五环三萜类化合物抗肿瘤作用的研究进展

张 园，张信文*，陈光英

（1.海南师范大学 生命科学学院，海南 海口 571158；2.海南省热带药用植物化学重点实验室，海南 海口 571158）

五环三萜类化合物抗肿瘤作用的研究进展

张 园1，张信文1*，陈光英2

（1.海南师范大学 生命科学学院，海南 海口 571158；2.海南省热带药用植物化学重点实验室，海南 海口 571158）

五环三萜类化合物(Pentacyclic Triterpenoids)是一类分布广泛的天然活性物质，分为齐墩果烷（Oleanane）型、乌苏烷（Ursane）型、羽扇豆烷（Lupane）型和木栓烷（Friede-lane）型四大类型，其抗肿瘤活性一直是国内外研究的热点.本文总结了近几年来国内外关于这四类化合物抗肿瘤活性和抗肿瘤机制的研究情况.

五环三萜化合物；抗肿瘤作用

恶性肿瘤是目前危害人类健康的主要疾病之一.化学药物虽然对癌症疗效显著，但存在较大的毒副作用，相比之下天然抗癌药物就体现出了疗效好和毒副作用低的优势.五环三萜类化合物（Pen⁃tacyclic Triterpenoids）是一类广泛存在于天然植物的三萜类化合物，是植物内产生的次级代谢产物，具有较强的生物活性，包括抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、护肝、抗心律失常、免疫调节、调节血糖和降血压等方面的功效[1].其中抗肿瘤活性的研究是个热点，近年来关于五环三萜类化合物抗肿瘤作用及其作用机理的研究屡见不鲜，而且越来越受到国内外学者的关注.本文将从不同类型五环三萜抗肿瘤活性和作用机理来综述近几年来国内外学者对五环三萜类化合物抗肿瘤的研究.

五环三萜类化合物按结构的不同，主要分为四大类型，分别是齐墩果烷（Oleanane）型、乌苏烷（Ursane）型、羽扇豆烷（Lupane）型和木栓烷（Frie⁃de-lane）型.齐墩果烷型的代表物为齐墩果酸（ole⁃anolic acid，OA）和甘草酸（glycyrrhizic acid，GA）；乌苏烷型的代表物为乌苏酸，又名熊果酸（ursolic ac⁃id，UA）；羽扇豆烷型的代表物为桦木酸（betulinic acid，BA）、2,3-羟基白桦酸（2,3-Hydroxybetulinic acid）.木栓烷型的代表物为南蛇藤素[2].本文对近几年四类五环三萜化合物抗肿瘤的研究分别进行介绍.

1 齐墩果烷型五环三萜化合物的抗肿瘤研究

齐墩果酸（OA）最早发现具有抗肿瘤活性是在1986年，Ohigashi.H[3]等发现OA对人淋巴瘤细胞株Raji具有一定的增殖抑制作用.之后关于OA抗肿瘤的研究逐步深入.Zhang[4]等对从女贞子中分离出的OA进行了抗肿瘤活性研究，发现OA对人白血病细胞HL60的增殖具有抑制作用，并呈时间剂量依赖性.同时发现OA会诱导HL60细胞发生凋亡，造成细胞周期阻滞在G1期和Sub-G1期.Western Blot分析，凋亡过程中caspase-9和caspase-3被激活，并伴随ADP-核糖聚合酶（PARP）的裂解，说明女贞子的主要成分OA通过激活caspase-9和cas⁃pase-3，裂解ADP-核糖聚合酶（PARP）来对肿瘤细胞产生杀伤作用.Juan[5]等从橄榄果中分离出OA，并运用荧光技术研究了OA对人结肠癌细胞HT-29的增殖、坏死和凋亡率的影响.OA对HT-29细胞具有中度的增殖抑制活性，半数有效量EC50为160.6 μmol/L，中度细胞毒活性IC50≥250 μmol/L.

从阿斯蒂尔贝羊草根茎中分离出的3β-羟基-12-齐墩果烯-27-乌苏酸（ATA）被发现具有抗肿瘤活性.ATA与齐墩果酸的结构非常相似，Sun[6]等发现ATA对人宫颈癌细胞HeLa具有较强的细胞毒作用，对HeLa细胞的增殖抑制呈现明显的时间剂量依赖性；同时，ATA可以诱导的凋亡，20 μg/mL浓度处理细胞48 h后凋亡率为22.63±1.65%.具有典型的凋亡形态学特征，观察到了DNA ladder，并且使细胞周期阻滞在G0/G1期，使Bax表达上调，Bcl-2的表达下调，线粒体膜电位ΔΨm下降.这说明，ATA通过线粒体途径来诱导细胞凋亡.

Juan[5]等从橄榄果中分离出的山楂酸（maslinic acid，MA）也是一个齐墩果烷型的五环三萜，相比于OA，MA对人结肠癌细胞HT-29的增殖抑制活性较好，半数有效量EC50为101.2 μmol/L，并能激活凋亡蛋白酶caspase-3.共聚焦显微镜分析表明MA会促使细胞产生超氧阴离子自由基（ROS）.MA还诱导HT-29凋亡，可以检测到细胞膜通透性增加和DNA片段化.

甘草酸（glycyrrhizic acid，GA）是豆科植物甘草中主要的活性成分，诸多研究表明甘草酸及其衍生物具有抗肿瘤活性.Ishiwata[7]等的研究表明虽然GA本身并不可以诱导T细胞的凋亡，却可以促进Fas介导的凋亡小体的形成和DNA片段化.通过磷脂丝氨酸膜外翻实验可以观察到早期的细胞凋亡.Wu[8]等发现GA可以诱导人肝癌细胞SMMC-7221的凋亡（浓度为1.2 μmol/L的时候凋亡率为12%），对人肝癌细胞BEL-7402有增殖抑制作用却没有凋亡诱导作用.

2 乌苏烷型五环三萜化合物的抗肿瘤研究

熊果酸（Ursolic acid，UA），又名乌索酸、乌苏酸、α-香树脂醇，是一种弱酸性五环三萜类化合物,是多种天然产物的功能成分.抗肿瘤活性是熊果酸最主要的药理作用.张秋萍[9]等发现UA可以抑制人白血病细胞K562的体外增殖，并呈明显的剂量依赖性，同时可以诱导K562细胞的凋亡.凋亡的机理可能与Bcl-2表达下调和Bax表达上调，凋亡蛋白酶caspase-3激活，BCR/ABL的酪氨酸激酶活性降低有关.E.Kassi[10]等发现UA对人体激素难治性前列腺癌细胞PC-3和雄激素敏感的前列腺癌细胞LNCaP细胞具有显著的抑制活性，浓度55 μmol/L时会诱导PC-3细胞凋亡，45 μmol/L时诱导LN⁃CaP细胞凋亡.同时推测Bcl-2表达下调是UA诱导两种前列腺癌细胞的可能的分子机制之一.Chen[11]等向BALB/C裸鼠皮下注入人食管癌细胞Eca-109建立细胞移植肿瘤模型，分组分别注射生理盐水和不同浓度的UA，14 d后测瘤重，结果显示UA可以明显抑制人食管癌细胞Eca-109在小鼠体内的增长，并且具有浓度依赖性.用免疫组化的方法检测了移植瘤中COX-2、Bax和Bcl-2蛋白的表达，结果显示UA导致COX-2和Bcl-2的表达下调，Bax表达上调.邵敬伟[12]等从枇杷叶中分离出UA，发现UA可以诱导人肝癌细胞HepG2、人胃癌细胞MGC803、BGC823及人乳腺癌细胞M231的凋亡，还可以激活caspase-3.

3 羽扇豆烷型五环三萜化合物的抗肿瘤研究

羽扇豆烷型五环三萜化合物的代表主要是桦木酸（betulinic acid，BA），桦木酸分布于桦木属植物及许多属植物中.许多研究证实BA具有抗肿瘤作用.1995年美国国立癌症研究所对2 500个植物提取物进行了系统的抗癌研究[13]，BA是一个强有力的抗黑色素瘤的化合物，其对黑色素瘤细胞系MEL-1（来自淋巴结），MEL-2（来自胸腔积液）和MEL-2（来自皮肤肿瘤）具有很强的细胞毒性，半数抑制率IC50范围从0.5 mg/mL到4.8 mg/mL.并且能够诱导细胞凋亡，流式检测可以检测到凋亡峰（sub-G1）.将黑色素瘤细胞系MEL-2注射到裸鼠皮下，腹腔注射BA检测BA对MEL-2的抑瘤率，也取得了很明显的效果.倪明宇[14]等通过建立小鼠体内荷S180肉瘤模型，测定BA的体内抑瘤率，发现BA对S180肉瘤有显著的抑制作用.体外对人口腔上皮癌KB细胞的生长抑制呈剂量依赖性，半数抑制率IC50为11.6 μmol/L.通过原位末端标记的方法和流式细胞仪的检测，发现BA可以诱导人口腔上皮癌KB细胞发生凋亡，线粒体膜电位下降，DNA合成能力降低.张秀娟[15]等的研究表明，BA可以提高H22荷瘤小鼠的生存时间，低剂量组125 mg/kg.d的疗效与环磷酰胺组没有显著性差异，说明低剂量组BA在体内对H22瘤株的抑制效果与环磷酰胺相当.该小组还测定了肿瘤细胞膜Ca2+、Mg2+-ATP酶的活性，得出结果，与生理盐水相比，BA中、低剂量组都能明显升高肿瘤细胞钙泵的活性.推测出BA的抗肿瘤机制可能是通过升高肿瘤细胞的钙泵活性，使得肿瘤细胞中的微钙浓度继续降低，从而降低[Ca2+]发挥信号传导机制而使细胞的正常生理功能降低而发生凋亡.

2,3-羟基白桦酸（23-Hydroxybetulinic acid）是BA的一个衍生物，关于它抗肿瘤活性的研究也越来越多.叶银英[16]等指出，2,3-羟基桦木酸对体内接种B16黑色素瘤细胞的小树肿瘤组织块的生长有抑制作用，随着药物浓度的增加，组织块重量减轻，说明重量的抑制率上升.2,3-羟基桦木酸作用于体内的B16黑色素瘤细胞，可造成细胞阻滞G0/G1期，最终导致细胞凋亡，起到抗肿瘤的作用.其后来的研究[17]表明2,3-羟基桦木酸在体外对人胃癌细胞SGC-7901、人卵巢癌细胞A0、人白血病细胞HL-60、人白血病细胞K562、人宫颈癌细胞HeLa及小鼠腹水瘤细胞S180的生长具有抑制作用.并可引起大量肿瘤细胞凋亡，并使细胞阻滞在某一生长期.蒋孟军[18]等采用磺酰罗丹明B（SRB）法测定2,3-羟基桦木酸对人毛细血管内皮细胞（HMEC）增殖、迁移和血管生成的影响，发现2,3-羟基桦木酸体外可明显抑制HMEC增殖（IC50为40.44 mg/L），迁移和小管的形成.用免疫组化染色法检测HMEC中血小板-内皮细胞胞粘附分子CD31表达的变化，发现浓度为10 mg/L时，HMEC中的CD31的表达明显降低.

4 木栓烷型五环三萜化合物的抗肿瘤研究

从雷公藤中分离纯化的南蛇藤素，也叫雷公藤红素，属于木栓烷型的五环三萜.Zhou[19]等分别对南蛇藤素体内体外对人脑胶质瘤生长的影响及抗血管生成作用进行了研究，结果显示南蛇藤素对人血管内皮细胞ECV-304的增殖有显著的抑制作用，IC50为1.33 μg/mL在体内外抑制新生血管的作用呈剂量依赖性，浓度为0.2 μg/mL时能显著抑制血管内皮细胞的迁移和新生血管的形成；每周5次连续4周给移植了人胶质瘤细胞SHG-44的小鼠皮下注射南蛇藤素，可显著抑制胶质瘤的体积增大；进一步的免疫组织化学实验表明，南蛇藤素也降低了人血管内皮生长因子抗体1和2（VEGFR-1和VEGFR-2）的表达.说明南蛇藤素具有抗人脑胶质瘤的活性，抗肿瘤机理可能是通过抑制肿瘤新生血管的生成.

综上所述，对各个类型的五环三萜化合物抗肿瘤作用的研究主要通过体外对肿瘤细胞的增殖抑制作用研究，和对体内移植瘤的增长的研究.而五环三萜抗肿瘤作用的机理包括诱导细胞凋亡、阻碍细胞周期、抗肿瘤新生血管生成等药物抗肿瘤的一般作用机理，其中关于五环三萜诱导肿瘤细胞凋亡的报道占主要.由此可见五环三萜类化合物存在很大的潜质进一步开发成高效而低毒的抗肿瘤药物.但是由于五环三萜类化合物广泛存在于各种植物中，种类繁多，所以对于其结构与疗效间的关系并不是很明确，以后的研究应着重于五环三萜化合物的构效关系，明确了构效关系，才能真正有目的地、高效地开发具有最优活性的五环三萜抗肿瘤药物，同时还可以对现有的五环三萜化合物进行必要的结构修饰，将其修饰成最符合癌症治疗的高效、低毒的目标的抗癌药物.

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Advances in Studies on Antitumor Activities of Pentacyclic Triterpenoids

ZHANG Yuan1，ZHANG Xinwen1＊，CHEN Guangying2
（1.College of Life Science,Hainan Normal University，Haikou571158，China；2.Key Lab of Tropical Pharmaceutical Herb Chemistry of Hainan province，Haikou571158，China）

Pentacyclic Triterpenoids,including Oleanane,Ursane,Lupane and Friede-lane type,are some active sub⁃stance widespread in the plant kingdom,and the antitumor activities of Pentacyclic Triterpenoids have always been hot research points at home and abroad.The paper summarized the studies on antitumor activities of Pentacyclic Triterpe⁃noids and the mechanism of their antitumor effects in recent years.

Pentacyclic Triterpenoids;antitumor activities

R 273

A

1674-4942（2011）01-0092-04

2010-11-27

国家自然科学基金项目（30860087）

*通讯作者

黄 澜