雷公藤红素药理作用分子靶点的研究进展

丁海鹏，李相鹏，张伟，丁宁，王鹏，李国强，李英霞

(1.中国海洋大学医药学院海洋药物教育部重点实验室山东省海洋药物重点实验室，山东青岛266003;2.复旦大学药学院药物化学系，上海201203)

雷公藤红素药理作用分子靶点的研究进展

丁海鹏1，李相鹏1，张伟2，丁宁2，王鹏1，李国强1，李英霞2

(1.中国海洋大学医药学院海洋药物教育部重点实验室山东省海洋药物重点实验室，山东青岛266003;2.复旦大学药学院药物化学系，上海201203)

雷公藤红素是从传统中药雷公藤中提取分离得到的一种醌甲基三萜，具有抗炎、免疫抑制及抗肿瘤等药理活性。雷公藤红素几个特殊的分子靶点大多会抑制IKK-NF-κB信号通路，包括:①抑制IKKα/β激酶;②失活热休克蛋白90的分子伴侣蛋白细胞分裂周期蛋白37及P23;③抑制蛋白酶体的功能;④激活热激因子1诱导热休克蛋白反应;⑤影响肿瘤细胞的增殖;⑥影响细胞凋亡;⑦影响丝裂原活化蛋白激酶;⑧影响Akt/mTOR信号级联;⑨影响血管生成和转移;⑩抗炎作用。本文对其药理作用分子靶点研究进展做一综述。

雷公藤红素;药理作用;分子靶点;NF-κB;热休克蛋白90;细胞分裂周期蛋白;P23

雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook.f.)属于卫予科多年生藤本植物，至今已从雷公藤属植物中分离出近200种化合物，其中雷公藤红素(celastrol，又称南蛇藤素，以下简称红素)和雷公藤内酯是目前研究比较深入且具备较好成药性的2个化合物。红素是第一个从雷公藤属植物分离得到的活性化合物，是药用雷公藤的主要活性成分。

红素属于五环三萜类化合物(图1)，通过对其原子轨道能量分析发现，红素中A环的C2和B环的C6容易发生亲电反应［1］。红素能与半胱氨酸的巯基发生迈克尔加成反应形成共价键产物［2-4］。虽然蛋白质的结构决定域也能影响它们与红素的相互作用及迈克尔加成产物的构象，但这可能是红素能影响很多蛋白质功能的一个重要原因。雷公藤在临床上用于治疗风湿性关节炎［5］和系统性红斑狼疮［6-7］等疾病。体外药理实验结果表明，红素具有抗炎、抑制肿瘤细胞增殖和诱导白血病细胞凋亡等作用［8-10］。红素具有抑制支气管哮喘小鼠气道炎症的作用，其可能机制为通过下调肺组织干细胞因子(stem cell factors，SCF)的产生，抑制肥大细胞激活释放组胺和eotaxin，从而减轻哮喘的气道炎症反应。一些体外实验表明，红素能抑制在巨噬细胞、小神经胶质细胞及内皮细胞中由脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)诱导的炎症应答［3，11-12］。红素可抑制血小板活化。除此之外，它还能抑制多种肿瘤细胞的增殖和血管生成。红素可有效地诱导人肥大细胞白血病细胞系HMC-1细胞凋亡，凋亡主要发生在S期，凋亡的发生与其上调促进凋亡基因bax，cmyc和下调抑凋亡基因bcl-2的表达有关，可能具有治疗肥大细胞白血病的作用。红素体外可明显抑制血管内皮细胞(endothelial cell of vessels，ECV)增殖，IC50为1.33 mg·L-1;可抑制ECV的迁移和小血管形成，并且呈明显的剂量依赖性;同时具有抑制鸡胚尿囊膜血管生成和基质凝胶栓(matrigel plug)中的血管新生的作用。红素之所以具有如此广谱的生物活性与其作用于众多分子靶点密切相关，本文对其作用分子靶点研究进展作一综述。

图1 雷公藤红素的化学结构

1 抑制IκB激酶(IκB kinase，IKK)α/β激酶

NF-κB是免疫、炎症和应激反应的重要调节因子，参与细胞增殖和凋亡的调控。NF-κB通常与抑制因子IκB相结合，以非活性形式存在于细胞质中;当细胞面临生存危机，如机体为防御细菌、病毒或真菌的侵袭而启动免疫反应时，NF-κB被激活。NF-κB信号传导途径参与应激反应和免疫细胞活化、增殖、分化、凋亡及肿瘤形成等相关的400多种基因转录的调控。抑制蛋白K激酶(IKK)复合体是NF-κB信号通路的主要调节成分，它由3个亚基组成:催化亚基IKKα(IKK1)，IKKβ(IKK2)和调节亚基IKKγ(NF-κB essential modulator)。IKK活化及经典的NF-κB活化依赖IKKγ的完整性。但是非经典的NF-κB信号通路激活不需IKKγ的参与。基因敲除实验表明，IKKβ和IKKγ是炎症因子激活NF-κB所必需的。研究表明，红素的抗炎［3，12］及抗肿瘤活性与其对NF-κB信号通路的诱导抑制密切相关。Lee等［3］报道，红素能以剂量依赖的方式抑制IKKα和IKKβ的活性，认为红素通过抑制IKKβ环路中的活性中心Cys-179来达到对NF-κB通路的抑制。红素还可抑制IκBα的磷酸化和降解进而达到调节NF-κB信号通道的作用。此外，IKKβ环路还有调节血管生成和肿瘤发生的作用。他们的研究还发现，红素可诱导产生抗炎和抗肿瘤活性。他们认为IKKβ上的Cys-179对许多具有抗炎抗肿瘤活性的三萜和倍半萜类化合物都是一个潜在的靶点区域。

Wang等［13］的一项最新研究表明，红素可以通过抑制NF-κB和Notch信号通路进而抑制细胞增殖并以剂量依赖的方式诱导白血病U937细胞的细胞凋亡。红素能够抑制转化生长因子β激活蛋白激酶1(transforming growth factor-betaactivated protein kinase 1，TAK1)并以此抑制IKK复合体的活性进而发挥抑制NF-κB信号通路的作用，具体机制仍有待研究。

2 失活热休克蛋白90(heat shock protein 90，HSP90)的分子伴侣蛋白细胞分裂周期蛋白37(cell division cycle protein 37，CDC37)及P23

HSP90是细胞质内最活跃的分子伴侣，它是由多基因编码的一类蛋白家族，在细胞质中含量丰富。HSP90通常和其他辅助伴侣HSP70，HSP60和HSP23等形成蛋白复合体并作用于靶蛋白，在ATP存在条件下，HSP90作为复合体的核心促进靶蛋白活化或稳定其结构。此外，HSP90还能参与细胞信号转导、周期调控、蛋白质的降解及转运等。众多研究表明，HSP90与其底物蛋白之间的相互作用还需要一些辅助伴侣分子(co-chaperones)的参与，如HSP70，HOP，CDC37和P23等。在所有辅助伴侣分子中，CDC37可以特异性地介导多种蛋白激酶与HSP90的结合。由于这些蛋白激酶在细胞周期、信号转导和基因表达中都起着重要的作用，因此CDC37参与了细胞内的多项生命活动。

肿瘤细胞内大多数生长信号通路的活性依赖于以HSP90为基础的分子伴侣复合体。大多数的HSP90受体蛋白例如HER-2/neu，表皮生长因子受体(epithelial growth factor receptor，EGFR)，蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)，CDK4，BCR-ABL融合基因(BCR-ABL fusion gene，BCR-ABL)，P53和Raf-1对于癌细胞的存活和增殖是至关重要的［14-15］。由于HSP90可以同时调控多种致癌蛋白，因此以分子伴侣复合体作为药物靶点，比选择性地抑制某一个癌基因的活性具有更大的优势［16］。目前，HSP90的功能抑制剂主要分为两类，一类是以格尔德霉素(geldanamycin，GA)为代表的小分子化合物，它们能够直接与HSP90结合，抑制其ATP酶活性，从而阻断其分子伴侣活性，诱导底物蛋白经泛素蛋白酶体通路降解;另一类是以FK228和LAQ824为代表的组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)抑制剂，它们能够通过抑制HDAC6的活性，使HSP90发生乙酰化修饰，间接地抑制HSP90的分子伴侣活性，诱导底物蛋白降解。红素扮演了HSP90的一种特殊抑制剂的角色，其抑制方式并不像HSP90的不可逆抑制剂格尔德霉素一样在ATP的结合位点竞争性地与ATP结合，后续研究表明，红素可能抑制了HSP90与CDC37蛋白的相互联系。最初认为红素可能会与HSP90蛋白的羧基端相连，然而Sreeramulu等［2］研究认为，红素可能是对HSP90-CDC37的蛋白复合体进行拆分进而影响它们之间的相互联系，而并不是最初所设想的直接与HSP90蛋白的羧基端相连。CDC37蛋白分子的不同区域中含有几个半胱氨酸残基，Peng等［17］注意到红素可能会以共价的方式与CDC37蛋白氨基端的3个半胱氨酸残基连接在一起进而影响蛋白激酶的相互联系。HSP90-CDC37蛋白复合体能够激活一系列蛋白激酶，由于可诱导CDC37蛋白质的失活，红素具有抑制一些致癌蛋白激酶的潜力，作为潜在的抗癌药物，其机制仍有待进一步研究。红素不仅可以抑制HSP90而且与传统的HSP90抑制剂联合给药时能够产生协同效应。

P23是热休克蛋白HSP90分子伴侣复合体中相对分子质量最小的蛋白质(相对分子质量18 000～25 000)，结构相对简单，在酵母到人还有植物中都存在它的同源物，是一个高度保守的蛋白质［18］，最初从HSP90与孕酮激素受体复合物分离得到［19］。体外实验发现，P23可以直接结合在HSP90的氨基端和羧基端结构域［20-21］，稳定HSP90与ATP的结合［22-23］。P23蛋白与细胞凋亡相关，是白血病细胞凋亡的靶点。P23作为HSP90的一种分子伴侣蛋白，对红素显示出高度的敏感性，当红素遇到P23蛋白时会改变其三维构象诱导淀粉样纤维的形成。红素能够改变P23蛋白的半胱氨酸残基，但纤维的形成不仅需要半胱氨酸构象的变化而且还需要triptohypol C的诱导。由于能诱导P23蛋白的失活，红素可能成为治疗激素介导肿瘤的一个潜在药物。

据报道，CDC37和HSP90是IKK复合物的成分之一，当用HSP90的抑制剂处理细胞时，IKK复合物的相对分子质量减小，并且肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)诱导其活化的效应也告丧失。曾报道，HSP90也与包括受体相互作用蛋白(receptor interacting protein，RIP)多种激酶相互作用，RIP是TNF-α激活NF-κB过程中必需的关键性激酶，因此，HSP90究竟是IKK复合物中的功能性成分，还是仅仅因为与多种激酶相互作用从而影响TNF-α信号途径，仍需进一步研究。虽然HSP90-CDC37复合体调节IKK信号通路的机制仍有待研究，但是可以肯定的是HSP90-CDC37复合体为IKK信号传导体系的一个重要的调节因子，所以红素诱导HSP90-CDC37复合体系失活在这里就显得格外有意义。IKK信号传导体系的活性取决于HSP90-CDC37和IKKα-IKKβ-IKKγ蛋白杂络物相互作用时的构象。许多细胞的应激因子能切断HSP90蛋白与IKK体系的相互联系，从而实现对NF-κB通路的可逆抑制。红素抑制IKK体系的活性可能是通过直接激活IKK信号通路上的半胱氨酸残基或者是使HSP90-CDC37和IKK体系蛋白杂络物的稳定构象失活来实现的。虽然机制仍有待研究，但红素确实能诱导产生对IKK信号转导体系的长久抑制，在临床治疗上收到了良好效果。

以分子伴侣为靶标的抑制剂并不与激酶本身直接作用，而是抑制维持激酶活性的相关分子伴侣蛋白，导致大量激酶被蛋白酶体降解。与传统的激酶抑制剂相比，它可同时灭活多个癌蛋白的活性，并且没有多种治疗所引起的毒性累积作用。由于CDC37只在肿瘤组织中高表达，因此，靶向CDC37的临床治疗可以作为抑制HSP90功能的一个替代策略，而且特异性更好，为治疗肿瘤，特别是目前缺少有效疗法的雄激素非依赖性前列腺癌提供了新的治疗策略。

3 抑制蛋白酶体的功能

蛋白酶体(proteasome)是一种广泛分布于真核细胞细胞质和细胞核中的多价催化蛋白酶复合物，可以选择性地降解细胞内的蛋白质，是细胞代谢的一个重要组成部分。蛋白酶体的功能是通过泛素-蛋白酶体通路实现的。泛素-蛋白酶体通路是由泛素、蛋白酶体以及一系列相关的活性蛋白酶如泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3组成的［24］。许多研究表明，泛素-蛋白酶体通路的异常可能是导致神经变性疾病以及风湿性疾病的主要原因［25-26］。

蛋白酶体的底物参与多种重要的细胞功能，如转录、应激、细胞周期调控、DNA修复、细胞分化和肿瘤形成等。另外，蛋白酶体还参与细胞内错误折叠或是被破坏的蛋白质分子等的降解。蛋白酶体抑制剂通过抑制蛋白酶体的活性，进而影响细胞生长相关蛋白、细胞因子和信号分子的表达，干扰细胞的增殖、分化和凋亡过程，对肿瘤细胞的生长抑制更为明显。蛋白酶体抑制剂可分为天然和人工合成物2类。天然蛋白酶体抑制剂包括乳胞素(lactacystin)，3，4-二氯异香豆素和PR-39等;人工合成蛋白酶体抑制剂，如醛基肽类蛋白酶体抑制剂(MG-132，MG-115和PSI等)，二肽硼酸类蛋白酶体抑制剂硼替佐米(bortezomib，PS341)。由于肿瘤细胞对由蛋白酶体抑制剂所引起的蛋白降解的抑制，比起正常细胞更加敏感，所以蛋白酶体抑制剂就极有可能成为选择性杀伤肿瘤细胞的抗癌剂。硼替佐米作为唯一一个已在临床应用的蛋白酶体抑制剂，已经表现出了良好的应用前景，然而该药具有一些毒性作用，如肺部并发症和周围神经疾病等［27-28］，而且还出现了耐药病例，所以毒性作用低的新一类的蛋白酶体抑制剂的开发就显得极其重要。红素是一种天然蛋白酶体抑制剂，并且可以诱导多种肿瘤细胞凋亡［29］。Xie等［30-31］报道，红素对胃癌细胞和多发性骨髓瘤细胞都具有诱导凋亡作用，红素对KMS12及KMS18多发性骨髓瘤细胞不仅可抑制增殖、改变细胞周期，还具有诱导细胞凋亡的作用，但具体的凋亡通路以及改变细胞周期的机制仍不清楚［32］。最近Walcott等［33］研究报道，红素抑制蛋白酶体的效应与HSP30和HSP70的表达上调密切相关，在与蛋白酶抑制剂MG-132联合用药时，红素能够与之产生协同效应。红素能显著抑制糜蛋白酶及前列腺癌细胞蛋白酶活性。PC-3(雄激素受体阳性)和LNCaP(雄激素受体阴性)细胞中蛋白酶活性抑制导致泛素及IκB-α，Bax和P27 3种蛋白酶底物的累积并诱导凋亡的发生。红素能明显抑制裸小鼠前列腺癌细胞生长。红素在抑制蛋白酶体的同时还可以通过IκB-α体系中泛素蛋白的积累达到抑制NF-κB信号通路的作用。

化学合成的蛋白酶体抑制剂具有一定的毒性作用且呈剂量时间依赖性，与之相比天然蛋白酶体抑制剂具有更好的选择性及疗效，因为对于患者，它们具有更好的耐受性和较低的毒性。目前，红素作为蛋白酶体抑制剂的抗癌新药研制还有多项课题有待开展，高效低毒的结构优化研究是下一步的重点。

4 激活热激转录因子1(heat shock transcription factor-1，HSF1)诱导热休克蛋白反应

HSP是生物体在不利环境因素刺激下应激合成的一组特殊的蛋白质，HSF1本质上是具有转录调节活性的蛋白质，可在热休克基因的表达过程中与相应启动子结合，启动基因的转录过程，最终促进HSP的表达。红素能激发热休克反应，能诱导HSF1的高度磷酸化，使之暴露出DNA结合域，获得与热激元件(heat shock element，HSE)结合的能力，激活受体中HSP70蛋白的启动子，诱导HSP70的mRNA和蛋白质的表达，从而对热休克治疗产生有利影响。此过程中，HSF三聚体与HSE的结合水平取决于HSE中三聚体结合位点之间的转录活化协同效应.在较低的浓度及温度下红素依然能诱导此协同效应的发生，表明红素能够在较低的温度下诱导热休克反应。除了热休克反应基因，红素还能通过激活抗氧化转录因子Yap1的方式诱导抗氧化基因的表达，红素修饰Yap1氧化还原中心羧基端半胱氨酸残基的方式可能为直接使半胱氨酸残基发生烷基化反应。红素诱导HSP70蛋白表达的能力为一些疾病的治疗打开了新思路，比如可以维持细胞蛋白内稳态，还可以通过与IKK通路中NEMO(IKKγ)调节单元的结合来抑制炎症应答并降低其活性等等。HSP70蛋白还能与肿瘤坏死因子受体相关因子6(TNF receptor-associated factor 6，TRAF6)结合在一起以此来抑制特定的免疫应答，如对内毒素介导的影响。目前，HSP70的小分子诱导剂已成为治疗由蛋白质错误折叠而诱发疾病的潜在药物。例如，红素被报道作为一种高效的蛋白质内稳态的调节剂来治疗高雪病。此外，红素还能稳定突变的亨廷顿蛋白抑制其在亨廷顿纹状体细胞中多聚介导的聚集。

5 影响肿瘤细胞的增殖

红素已被证明能够抑制多种肿瘤细胞株包括C6胶质瘤细胞、人单核细胞白血病、黑色素瘤、胰腺癌、RPMI8266骨髓瘤、K562和人慢性髓系白血病等癌细胞的恶性增殖［13，17，34-38］。此外，红素还能增强癌细胞对放疗的敏感度，例如，它可以增强放射线对黑色素瘤，鳞状细胞癌及前列腺癌细胞的杀伤作用［39-41］。Peng等［17］发现，在U937细胞中，红素可以诱导产生细胞周期停滞，进而抑制HSP90的ATP酶活性，影响细胞周期蛋白D1，CDK4和CDK6的表达。他们认为红素与分子的巯基发生作用后形成了一种新的化合物，而这正是它能影响U937细胞周期的主要原因。

6 影响细胞凋亡

细胞凋亡是指生物体内细胞在特定的内源和外源信号诱导下，其死亡途径被激活，并在有关基因的调控下发生的程序性死亡过程，通过销毁多余、损坏和不正常的细胞在细胞死亡和更新之间建立了一种平衡。以往的研究结果表明，NF-κB的活化可以促进细胞的存活和增殖，抑制NF-κB通路则可以诱导细胞凋亡的产生［42-43］。红素可以诱导多种肿瘤细胞凋亡，包括HL-60细胞、人前列腺癌细胞、小鼠黑色素瘤SW1细胞、人黑色素瘤LU1205细胞、U937细胞和神经胶质瘤C6细胞［29，35-37，44］。红素能够增强人PC-3前列腺癌细胞对放疗的敏感度［41］，促进乙酰藤黄酸诱导的人口腔鳞癌细胞凋亡［39］，提高替莫唑胺诱导产生的黑色素瘤细胞SK-MEL-173的细胞毒性［40］，增强化学疗法对K562和人白血病Jurkat T细胞凋亡的诱导［45］，促进TNF-α诱导的人髓样白血病KBM5胞凋亡，增强凋亡素2配体(apoptosis 2 ligand，TRAIL)对人乳腺癌MDA-MB-231和T47D的诱导凋亡作用以及提高人的卵巢癌细胞OVCAR-8［46］，肺癌细胞95-D和大肠癌SW620细胞中死亡受体基因的表达水平［47-48］。Nagase等［29］报道，红素之所以能够诱导人早幼粒细胞白血病HL-60细胞凋亡与其抑制拓扑异构酶Ⅱ的能力密切相关。红素可以以剂量依赖的方式抑制细胞增殖并诱导W256细胞凋亡发生。近期Ge等［36］报道，红素诱导C6细胞凋亡是通过上调促凋亡蛋白Bax和下调抗凋亡蛋白Bcl-2和XIAP来实现的。Wang等［13］认为，红素能够抑制NF-κB信号通路是其诱导人白血病U937细胞凋亡的重要原因。Dai等［41］报道，红素能以剂量和时间依赖的方式增强PC-3细胞对射线的敏感性，它能显著延长红外诱导产生的γ-H2AX的存在时间并增强细胞凋亡作用，提前1 h用红素预处理过的PC-3细胞可以实现最大的放射增敏。研究报道，红素能够有效地增强伊马替尼对BCR-ABL蛋白的敏感度，抑制KBM5细胞进而抑制细胞增殖及诱导发生线粒体依赖的细胞凋亡并减少K-562和Ba/F3细胞中BCR-ABL蛋白的表达水平［37，45］。此外，红素能够降低雄激素受体在LNCaP细胞中的表达水平，这可能是红素能够抑制增殖和诱导细胞凋亡的一个原因。

TRAIL是TNF家族的一员，属于Ⅱ型跨膜蛋白范畴。Sung等［46］报道，红素能够增强TRAIL诱导的对肿瘤细胞增殖的抑制及促进细胞凋亡的作用;研究其作用机制发现，红素抑制了细胞存活蛋白如cFLIP和IAP-1等的表达水平并促进Bax的表达。此外，红素能够在多种肿瘤细胞中诱导TRAIL受体DR4和DR5在细胞表面的表达。He等［39］报道，红素可与藤黄酸发生协同作用进而抑制口腔鳞癌细胞增殖并诱导其细胞凋亡。Jo等［49］最近报道，红素也可以以微管蛋白为靶标并促进由微管药物导致的有丝分裂细胞死亡。体外实验发现红素能够调节微管蛋白异源二聚体的生化特性，当与传统的微管靶向药物联合用药时可以产生协同效应诱导细胞凋亡，并且对耐紫杉醇的肿瘤细胞显示出很好的疗效。综上所述，红素单独使用可诱导肿瘤细胞凋亡，与细胞因子、化学药物或者γ射线联合用药具有协同效应。

7 影响丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)

体外和体内实验结果表明，红素可调节多种癌症模型中MAPK［12，50］。红素能够诱导人肺癌95-D和小鼠黑色素瘤细胞MAPK P38激活进而部分抑制β-1的整合活动，抑制黏着斑激酶的磷酸化使之不能与纤连蛋白黏附。Abbas等［35］报道，红素可以通过调节活化转录因子2(activating transcription factor 2，ATF2)的活性来诱导黑色素瘤细胞凋亡，因此通过食疗剂调节MAPK的通路可以诱导对肿瘤细胞生长和增殖的抑制。

8 影响Akt/mTOR信号级联

红素能够通过调节肿瘤细胞中Akt/mTOR信号通路(Akt/mTOR pathway)来影响细胞的寿命。Pang等［34］报道，红素能够抑制血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)诱导的Akt和mTOR的活化及前列腺癌细胞中核糖体蛋白S6激酶(ribosomal protein S6 kinase，P70S6K)的激活，红素抑制前列腺癌细胞增殖及诱导其凋亡作用的强弱与其对Akt/mTOR/P70S6K的抑制程度密切相关。Li等［6］报道，红素能不同程度地抑制p-Akt在HL-60细胞中的表达，且该作用具有浓度和时间依赖性。

9 影响血管生成和转移

在肿瘤形成过程中，血管生成起着至关重要的作用，VEGF，VEGFR-1和VEGFR-2被认为参与了肿瘤血管的生成［51-53］。Pang等［34］报道，红素能够抑制TNF-α诱导的VEGF表达上调。红素能以剂量依赖的方式抑制VEGF诱导的细胞增殖、迁移和浸润，以及原代培养人脐静脉内皮细胞的毛细血管样结构的形成。Zhou等［54］报道，红素能够抑制血管内皮细胞ECV-304的增殖，其IC50值为1.33 mg·L-1，在0.2 mg·L-1时红素能显著抑制细胞迁移和血管的生成。Zhu等［55］用人肺癌95-D和小鼠黑色素瘤B16F10细胞研究发现，红素也可以抑制黏附依赖性细胞的迁移和浸润。Sung等［46］报道，红素降低了具有HER-2(已知致癌基因诱导的趋化因子受体)转染的乳腺癌MCF-7细胞中C-X-C家族趋化因子受体4(C-X-C chemokine receptor type 4，CXCR-4)的表达水平，并且可以下调结肠癌、鳞癌和胰腺癌细胞中CXCR-4的表达水平。CXCR-4表达下调并不是因为蛋白酶抑制剂或者是溶酶体的水解造成的，具体原因仍有待研究。逆转录聚合酶链反应分析结果表明，红素诱导的CXCR-4的mRNA表达水平的下调发生在翻译阶段，而且能够同时抑制其配体CXCL-12诱导的结肠癌细胞浸润。

10 抗炎作用

近来，可用于治疗炎症的分子靶点不断被发现，包括TNF-α，白细胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)，IL-6，IL-8，γ干扰素(interferon-γ，IFN-γ)，趋化因子CXCR-4，诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)，黏附分子和血管生长因子等。红素能够抑制由LPS，IFN-γ，双链RNA和抗原抗体的相互作用引起的炎性细胞因子的表达等诱导的多种炎症反应［11-12，50-57］。Huang等［58］报道，红素能够抑制人单核细胞和肺巨噬细胞中LPS诱导的TNF-α和IL-1β的活化。红素能够抑制小鼠巨噬细胞中LPS和IFN-γ诱导NO和IL-1β的产生，而在小鼠的脑血管内皮细胞中，TNF-α和IFN-γ诱导的iNOS和血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1)的表达以及NO的产生则受到明显抑制［11］。

在小鼠巨噬细胞RAW264.7中红素能够抑制LPS诱导的TNF-α，IL-6，NO，PGE2的产生和NF-κB的激活［59］。在人外周血单核细胞中，红素能够抑制LPS诱导的TNF-α，IL-1β，IL-6和IL-8的产生以及在THP-1细胞中NF-κB的易位［56］。Wu等［60］报道，红素可以抑制LPS和IFN-γ诱导的JAK-2，ERK和c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)的磷酸化及IκB的降解。Nakamichi等［57］报道，红素能够对双链RNA诱导的激活因子IL-1β，IL-6和小胶质细胞中的趋化因子CCL-3，CCL-5，CXCL-2，CXCL-10等产生抑制作用。此外，红素还能够以极低的浓度抑制TNF-α，IL-1β和IFN-γ诱导的表皮细胞黏附分子(endothelial cell adhesion molecule，ECAM)，细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1)，VCAM-1以及E-选择素的表达。

Yu等［61］报道，红素能够抑制血管紧张素Ⅱ诱导的ERK1/2和Akt的磷酸化并且降低HSP90的表达水平。然而当存在血红素氧合酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)抑制剂时，红素的抗炎作用便不能有效发挥，表明红素作用于血管平滑肌细胞是通过HO-1介导发生的。在炎症反应中血小板的活化起着举足轻重的作用，Hu等［1］报道，处理过的血小板中P选择蛋白的表达降低、血小板激活复合物-1(platelet activation complex-1，PAC-1)与纤维蛋白原的结合减少同时血小板凝集下降，表明红素可以通过抑制ADP诱导的血小板的活化进而起到抗炎作用。早期研究表明，在炎症刺激下，角蛋白细胞可以促进ICAM-1的表达［62］。Seo等［63］最近报道，在人角质形成细胞系中红素可以诱导mRNA和蛋白质HO-1的表达。在用HO-1的特异性抑制剂锡原卟啉(Sn-protoporphyrin，SnPP)处理过的HaCaT细胞中，红素对IFN-γ诱导的ICAM-1的mRNA和蛋白质的表达抑制效应得到逆转。除此之外，SnPP也逆转了红素抑制IFN-γ诱导激活ICAM-1启动子的效应。他们甚至观测到被SnPP抑制活性的HO-1也逆转了红素对IFN-γ诱导的角质形成细胞单核细胞黏附。为此他们认为红素可能通过对IFN-γ诱导的ICAM-1表达和随后的单核细胞黏附的抑制来发挥抗炎作用的。红素是LPS和细胞因子诱导的亲炎症信号级联的强力抑制剂，抑制这些通路可能就会减缓炎症的发生。

11 结语

红素主要来源于中药雷公藤的根皮，是一个具有多种生物活性的天然产物，可以与半胱氨酸残基的巯基形成迈尔克加成共价产物。研究几个特殊的分子靶点，发现它们中大多数会影响IKK和NF-κB信号通路的功能，这可能是红素能对一些疾病产生疗效的原因之一。作为NF-κB的一种高效抑制剂，红素的药用潜力十分巨大，它既可以单独用药又可以与其他药物联合用药，用于治疗各种炎症性疾病和癌症，提高患者的生活质量。蛋白酶体抑制剂是抗癌药研究的新热点，红素作为一种蛋白酶体抑制剂，可堪称为一种天然抗肿瘤药物，有望成为继紫杉醇之后又一高效低毒的抗肿瘤植物药。药用红素的另外一个潜在应用是它能诱导热休克反应，HSP伴侣蛋白的小分子诱导剂被认为是治疗细胞蛋白内稳态失衡的潜在药物，如其在对年龄相关的退行性疾病的治疗中产生良好效果将给药物科学家带来巨大的鼓舞。

随着肿瘤发生、发展过程中多种机制被发现和阐明以及现代分离分析技术的发展，为从分子机制上研究红素抗肿瘤作用以及寻找其作用的明确靶点提供了条件。红素可诱导多种肿瘤细胞凋亡，对肿瘤血管的生成有直接抑制作用。以红素为先导化合物，通过化学合成得到更多的红素衍生物，筛选高效低毒的化合物，应用于临床治疗肿瘤，将成为红素研究的重点。

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Research progress in pharmacologic molecular targets of celastrol

DING Hai-peng1，LI Xiang-peng1，ZHANG Wei2，DING Ning2，WANG Peng1，LI Guo-qiang1，LI Ying-xia2
(1.School of Pharmacy，Ocean University of China，Key Laboratory of Marine Drugs of Ministry of Education，Key Laboratory of Marine Drugs of Shangdong Province，Qingdao266003，China;2.Department
of Medicinal Chemistry，School of Pharmacy，Fudan University，Shanghai201203，China)

Celastrol，a quinone methide triterpene，is a pharmacologically active compound present in Tripterygium wilfordii(Thunder God Vine)root extracts.As a potential medicine，celastrol shows significant pharmacological activity on many diseases，such as cancer，inflammatory and autoimmune diseases.Its molecular targets are mostly centered on the inhibition of IKK-NF-κB signaling，such as by①inhibiting the IKKα/β kinases，②inactivating the cell division cycle protein 37 and P23 proteins which are co-chaperones of heat shock protein 90，③inhibiting the function of proteasomes，④activating the heat shock transcription factor-1 and subsequently triggering the heat shock response，⑤affecting proliferation of tumor cells，⑥affecting apoptosis，⑦affcting mitogen-activated protein kinases，⑧affcting Akt/mTOR signaling cascade，⑨affecting angiogenesis and metastasis，and⑩exerting anti-inflammatory effect.

celastrol;pharmacologic action;molecular targets;NF-κB;heat shock protein 90;cell division cycle protein;P23

The project supported by National Mega-project of Science Research of China(2009ZX09102-014)

LI Ying-xia，E-mail:liyx417@fudan.edu.cn，Tel:(021)51980127

R285

A

1000-3002(2012)04-0570-07

10.3867/j.issn.1000-3002.2012.04.018

“十一五”国家新药创制重大专项(2009ZX09102-014)

丁海鹏(1986-)，男，硕士研究生，主要从事雷公藤红素类药物合成的研究;李英霞(1964-)，女，教授，博士生导师，主要从事糖类药物和海洋肽类药物研究。

李英霞，E-mail:liyx417@fudan.edu.cn，Tel:(021)51980127

2011-07-06接受日期:2011-12-07)

(本文编辑:齐春会)