β-欖香烯主要抗腫瘤機制及在非腫瘤性疾病中的研究進展

李 雪，周 赟，陳 蕾

(中國醫科大學附屬第一醫院眼科，遼寧沈陽 110000)

欖香烯是以β-欖香烯為主要成分，結合δ-欖香烯和γ-欖香烯的一種類倍半萜烯混合物，是20世紀80年代從姜科植物溫郁金的根莖中提取的具有抗癌活性的中藥。20世紀后對于欖香烯的藥理作用主要在于β-欖香烯，因為其在欖香烯中占60% ～72%［1]。β-欖香烯的化學名為 1-甲基-1-乙烯基-2，4-二異丙基環己烷，其分子式為C15H24，相對分子量為204［2]。研究證實β-欖香烯具有廣譜的抗癌作用，對許多的癌細胞都有一定的療效，如喉癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、骨癌、卵巢癌等。并且β-欖香烯的抗癌作用優于一些傳統的化療藥物，對于正常細胞表現低毒性［3]。同時，科研工作者也發現了β-欖香烯治療的非腫瘤性疾病的潛在作用，如抗凝血抗血栓形成，抑制角膜及視網膜新生血管的形成等。本文就β-欖香烯的主要抗腫瘤機制及在非腫瘤疾病中的研究綜述如下。

1 抗腫瘤主要機制

1．1 阻滯細胞周期，誘導細胞凋亡 目前大量研究結果顯示抗腫瘤的機制是細胞周期阻滯及細胞凋亡，經典的凋亡通路有兩條，即死亡受體通路(細胞外)和線粒體通路(細胞內)。與細胞凋亡相關的基因分為促凋亡基因與抗凋亡基因兩大類。Li等［4]在研究β-欖香烯對神經膠質瘤細胞作用時，得出β-欖香烯能夠誘導膠質瘤U87細胞細胞周期阻滯于G0/G1期，G2/M期細胞明顯下降，并且通過激活膜表面受體Fas及配體Fasl，上調Caspase-3，bax蛋白表達，下調bcl-2蛋白表達，從而誘導膠質瘤U87細胞凋亡。史曉光等［5]研究的β-欖香烯抑制甲狀腺癌細胞增殖及其作用機制的實驗表明，β-欖香烯抑制甲狀腺癌細胞增殖、促進細胞凋亡作用主要是通過抑制細胞周期調節蛋白E、CDK2、CDK6的表達，提高細胞凋亡調節蛋白Caspases-3活性，降低bcl-2的表達，使細胞周期停滯在G1期，誘導甲狀腺癌細胞凋亡，說明β-欖香烯抑制甲狀腺癌細胞增殖作用是通過細胞周期阻滯和誘導細胞凋亡來實現的。近年來也有研究成果顯示，一些凋亡相關基因產物存在于細胞線粒體，由線粒體釋放入細胞質，如細胞色素C，進入細胞漿引起一系列反應，以致細胞凋亡。Li等［6]研究顯示，β-欖香烯能夠增加細胞色素C的釋放，細胞質中的細胞色素C與凋亡蛋白酶形成復合物，激活Caspase-9進而激活Caspase-3，7，10誘導前列腺癌細胞DU145和PC-3的凋亡。

1．2 抑制腫瘤細胞遷移和侵襲 上皮間質轉化是上皮細胞來源的惡性腫瘤細胞獲得遷移和侵襲能力的重要生物學過程是由許多刺激因素引起，包括TGF-β。Zhang 等［7]的研究認為 β-欖香烯有可能通過下調Smad3mRNA及蛋白表達，阻礙Smad3磷酸化，進而終止 TGF-β1信號通路，下調核轉錄因子SNAI1，SNAI2，TWIST，SIP1 的表達，抑制人乳腺癌細胞系 MCF-7 的上皮間質轉化。Shi等［8－9]在 β-欖香烯抗黑色素瘤的研究中得出，β-欖香烯可以通過下調uPA，uPAR，MMP-2及MMP-9mRNA及蛋白的表達，抑制黑色素瘤B16F10細胞遷移和侵襲的能力。Zhang等［10]的研究顯示 β-欖香烯下調 Ras/MAPK信號通路，上調ERα表達，隨著ERα表達增多，SNAIL表達下降，進而下調鈣黏蛋白E-cadherin的表達，抑制耐三苯氧胺細胞系人乳腺癌細胞MCF-7/TAM細胞的遷移和侵襲。Mao等［11]的研究得出β-欖香烯注射液誘導肝癌HepG-2細胞細胞周期阻滯于S期，并能隨著藥物劑量的增加，下調微管蛋白的表達，抑制微管的聚合，進而抑制腫瘤轉移。

1．3 抑制腫瘤血管生成 李悅等［12]研究證明 β-欖香烯在體外可明顯抑制血管內皮細胞ECV-304的增殖，阻滯細胞周期于G1期，并能明顯減少ECV-304細胞形成管腔數目，抑制血管生成能力，從而通過抑制腫瘤的血管生成，抑制腫瘤的發生發展。Chen等［13]的研究表明β-欖香烯不僅能抑制黑色素瘤細胞的增殖，還能抑制VEGF蛋白的表達，從而通過微血管密度(MVD)的檢查得出β-欖香烯有抑制血管再生能力。Tao等［14－15]的研究也顯示在體外實驗中，欖香烯抑制Hep-2細胞的生長，具有量效作用和時間作用。欖香烯能夠激活Caspase-3，進而抑制 eIFs(4E，4G)，bFGF，VEGF的表達。在體內實驗中，欖香烯腹腔內注射，抑制裸鼠Hep-2細胞轉移瘤的生長，微血管密度(MVD)明顯下降，從而控制腫瘤血管的形成。曹麗萍等［16]研究證實β-欖香烯通過抑制COX-2的表達，進而抑制其下游產物PGE2表達，使VEGF表達下調發揮抗腫瘤作用。

1．4 逆轉耐藥及增敏作用 癌細胞的多藥耐藥形成是腫瘤細胞免除藥物攻擊最有效防御機制，P-糖蛋白(P-gp)是產生耐藥的經典蛋白。Xu等［17]研究顯示β-欖香烯通過抑制P-gp轉運，下調P-gp蛋白表達，增加耐藥乳腺癌細胞系MCF-7細胞外阿霉素和羅丹明的積累，進而逆轉腫瘤細胞的多藥耐藥性。β-欖香烯能夠提高耐藥性肺腺癌細胞系A549/DDP對順鉑的敏感性，逆轉耐藥作用。β-欖香烯下調線粒體膜電位，增加細胞外活性氧含量，減少細胞質谷胱甘肽含量，聯合β-欖香烯和順鉑，能夠提高細胞色素C，Caspase-3和bad表達，下調bcl-2和Procaspase-3表達，進而誘導耐藥性肺腺癌細胞系A549/DDP 的凋亡［18]。Zhao等［19]研究表明 β-欖香烯增強多西紫杉對H460和A549細胞抗癌活性的作用可能與誘導上調p53蛋白的表達有關。β-欖香烯誘導細胞滲透性的改變，這可能導致增強紫杉烷類在細胞的富集，從而有助于發揮藥物增敏作用。同時，Jiang等［20]研究得出β-欖香烯對肺腺癌A549細胞有放射增敏作用。通過上調p53基因，下調bcl-2基因，降低G2/M期細胞比率，細胞克隆形成率及細胞分裂指數，進而增強腫瘤細胞的放射敏感性。樊輝等［21]在研究 β-欖香烯對人肺腺癌 A549細胞株裸鼠移植瘤的放射增敏效應時，發現聯合組較放療組VEGF和CD43表達明顯減弱，也說明β-欖香烯和放療有協同作用，可能是通過抑制VEGF表達，改善血管形成情況，增強腫瘤細胞的放射敏感性。

1．5 其他機制 Li等［22]研究發現 β-欖香烯不僅能下調順鉑誘導的XIAP蛋白表達及JNK的磷酸化水平，而且能夠通過ERCC-1表達，彌補ERCC-1帶來的DNA損傷，起到DNA修復作用，增強耐藥細胞對順鉑的敏感性。端粒酶是一種核糖核蛋白酶，位于真核細胞染色體末端，以維持染色體的穩定性，目前研究認為端粒酶的活性可作為腫瘤組織特異表現之一，王一等［23]研究得出β-欖香烯可以下調人白血病K562細胞的端粒酶活性，抑制作用呈藥物濃度，時間依賴性，可能是抗腫瘤的機制之一。大量研究表明膠質瘤干細胞樣細胞(GSCs)是腫瘤發生、發展、耐藥的重要因素。Zhu等［24－25]研究發現β-欖香烯可協同替莫唑胺，通過下調CD33，ABCG2表達，上調GFAP表達，抑制干細胞樣細胞聚集，增生，有潛在的通過免疫抑制對抗腫瘤細胞的作用。

2 在非腫瘤性疾病中的研究

2．1 抗凝血及抗血栓形成作用 唐舒棠等［26]在β-欖香烯防治血管再狹窄作用的體內外實驗研究中得出實驗組于模型組相比，最大內膜厚度明顯減少，新生內膜厚度，新生內膜面積也明顯減小，管腔面積明顯增大，再狹窄率顯著降低。實驗組未發現有血栓形成，未發生血管重構現象。β-欖香烯抗內膜增殖的治療效果不亞于陽性對照組雷帕霉素。丁麗等［27]在β-欖香烯抗凝血作用及不同劑量阿司匹林的影響的實驗研究中表明，β-欖香烯可延長凝血時間，具有抗凝血作用，可引起小鼠胃腸道出血，且與劑量成正相關。有研究表明β-欖香烯有間接抗心肌缺血的作用，其保護心肌缺血的機制可能是，β-欖香烯與增加Na+-K+-A1RIse活性、抗凝血作用途徑有關［28]。

2．2 抗氧化損傷作用 Wu等［29]在研究 β-欖香烯保護內皮細胞，抑制內膜增生的實驗中得出，β-欖香烯可以有效的保護過氧化氫誘導損傷的內皮細胞，提高細胞生存率，是通過上調超氧化物歧化酶(SOD)，還原性谷胱甘肽(GSH-Px)和過氧化氫酶(CAT)的表達，從而提高血管內皮細胞的總抗氧化能力(T-AOC)。毛利飛等［30]利用內皮細胞氧化損傷模型和鵪鶉餌食性高脂血癥模型，不僅得出β-欖香烯能夠保護內皮細胞的損傷，同時能夠通過升高鵪鶉血清中SOD活性和NO含量，降低MDA水平，對高脂血癥模型起到一定的保護作用，從而為臨床高脂血癥的治療提供新思路。

2．3 在治療眼部疾病的應用 李瑩［31]在欖香烯抑制角膜新生血管的實驗研究中采用欖香烯結膜下注射治療堿燒傷誘導的角膜新生血管動物模型，結果顯示，欖香烯可明顯抑制角膜新生血管。耿金等［32]在建立高氧誘導小鼠視網膜新生血管模型的基礎上，局部給予β-欖香烯注射乳干預治療，發現β-欖香烯可以抑制視網膜新生血管的發生及進展;與球后注射給藥方式相比，玻璃體內注射β-欖香烯的治療效果更加明顯。此外，有研究顯示欖香烯能有效的抑制人晶狀體上皮細胞的增殖，抑制率為24．9%，阻滯細胞周期于 G1期，下調 HLE-B3內PKC或PKG表達，干預細胞內PKC或PKG信號轉導途經，這說明欖香烯可能對延緩白內障的進展和治療后發性白內障有一定作用［33－34]。

綜上所述，β-欖香烯作為我國具有自主知識產權的一種毒副作用小的中藥提取物，其在抗腫瘤的臨床應用上日益廣泛，結合不同的化療藥物達到治療的目的。其抑制腫瘤的主要作用機制有阻滯腫瘤細胞周期，誘導腫瘤細胞凋亡，抑制腫瘤細胞轉移及血管生成，逆轉耐藥及放化療增敏等。但其對癌基因，抑癌基因及作用靶點，作用通路的研究尚不明確，仍需深入。此外，近幾年β-欖香烯治療非腫瘤性疾病逐漸成為熱點，如抗凝血抗血栓形成，抑制角膜及視網膜新生血管的形成等，但尚處于起步階段，展望未來，相信對β-欖香烯應用于腫瘤之外的治療及機制的研究將成為其研究的核心內容和主流趨勢。作為尋求新的安全有效的防治方法，β-欖香烯的研究意義重大。

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