植物生物碱的抗肿瘤研究

2010-08-15李平亚

中国医药指南 2010年20期

田旭卢丹李平亚

吉林大学再生医学科学研究所(130021)

从植物中寻找高效、低毒的抗肿瘤活性成分已成为国内外学者共同关注的热点。大量研究发现，天然植物中的生物碱具有明显的抗肿瘤功效。生物碱大多存在于植物中，故又称为植物碱，是一类含氮的有机碱性化合物。大多数生物碱结构复杂，分子中大多含有含氮杂环，如吡啶、吲哚、喹啉、嘌呤等，也有少数是胺类化合物。本文综述了近年来从天然产物中发现的具有抗癌活性的生物碱，为进一步从天然药物中寻找优良的抗癌新药提供信息和思路。

1 异喹啉类(Isoquinoline)

异喹啉类生物碱在植物界分布广泛，主要分布在防己科、毛茛科、小檗科、罂粟科等数10种植物类群中。异喹啉类生物碱从结构上可分为阿朴啡类、苄基异喹啉类、双苄基异喹啉类、茚并异喹啉生物碱、原小檗碱类等20余种。异喹啉类生物碱由于其结构多样性，具有较广泛的生理活性，包括抗菌、抗肿瘤、镇痛、抗心律失常、抗血小板聚集、降压、调节免疫等功能。

1.1 阿朴啡类

S-莲叶桐碱和S-N-甲基莲叶桐碱对非白血性白血病细胞株P388、人口腔表皮癌细胞株KB16、肺癌细胞株A549以及结肠癌细胞株HT-29具有显著的细胞毒作用。S-木兰花碱和S-莲叶桐宁高度选择性地针对Hela瘤细胞株，具有细胞毒作用。S-荷包牡丹碱显著延长人肝瘤细胞系HuH-7的倍增时间，浓度为14.7μmol/L时降低细胞株的群集力，同时对DNA和RNA的生物合成呈现剂量相关性的强烈抑制作用；氧络紫番茄枝碱、氧海婴粟碱、莲叶桐宁等氧络阿朴啡型也显示了抗KB16、P388等肿瘤细胞株的活性。以及N-去甲基血根碱、白屈菜红碱、安哥灵等苯菲啶型对人鼻咽癌、胃癌细胞瘤株具有显著的细胞毒活性[1]。N-降荷叶碱是从我国中草药厚朴植物中提取的一种阿朴菲类异喹啉生物碱。徐欣怡[2]研究表明，N-降荷叶碱对人肝癌SMMC-7721细胞株和人的肺腺小细胞癌A549具有一定的抑制作用。且该增殖抑制作用具有明显的剂量依赖性，并且对两种肿瘤细胞株其作用差距不大。衍生物2，6-二乙酞-N-降荷叶碱对人肝癌SMMC-7721细胞株和人的肺腺小细胞癌A549具有明显的抑制作用，且该增殖抑制作用也具有明显的剂量依赖性。

1.2 苄基异喹啉类

罂粟碱主要存在于罂粟科植物中，罂粟科的药用植物较多，常见的有天山紫堇(Corydalis semenovii)、山紫堇(C.capsoides)、珠芽尖距紫堇(C.sheareri)、籽纹紫堇(高山羊不吃)(C. esquirolii)、护心胆(C.suaveolens)、伏生紫堇(C.decumbens)、延胡索(C.yanhusuo)、紫堇(C.edulis)、黄色紫堇(C.lutea)、血水草(Eomecon chinantha)、秃疮花(Dicranostigma leptopodum)、藤铃儿草(Dactylicapnos scandens)、白屈菜(Chelidonium majus)等。该科药用植物抗肿瘤、抗病毒作用显著，现已分离出一些抗肿瘤活性明显的化学成分[3]。

1.3 双苄基异喹啉类

汉防己甲素 (tetrandrine，Tet)、小檗胺(berbamine，Ber)以及厚果唐松草碱(thalicarp ine，Tha)等是双苄基异喹啉中具有代表性的抗肿瘤化合物，抗癌效果显著。汉防己甲素又称粉防已碱，是从防己科植物粉防己根中提取的双苄基异喹啉类生物碱。万有才等[4]对汉防己甲素抗肿瘤作用及其机制进行了总结，统计结果表明:汉防己甲素在抗肺癌、肝癌、乳腺癌、神经母细胞瘤、慢性粒细胞白血病等有一定的作用，其机制与逆转多药耐药、诱导细胞凋亡、放疗曾敏、抑制肿瘤血管生成有关。从莲子心中提取出来甲基莲心碱(Neferine，Nef)在治疗癌细胞过程中起着重要作用。Nef可通过多种途径逆转耐药肿瘤细胞MDR，为临床作为逆转剂应用开发提供有力理论依据[5]。

1.3 茚并异喹啉类

此类生物碱具有中度的抗肿瘤作用，它的作用机制与喜树碱抑制TOPⅠ相似。尽管作用温和，但是其裂解产物具有化学稳定性和持久性，因此可作为TOPⅠ的新型抑制剂。已经发现一些茚并异喹啉类生物碱对于耐喜树碱的TOP变异肿瘤株具有一定的活性，提示它可以用于耐喜树碱的肿瘤治疗中[6]。

1.4 原小檗碱类

小檗碱又称黄连素(berberine，Ber)，主要存在于毛茛科植物黄连、芸香科植物黄檗、小檗科植物小檗中。小檗碱体内外均能抑制人鼻咽癌CNE-2细胞的生长，其抗肿瘤作用可能与其诱导细胞周期阻滞和凋亡、下调相关细胞周期蛋白有关[7]。

2 喹啉类(Quinoline):

喜树碱(camptothecin，CPT)是从广泛分布在我国南方和印度的喜树(Camptothe caacuminata Dec-ne.)的根、皮、茎和种子中分离得到的生物碱，对动物肿瘤和白血病均有明显抑制作用。喜树碱的临床运用证明其对胃肠道腺癌、绒毛膜上皮癌、圆柱形腺癌及急慢性粒白血病、膀胱癌等恶性肿瘤有较好的近期疗效。喜树碱的抗癌机制是抑制肿瘤细胞拓扑异构酶活性。主要作用于S期，能选择性地抑制TOPOⅠ修复DNA，使DNA不可逆断裂，同时使TOPO-DNA断裂复合物的物理特性发生改变，停用羟基喜树碱对细胞断裂复合物还原，导致细胞周期中断，肿瘤细胞凋亡，形成了羟基喜树碱对细胞增殖周期S期特异性细胞杀伤作用的机制[8]。

3 吲哚类 (Indole)

3.1 色胺吲哚类

吴茱萸主要以芸香科植物吴茱萸Evodia rutaecarpa (Juss.) Benth.石虎Evodia rutaecarpa (Juss.) Benth. Var. officinalis (Dode) Huang或梳毛吴茱萸Evodia rutaecarpa (Juss.) Benth. Var. bodinieri (Dode)Huang (Ruta吴茱萸碱粗品ae)的干燥将近成熟果实。茱萸的主要活性成分为吴茱萸总生物碱，其中吴茱萸碱、去氢吴茱萸碱和吴茱萸次碱被认为是总生物碱的主要药效成分。取从吴茱萸中分离得到的吴茱萸碱粗品，以吴茱萸碱粗品500mg/kg灌胃给予大鼠，结果表明大鼠口服吴茱萸碱粗品后吸收入血的主要成分为吴茱萸碱；通过离体抗肿瘤活性实验发现吴茱萸碱粗品对MCF-7、SPc-A-1、NCI-H446等肿瘤细胞有明显抑制作用；通过在体抗肿瘤活性实验，发现吴茱萸碱粗品对5180、MFC、HepA等小鼠肿瘤细胞有明显抑制作用[9]。

3.2 二聚吲哚类

从夹竹桃科植物长春花中提取的长春碱(vinca alkaloids)和长春新碱(Vincristine，VCR9)，主要的抗肿瘤机制是干扰细胞周期的有丝分裂阶段(M期)，可用于治疗白血病、恶性淋巴癌等癌症。丁亚芳等[10,11]报道了长春新碱与积雪草苷合用对多种肿瘤细胞有显著协同作用，可诱导肿瘤细胞凋亡，可以作为生化调节剂应用于肿瘤化疗。

3.3 单萜吲哚

马钱子又名番木鳖，始载于《本草纲目·卷十八》，是马钱科植物马钱Strychnos nux-vom ica L.的干燥成熟种子。马钱子主要有效成分为总生物碱，士的宁(strychnine)和马钱子碱(brucine)是总生物碱中最主要的2种生物碱成分，合计占总生物碱的约70%。陈军等[12]研究了采用脂质体作为载体能够显著提高马钱子生物碱的抗肿瘤效果。

3.4 双吲哚类

此类生物碱大多数存在于海绵中，结构是由两个等分的吲哚基经杂环结构连接起来的。包含双吲哚结构的代谢产物具有许多碳骨架的结构和功能，这些化合物均显示很强的抗癌活性。如Bromotopsentin(BSM)是从海绵Spongosoritessp.的甲醇提取物中分离出来的，通过测定BSM对细胞成活率的影响，来确定BSM对HeLa及A549细胞的细胞毒性。结果表明，BSM可以对HeLa细胞产生细胞毒性，并且可以抑制细胞增殖[13]。

3.5 其他吲哚类

对冠状动脉粥样硬化性心脏病有一定疗效的川芎哚(perlolyrine)、具有抗菌抗肿瘤和HIV逆转录酶抑制作用的Lavendamycin、具有抗氧化作用的Harmalo、具有抗肿瘤活性的骆驼蓬碱等。含有1-吲哚基取代β-咔啉结构的eudistomin类海洋生物碱中许多化合物具有较强的抗肿瘤活性，因而受到人们的广泛关注[14]。

4 吡啶类(Pyridine)

4.1 喹喏里西啶类

此类生物碱是以苦参碱为代表的化学结构相似的一类生物碱，存在于豆科植物苦参、苦豆子及广豆根中，主要包括苦参碱(matrine，Mat)、氧化苦参碱(oxymatrine，OM)、槐果碱(sopho-carpine) 、槐定碱(sophordine)及苦参总碱，均已被发现有较好的抗癌活性。研究表明，苦参碱和氧化苦参碱通过抑制肿瘤细胞DNA的合成、影响肿瘤细胞的正常周期来抑制肿瘤细胞的增殖；通过影响与肿瘤细胞相关基因的表达、抑制相关酶的活性等诱导肿瘤细胞发生凋亡[15]。以苦参碱和氧化苦参碱为主要成分的抗癌药吗特灵注射液，临床上用于治疗某些呼吸系统及消化系统肿瘤，能延缓、限制恶性胸水肿发展而减轻症状，对缓解中、晚期胃癌患者的症状和体征同样有效。王兵等[16]用MTT法检测不同浓度氧化苦参碱(OM)对VEC、人肝癌SMMC-7721细胞增殖及SMMC-7721细胞诱导VEC增殖的影响。结果显示，OM对肝癌细胞诱导血管内皮细胞(VEC)增殖的抑制作用。李雪梅等[17]研究表明，槐定碱对动物移植瘤S-180等有30%～60%稳定的抑癌率；对癌细胞有一定的直接杀伤作用；能影响癌细胞周期的G1期和G2期，减少其增殖，并引起癌细胞凋亡；对癌细胞TOPO异构酶Ⅰ有抑制作用。

4.2 菲并吲哚里西定类

此类生物碱是从罗藦科(Ascle Piadaceac)娃儿藤属(Tylophora)植物分离得到。这些生物碱的生物作用主要包括细胞毒性、诱变性以及对动植物细胞生化过程的影响。卵叶娃儿藤(TylopHora Ovata(Lindl.)Hook.ex Steud.)富含菲并吲哚里西定类生物碱，该生物碱类化合物经体内外活性研究表明具有较强的抗肿瘤活性。胡志国[18]采用MTT法考察了卵叶娃儿藤总生物碱对Hela肿瘤细胞的抑制作用，为抗肿瘤药物的开发提供依据。

5 吡咯烷类(pyrrolidine)

Lamellarin类化合物是从海洋软体动物中分离得到的一类生物碱，Lamellarin类生物碱及其类似物具有良好的抑制肿瘤细胞增殖、逆转P-糖蛋白介导的多药耐药等活性，显示出成为抗肿瘤候选药物的潜力。Lamellarin类生物碱的生物活性与构效关系的研究主要集中在抗肿瘤与抗HIV病毒方面[19]。

6 有机胺类(Amines)

秋水仙碱(colchicine)是从百合科植物秋水仙和丽江山慈菇中提取的一种生物碱。秋水仙碱的抗肿瘤谱广，其癌症机制是封闭形成微管蛋白二聚体的部位，能抑制微管蛋白二聚体，干扰微管正常功能，阻止细胞有丝分裂时纺锤体形成，从而抑制细胞分裂[20]。甜菜碱(betaine)首先是在欧洲发现的，1883年Husemann和Marne从干旱地区的中宁枸杞(Lycium barbarum)中首次分离出甜菜碱，称之为Lycin。实验证明，甜菜碱有抗癌的功效，对人肝癌细胞HepG2具有一定的抗肿瘤活性，可能通过促使肿瘤细胞DNA甲基化的升高，从而通过改变细胞周期来诱导肿瘤细胞的凋亡[21]。

7 二萜类(diterpenes)

紫杉醇(Taxol)是从短叶红豆杉树皮中提取分离出来的一种结构复杂的二萜类化合物，是目前惟一能促进微管聚合、抑制微管解聚的一类广谱抗肿瘤药物，对子宫癌、卵巢癌、乳腺癌具有特殊疗效。紫杉次碱(Taxotine)是从云南红豆杉的树皮中分离得到含有4个新紫杉烷类的四环二萜化合物，具有显著抗癌活性。由于紫杉醇、紫杉次碱等抗癌有效成分的发现，从红豆杉属植物寻找新抗癌药成为热点[22]。鞘柄乌头(Aconitum vaginatum Pritz.)又称聚叶花葶乌头，为毛莨科乌头属植物，其中主要活性成分为二萜生物碱。采用MTT法对鞘柄乌头乙醇提取物进行了体外抗肿瘤活性部位筛选，筛选结果表明鞘柄乌头乙醇提取总膏及其生物碱部位对体外培养的人胃癌AGS细胞株、人肝癌Hepg2细胞株和人肺癌A549细胞株增殖均具有较强的抑制活性[23]。