番荔枝科中內酯類成分抗腫瘤作用的研究進展

楊海軍， 張 寧， 曾慶琪， 余啟平

國內外學者已從天然植物中提取并分離出活性較強的抗腫瘤藥物，如喜樹堿、鬼臼毒素、長春新堿、紫杉醇、三尖杉生物堿等，但臨床研究表明，患者長期使用以上抗腫瘤藥物，易產生多藥耐藥及嚴重不良反應。1982年Jolad等首先從番荔枝科的紫玉盤屬植物(Uvaria L.)分離出抗腫瘤活性很強的番荔枝內酯(Uvaricin)，體外實驗表明其具有抗白血病的活性，自此，番荔枝科成為繼紅豆杉(活性成分為紫杉醇)后研究的熱點。近些年來，番荔枝內酯以其獨特的作用機制和廣泛的生物活性被喻為“明日抗癌之星”。本文就番荔枝科中內酯類活性成分的來源、化學結構，抗腫瘤實驗研究，臨床應用及作用機制做系統的總結。

1 番荔枝科的概述

番荔枝(南美番荔枝家族)有130類2 300多種，中國有24個屬103個種和6個變種，荔枝在我國南方的廣東、廣西、海南、福建、臺灣和云南等省均有栽培;東南亞、南美國家及地區也廣泛分布。目前國內外學者已從番荔枝屬(Annona)、紫玉盤屬(Uvaria)、哥納香屬(Goniothalamus)、泡泡樹屬(Asimina)、卷團屬(Rollinia)、木瓣樹屬(Xylopia)、暗羅屬(Polyalthia)和阿蒂莫耶屬(Atemoya hort)等8個屬中共分離、鑒定出500余種番荔枝內酯化合物，他們分布在番荔枝科多種植物的根、樹皮、種子、葉子以及果實中。

2 番荔枝科中具抗腫瘤活性的內酯成分的化學結構

番荔枝科植物中具有抗腫瘤活性的內酯成分有2種:(1)番荔枝內酯。目前已報道有6種結構類型，即無四氫呋喃環型、單四氫呋喃環型、鄰雙四氫呋喃環型、間雙四氫呋喃環型、鄰三四氫呋喃環型、吡喃環型番荔枝內酯。結構差異主要在含氧官能團的數目、位置，碳氫鏈的長度，四氫呋喃個數，末端α、β、不飽和γ內酯的類型。(2)苯乙烯內酯類化合物。景洪哥納香樹皮中可分離到苯乙烯內酯isoaltholactone，goniodiol-7-monoacetate，leiocarpin A，goniodiol，而根中可分離到goniolactone F。

3 番荔枝內酯類成分的抗腫瘤的實驗研究

3.1 番荔枝內酯抗腫瘤作用及構效關系 動物體內外實驗研究已證實，番荔枝內酯具有治療肝癌、前列腺癌、胰腺癌、宮頸癌等作用［1-3］。Yuan 等［4］研究發現番荔枝內酯單體Annonacin對卵巢癌、宮頸癌、乳腺癌、膀胱癌、皮膚癌等多種腫瘤細胞均具有細胞毒作用。有報道稱番荔枝內酯中治療白血病活性最強的內酯是Bullatacin，按質量計算為紫杉醇作用的300 倍［2］。Queiroz等［5］證明番荔枝內酯 Squamocin及其衍生物對人表皮細胞、鼠淋巴白血病細胞體外有很強細胞毒作用。Hopp等［6］在觀察細胞毒作用的同時還觀察了番荔枝內酯對不同腫瘤細胞株的毒性選擇性，結果發現，番荔枝內酯單體Bullacin B對人肺癌細胞A-549，人乳腺癌細胞MCF-7的IC50值為10－7μg/mL，其作用強于阿霉素106倍;對人胰腺癌PACA-2細胞的IC50值為0.1 g/mL。而另一種單體Annoglacins A對人胰腺癌PACA-2細胞的IC50值為10－7μg/mL，是阿霉素作用的104倍，對人乳腺癌細胞MCF-7和人肺癌細胞A2549的IC50值分別為10－4μg/mL 和10－3μg/mL。

目前，番荔枝內酯構效關系可以概括為生物活性來自于末端不飽和內酯環，通過一定長度烷基鏈同另一個環狀官能團如四氫呋喃(THF)相連結。Alali等［7］認為番荔枝內酯的構效關系是:(1)抗腫瘤活性，鄰THF番荔枝內酯＞不相鄰THF番荔枝內酯＞單THF番荔枝內酯＞無環番荔枝內酯;(2)α、β、不飽和γ內酯結構是生物活性必需的;(3)分子結構中含羥基越多活性越強;(4)還原脂肪鏈羰基若連接羥基活性增強;(5)分子結構中羥基乙酰化活性降低。由于THF和不飽和內酯環間的碳鏈長度對于番荔枝內酯生物活性和對不同細胞的選擇至關重要，所以在某種程度上，烷基鏈是比內酯環和THF更重要的構效因子。盡管不飽和內酯環是多數番荔枝內酯的共同特征，但對烷基鏈的化學修飾較兩個功能環的變化更能明顯影響番荔枝內酯的生物活性。不飽和內酯環和四氫呋喃環之間的距離為13個碳原子的生物活性最強［8］。

3.2 番荔枝內酯逆轉腫瘤細胞多藥耐藥的作用多藥耐藥(multidrug resistant，MDR)可分為原發性和獲得性兩種。通常認為其發生機制與依賴ATP的藥物外排泵及大小170 kD的P-糖蛋白(P-gp)的過表達有關。Oberlies等［9］通過對人乳腺癌細胞株MCF27/wt(野生型)和MCF27/Adr(阿霉素耐藥型)的研究表明，Bullatacin能抑制MCF27/Adr的生長，并在10－4μg/mL到1 μg/mL范圍內表現出劑量依賴性(即10－4μg/mL和1 μg/mL的細胞生長抑制率分別為0%和100%)。而在此范圍內，Bullatacin對MCF27/wt的抑制率在50%左右出現平臺期。Bullatacin逆轉耐藥性的作用機制可能是由于降低了耐藥細胞株內P-gp的過表達。Raynaud等［10］的實驗同樣證明番荔枝總內酯(AAs)、Bullatacin和Atemoyacin-A對人乳腺癌細胞株MCF-7及其多藥耐藥性細胞株MCF-7/ADR、人喉癌細胞株KB、人喉癌多藥耐藥細胞株KBv200的細胞生長有抑制作用。

3.3 番荔枝中苯乙烯內酯類化合物的抗腫瘤作用番荔枝科植物中，具有抗腫瘤作用的苯乙烯類化合物很多集中在哥納香屬內。有人［11-12］從海南哥納香中分離得到海南哥納香素甲(苯乙烯吡喃酮類)，對其進行了抗腫瘤的體外細胞生長曲線測定、MTT試驗及對體內移植性腫瘤的實驗。體外實驗顯示其對HL-60和L1210腫瘤細胞的生長有抑制作用，對人卵巢癌 A2780、人肝癌Bel-7402、人結腸癌KCT8等腫瘤細胞有較強的殺傷作用，對HL-60細胞的 ED50 為 10－3mg·L－1，而 10 mmol·L－1海南哥納香素甲作用6 h后即能誘導HL-60細胞凋亡，且時間和劑量呈依賴性。體內試驗也顯示其對腫瘤細胞有較強的抑制作用，IC50在2 mg·L－1左右，但對正常細胞影響較小，而對實體型肝癌H22小鼠、Lewis肺癌及腹水型S180小鼠，在劑量為40 mg·kg－1·d－1時，抑制率分別達 64.4%、59.4% 和61.3%，且與對照組比均具有統計學意義。另外，經腹腔注射25 mg·kg－1海南哥納香素甲后，對Heps肝癌，EC實體瘤和 Lewis肺癌的抑瘤率分別為58.9%、47.1%和 50.0%，口服亦同樣有效。Hawariah等［13］研究發現，苯乙烯內酯類化合物對人乳腺癌細胞MCF-7和MDA2MB 2231的 EC50分別為2.24 ×10－7mol/L 和5.62×10－7mol/L。Inayat-Hussain等［14］研究發現從哥納香屬植物中提取得到的苯乙烯內酯類化合物goniothalamin能誘導人白血病Jurkat T細胞出現凋亡。

4 番荔枝內酯類成分的作用機制

4.1 番荔枝內酯抗腫瘤的作用機制 番荔枝內酯的強抗腫瘤生物活性的機制可能是對細胞線粒體呼吸鏈的抑制作用，線粒體是細胞產生能量的主要場所，細胞線粒體呼吸電子傳遞鏈主要由4個蛋白酶復合物組成，分別是NADH氧化酶、琥珀酸氧化還原酶、細胞色素C氧化還原酶、細胞色素C氧化酶。其中最復雜且關鍵的蛋白酶是NADH氧化酶，其又可稱為線粒體復合物(Mitochondrial Complex I)，若其被抑制將導致電子傳遞鏈大部分受阻，NADH氧化酶的經典抑制劑是魚藤酮(Rotenone)，番荔枝內酯與魚藤酮在化學結構和空間構型上完全不同，卻具有類似魚藤酮的強烈抑制NADH氧化酶的作用。由于NADH氧化酶可被番荔枝內酯抑制，不能形成氧化磷酸化反應所需要的質子梯度，導致ATP合成酶失活，從而使生成的ATP減少以達到抑制細胞能量代謝活動，最終使腫瘤細胞失去能量而死亡［15］。有研究報道番荔枝內酯的抗腫瘤機制可能是其與G1期腫瘤細胞結合，誘導Bax表達，增強Caspase23的活性，引發腫瘤細胞凋亡［16］。還有研究報道番荔枝內酯通過降低細胞內cAMP和cGMP的水平而誘導腫瘤凋亡［17］。

4.2 番荔枝苯乙烯內酯抗腫瘤的作用機制 對苯乙烯內酯類化合物抗腫瘤作用機制和作用靶點目前意見不一，Hawariah等［13］在研究中發現苯乙烯內酯通過非競爭性拮抗雌激素來發揮抑制腫瘤細胞增殖的作用。Pihie等［18］卻認為苯乙烯內酯的抗細胞增殖作用并非通過雌激素受體介導。Inayat-Hussain等［14］研究發現番荔枝苯乙烯內酯在誘導Jurkat T凋亡過程中天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶Caspase23和Caspase27被激活，進而誘導凋亡。還有人［19］認為苯乙烯內酯的作用靶點在cAMP依賴蛋白激酶(PKA)的上游。

5 番荔枝內酯類成分的臨床應用

以番荔枝內酯為活性成分的藥物仍在不斷的開發之中，但尚未有任何品種獲批準上市。最有開發前途的藥物是阿諾寧，為中國科學院華南植物研究所研制的具有較強的廣譜抗癌活性的番荔枝內酯有效部位藥物。阿諾寧由質量分數大于90%的5～6個番荔枝內酯化合物和質量分數小于10%的未知成分組成，其中單體化合物squamocin質量分數約占50% ～60%，bullatacin 質量分數約占 9.15%［20-21］。目前阿諾寧的臨床前研究已基本成熟，其高效低毒的優勢顯而易見，進一步的臨床試驗我們將拭目以待。

6 展望

番荔枝科不同屬中含有多種抗癌活性成分，其中以番荔枝內酯和苯乙烯內酯活性最強，國內外的相關研究已表明其有強抗瘤活性，且對不同腫瘤細胞有廣泛毒性，而對正常細胞的毒性作用較小。因此有望開發成為繼紫杉醇后又一新型的天然抗腫瘤藥物。關于番荔枝內酯和苯乙烯內酯的臨床試驗是否進一步開展，值得關注。另外，由于番荔枝內酯和苯乙烯內酯含量低，工業化生產較難實施。因此，如何有效而經濟地提取純化有待科技工作者的解決。

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