皂角刺抗肿瘤作用有效成分研究进展＊

陈海霞(综述) 肖顺汉(审校)

(四川泸州医学院药理学教研室,四川 泸州 646000)

近年来,中草药及其活性成分抗肿瘤作用的研究已成为国内热点,天然物有效成分在新药及新药先导化合物中占有不可替代的作用,越来越受到人们的关注。皂角刺(Spina Gleditsiae),又称皂刺、天丁、皂针等,是我国民间常用的中草药,始载于《本草纲目》,具有消肿脱毒、排脓及杀虫之功,常用于消炎、镇痛及癌症等治疗,已被列为抗癌中草药之一。皂角刺分布于东北、华北、华东、华南、以及四川、贵州等地,为双子叶植物药豆科植物,药用部位主要是皂荚(Gleditsia sinensis Lam.)的棘刺。中药化学成分含黄酮、皂苷、三萜、氨基酸、酚类等,具有抗癌作用的部分主要是黄酮类化合物。黄酮类化合物为黄颜木素、非瑟素及少许无色花青素等。目前国内外尚无对皂角刺抗肿瘤有效成分的系统研究,化学成分研究局限在醇提取部分的分离。本文参考近年来的文献,就皂角刺的抗肿瘤有效成分做了初步总结,综述如下。

1 鉴别研究

《中国药典》规定,皂角刺为主刺及1-2次分枝的棘刺,分枝基部常有小阜状隆起,刺端锐尖,表面紫棕色或紫褐色,有的带浅色斑块。体轻、质硬不易折断,断面皮部极薄,木部黄白色,髓部疏松,红棕色。无臭,味淡。但是,由于皂角刺与其同属植物如山皂角刺等在性状及形态上均相似,且因其原生药较坚硬,包装不便,常切成饮片收购,造成长期以来有不少伪品与其鱼目混珠,难以鉴别。1991年,刘静[1]等就从性状、组织及粉末显微特征方面对皂角刺及其五种混伪品(酸枣刺、野蔷薇等)进行了比较研究,为皂角刺的真伪鉴别提供依据。周日宝[2]主要从两方面对皂角刺及其同属植物山皂荚、华南皂荚、绒毛皂荚和滇皂荚的棘刺进行了鉴别研究,其中薄层层析显示皂角刺与其同属植物在斑点数量、分布上均有区别,而紫外吸收光谱上最大吸收峰也有明显差异。王兰[3]采用荧光分析法、0.2﹪茚三酮反应、1﹪FeCl3反应对皂角刺及其同属植物山皂角刺进行理化鉴别,预试出两者在含黄酮、酚类、氨基酸成分上有较大的差异。王云珠[4]等采用紫外吸收光谱法及一阶导数光谱法对皂角刺及其伪品豆科植物野皂荚刺、山皂夹及蔷薇科植物插田泡,根据皂角刺与野皂角刺在吸收度上不同,与山皂角刺、插田泡的最大吸收波长及吸收度亦有差异进行了鉴别。

2 抗癌有效成分研究

2.1 黄酮类化合物-槲皮素 据文献资料报道,对槲皮素抗肿瘤的研究较多。槲皮素是从皂角刺中分离得到的黄酮类化合物之一,也是许多植物药中所含的主要成分,具有较强的抗肿瘤活性,可诱导多种肿瘤细胞凋亡,对肿瘤有化学预防和治疗双重作用。槲皮素诱导肿瘤细胞凋亡过程可能受凋亡促进基因(如野生型p53、p16)、凋亡抑制基因(如bcl-2、ras)以及双相调节基因(如c-myc)等共同调节[5]。研究发现[6]槲皮素 7μ g◦ml-1可显著抑制人乳腺癌MDA-MB468细胞株的生长和突变型P53蛋白的表达,作用呈时间和剂量依赖性。李岩松[7,8]等报告了槲皮素可能通过对人早幼粒白血病细胞系 HL-60中p53、bcl-2 、c-myc、cyclin D1基因表达的抑制,来促进 HL-60细胞凋亡和抑制增殖,且呈明显的浓度依赖关系。谢庆文[9]等用三种不同浓度的槲皮素处理呈突变型p53基因的急性早幼粒细胞白血病NB4细胞株,结果在 30-90μ mol◦L-1浓度时抑制作用明显。Ranelletti[10]等发现10mmol槲皮素可抑制p21-ras癌基因在结肠癌细胞系中的表达,具有时间和剂量依赖性。另有研究报道,槲皮素可抑制ras基因依赖型肿瘤细胞(鼠乳腺癌细胞、人膀胱癌细胞等)的增殖和迁移[11],认为槲皮素是对ras高表达肿瘤的有效化学预防药。

李万华[12]等用有机溶剂萃取、反复柱层析方法,分离纯化皂角刺中黄酮类化合物,通过NMR,MS等波谱技术对其进行化学结构鉴定,并对部分化合物进行体外活性筛选。结果从皂角刺中首次分离得到两种单体黄酮类化合物,结构鉴定为(+)trans-2R,3R-3',4',5,7-tetrahydroxyflavanonol(1)和8-C-glucopyranosyl-3,4',7-trihydroxyflavone(2)。其中化合物2显示出明显的组织蛋白酶B(Cathepsin B,CB)抑制活性。CB是溶酶体内半胱氨酸蛋白水解酶,可促进肿瘤细胞向深部组织浸润及远处转移,表明皂角刺在抑制肿瘤血管生成和侵袭转移上可能有重要作用。

2.2 黄颜木素 张珉[13]等以激活的永生型大鼠肝储脂细胞HSC-T6细胞为靶细胞,血小板衍生生长因子(PDGF)、转化生长因子β1(TGFβ1)为刺激因素,研究皂角剌中的活性成分——黄颜木素对细胞增殖和胶原合成的影响。发现黄颜木素(6.25-50μ mol◦L-1)以剂量依赖方式显著抑制PDGF作用的刺激,50.00μ mol◦L-1时完全抑制此作用,并能抑制 TGFβ1诱导的肝星状细胞胶原合成。在肝纤维化的发生、发展过程中,PDGF及TGFβ1是两个最重要的促纤维化因子,而黄颜木素对此具有双重抑制作用,表明黄颜木素可抑制肝星状细胞的激活、增殖和胶原合成。

许哲[14]等从皂角刺的乙醇提取物中分离得到8种化合物,并采用四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法测定它们的体外抗肿瘤活性成分,其中两种黄酮类化合物的抗肿瘤活性为皂角刺中首次发现。化合物33β-acetoxyolean-12-en-28-oic acid对人肝癌细胞株Bel-7402、人宫颈癌细胞株HeLa、人纤维肉瘤细胞株HT1080、人口腔表皮样癌细胞株 KB、人肺癌细胞株 A549、人胃腺癌细胞株SGC-7901、小鼠肝癌细胞株HepG2等7种肿瘤细胞的生长均有较强的抑制作用,IC50为11.61-18.73 mg◦L-1;化合物1黄颜木素除对A549之外的6种肿瘤细胞株抑制作用良好,IC50为 11.34-19.32mg◦L-1。

2.3 皂角皂苷 从传统药物中提取有效成分是一个复杂的过程,人们在不断的摸索中,发现皂苷是皂角刺中另一重要的抗癌化合物。有研究报道[15],皂角刺醇提出物皂苷(SSG)对前列腺癌PC-3细胞抑制率可高达97.24%,流式细胞仪检测显示,给药各组与阴性对照组相比,PC-3细胞的凋亡率均升高且呈浓度依赖关系。表明皂角刺活性成分之一的皂苷对PC-3细胞有显著抑制增殖和诱导凋亡的作用。另外,皂角刺醇提物对小鼠宫颈癌U14的生长亦有一定的抑制作用,其机制可能是抑制增殖细胞核抗原(PCNA)和突变型 p53蛋白的表达[16]。

自英国科学家Hickman等1992年首次提出将诱导肿瘤细胞凋亡作为肿瘤治疗主要手段后,肿瘤细胞诱导凋亡治疗已成为国际肿瘤研究的一个热点,诱导肿瘤细胞凋亡也成为筛选抗癌药物的新靶点。介导肿瘤细胞发生凋亡或提高肿瘤坏死因子(TNF)活性,通过促进机体的细胞免疫功能诱导肿瘤细胞凋亡。

香港某大学曾报道[17],从慢性白血病和急性白血病患者身上获取癌细胞,通过RT-PCR技术及流式细胞仪检测显示,13-28μ g◦ml-1的皂角刺浸出物就能抑制HL-60细胞的增殖,诱导癌细胞编程性死亡,并呈时间-剂量依赖关系。结果表明皂角刺浸出物可成为慢性和急性白血病的化疗药物。又有学者利用酶联检测不同浓度皂角刺总黄酮对ICR小鼠腹腔巨噬细胞释放肿瘤坏死因子的影响,发现皂角刺对TNF有明显的抑制作用[18]。

2.4 其它——三萜类 2000年,李万华[19]等用正丁醇从皂角刺中首次分离出两个三萜类化合物,经鉴定为刺囊酸(Echinocystic acid)和皂荚皂甙C(Gleditsia saponin C)。但未对它们的药理作用及抗癌效应作进一步的研究。2007年,李万华[20]等发现皂角刺中含有丰富的白桦脂酸型三萜：白桦脂酸(1),alphitolic acid(2),3β-O-trans-p-coumaroyl alphitolic acid(3),3β-O-trans-p-caffeoyl alphitolic acid(4)和zizyberanalic acid(5)。其中化合物1、2和5显示出强烈的抗 HIV活性,EC50值均小于 0.064μ g◦ml-1。这对抗HIV新药开发和皂角刺新的药用功效开发有重要实用价值。

据国外文献,Lim[21]等人在皂角刺抗诱变成分的研究中,鉴定到了一个三萜类物质和四个类固醇类物质,并通过埃姆斯试验和SOS呈色测验表明皂角刺甲醇提取物具有强大的抗诱变和抗毒作用。

3 小结

皂角刺作为传统药物之一,来源广泛、作用多样、不良反应小,无论作为单味药还是复方组成,在临床应用上都是一味十分有效的中药材。皂角刺更多的具有抗肿瘤活性的物质基础还在不断地被分离纯化,目前研究局限在醇提取部分的分离,尚未找到完全单一的活性成分,对很多有效成分的化学结构还不清楚。随着现代生物技术的发展和利用,今后可望在皂角刺活性成分的分离纯化、结构修饰等方面进一步研究,从分子水平研究其有效成分的抗肿瘤作用,找到安全有效的抗癌新药,为肿瘤患者的治疗带来福音!

1 刘静,陈俊华,舒光明.皂角刺及五种混伪品的鉴别研究[J].中药材,1991,14(5)：21-25.

2 周日宝,石国强.皂角刺及其伪品同属植物棘刺的理化鉴别[J].湖南中医学院学报,1999,19(1)：17-17.

3 王兰.皂角刺与山皂角刺的鉴别[J].云南中医中药杂志,2003,24(6)：47-47.

4 王云珠,孙立伟,刘文权.皂角刺及其伪品的性状及理化鉴别[J].辽宁中医杂志,2005,32(7)：720.

5 王海燕,郭良淼,何丽娅.槲皮素诱导肿瘤细胞凋亡的相关基因调控[J].中药药理与临床,2005,21(6)：89-91.

6 Avila MA,Velasco JA,Cansado J,et a1.Quereetin mediates the down-regu-lation of mutant p53 in human breast cancer cell line MDA M B468[J].Cancer Res,1994,54(9)：2424-2428.

7 李岩松,康铁帮,粱念慈.槲皮索对HL-60细胞中p53、bcl-2基因表达的影响[J].中国药理学通报,1999,15(3)：255-257.

8 黄应桂,李岩松,康铁帮.槲皮素对HL-60细胞中c-my c和cyclin DI基因表达的影响[J].癌症,2000,19(8)：832-832.

9 谢庆文,赵劲秋,方智雯.槲皮索对NB4细胞株p53及蛋白的影响[J].上海第二医科大学学报,2001,21(1)：8-10.

10 Ranelletti FO,Maggiano N,Serra FG,et a1.Quercetin lnhibits p21-ras aexpression in human colon cancer cell lines and in primary colorectal tumors[J].Int J Cancer,2000,85(3)：438-445.

11 Lu HA,Niggenmann B,Zanker KS,et a1.Suppression of the proliferalion an migration of oncogenic ras-dependent cell line cultured in a three dimensional collogen matrix by flaronoid-structure molecules[J].J Cel Res Clin Oncol,1996,122(6)：335-342.

12 李万华,李琴,王小刚,等.皂角刺中黄酮类化学成分的分离鉴定[J].西北大学学报(自然科学版),2005,35(6)：763-765.

13 张珉,张俊平,王杰松,等.黄颜木素对HSC-T6细胞增殖和胶原合成的影响[J].第二军医大学学报,1999,20(5)：304-305.

14 徐哲,陈晓辉,王漪檬,等.皂角刺抗肿瘤活性成分的分离鉴定与活性测定[J].沈阳药科大学学报,2008,25(2)：108-111.

15 袁丁,熊正国,张长城,等.皂角刺皂苷对前列腺癌PC-3细胞增殖抑制作用的研究[J].天津医药,2008,36(4)：280-282.

16 龙玲,耿果霞,李青旺,等.皂角刺抑制小鼠宫颈癌U14的生长及对增殖细胞核抗原和 p53表达的影响[J].中国中药杂志,2006,3l(2)：150-153.

17 Chow LM,Chui CH,Tang JC,et al.Gleditsia sinensis fruit extract is a potential chemotherapeutic agent in chronic and acute myelogenous leukemia[J].Oncol Rep,2003,10(5)：1601-1607.

18 曹学锋,郭澄,张俊平.皂角刺总黄酮对小鼠细胞因子的调节作用[J].时珍国医国药,2002,13(10)：588-589.

19 李万华,傅建熙,范代娣,等.皂角刺化学成分的研究[J].西北大学学报(自然科学版),2000,30(2)：137-138.

20 李万华,李琴,王小刚,等.皂角刺中5个白桦脂酸型三萜抗HIV活性研究[J].西北大学学报(自然科学版),2007,7(3)：401-403.

21 Lim JC,Park JH,Budesinsky M,et al.Antimutagenic constituents from the thorns of Gleditsia sinensis[J].Chem Pharm Bull,2005,53(5)：561-564.