(dá)到抑制5-LOX 的目的。

去甲二氫愈創(chuàng)木酸代謝（nordihydroguaiaretic acid，NDGA）可以通過5-LOX 代謝途徑抑制花生四烯酸代謝，是一種有效的5-LOX 抑制劑，可抑制多種類型的腫瘤細(xì)胞，包括惡性膠質(zhì)瘤、胰腺癌、胃癌、宮頸癌、肺癌和其他腫瘤細(xì)胞的增殖，并引起其凋亡［54-55］。

2.6 醌類

醌類化合物具有抗腫瘤、抗炎及抗病毒等多種生物活性［56-57］。在大鼠胸腔注射白細(xì)胞懸液進(jìn)行紫草素體外活性測試實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，紫草素對LTB4和5HETH 生物合成的抑制率在一定濃度范圍內(nèi)的劑量效應(yīng)關(guān)系呈正相關(guān)，表明紫草素對5-LOX 具 有抑制作用［58］。

2.7 揮發(fā)油

揮發(fā)油主要來源于芳香中藥。在抗菌和抗病毒藥物的研究和開發(fā)中具有較大的潛力和優(yōu)勢［59］。

當(dāng)歸揮發(fā)油藁本內(nèi)酯對5-LOX 有一定的抑制作用，當(dāng)歸揮發(fā)油通過抑制5-LOX 的活性，抑制LTB4的生成從而減弱炎癥反應(yīng)，這表明揮發(fā)油能抑制5-LOX 的活性［60］。

2.8 多糖類

多糖在抗腫瘤、抗炎、抗病毒等方面具有生物活性［61-62］。衛(wèi)智權(quán)等［63］研究了芒果苷對脂多糖誘導(dǎo)的慢性炎癥中COX-1／COX-2和5-LOX 的抑制作用。采用酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）檢測白細(xì)胞中COX-1／COX-2 和5-LOX 的基因表達(dá)。結(jié)果顯示，高劑量和中劑量芒果苷組白細(xì)胞中的COX-2和5-LOX 水平和基因表達(dá)降低。即芒果苷對脂多糖引起的慢性炎癥中COX-1、COX-2與5-LOX 的表達(dá)均有抑制作用。

3 展望

現(xiàn)代科技的發(fā)展和多學(xué)科多領(lǐng)域的優(yōu)勢互補(bǔ)，使天然5-LOX 抑制劑對于疾病的防治具有廣闊的前景。在疾病治療中，中藥因成分復(fù)雜、劑量難以控制和作用機(jī)制不明確等原因，應(yīng)用受到限制。5-LOX 研究的深度更側(cè)重于其在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用。未來我們不僅要加強(qiáng)對人體組織中5-LOX的表達(dá)與疾病關(guān)系及其作用機(jī)制的研究，還要開發(fā)和研究5-LOX 抑制劑與其他酶類聯(lián)合的抑制劑，為加強(qiáng)治療、預(yù)防相關(guān)疾病、減少相關(guān)疾病的發(fā)生提供更多新思路。我國有豐富的植物類中藥資源，種類繁多，種群具有多樣性，應(yīng)用歷史悠久，在中華民族的繁衍過程中起到不可或缺的作用。在中醫(yī)藥整體辨證施治的理論指導(dǎo)下，根據(jù)中藥及其臨床應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，選擇與5-LOX 相關(guān)疾病的處方和試驗(yàn)方，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段篩選處方和試驗(yàn)方或單味中藥中的活性成分進(jìn)行系統(tǒng)研究，如篩選活性部位、活性單體化合物，或在活性單體化合物的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾或類似物的合成以獲得新化合物，并結(jié)合體內(nèi)外活性實(shí)驗(yàn)，尋找高效的5-LOX 抑制劑，進(jìn)一步開發(fā)藥物，促進(jìn)中醫(yī)藥的發(fā)展。