Brucine抗肿瘤的分子水平研究进展

杨福伟 王 辰 王光明 王德友 王 皓

(吉林大学白求恩第一医院神经外科，吉林 长春 130021)

传统中药马钱子，为马钱科植物马钱子的干燥成熟种子，具有通络止痛、散结消肿的功效。现代研究表明其主要有效成分为生物碱类，含量约为生药的1.5%～5%，主要是士的宁、马钱子碱(Brucine)及其氮氧化物。其中Brucine是从马钱子中提取的吲哚型结构的生物碱，是一种白色晶体具有吲哚型结构的生物碱。研究显示Brucine的药理活性主要集中在镇痛作用、抗炎及免疫系统作用、心血管作用和抗肿瘤作用等几个方面。近年来，Brucine对于临床“顽症”恶性肿瘤的治疗研究也有了很大进展，为癌症提供了一个可能的有效治疗途径。

1 一般药理作用

1.1炎症及免疫系统作用 Brucine在炎症和免疫系统中发挥广泛作用，Yin等〔1〕的实验证明Brucine通过抑制炎症组织的前列腺E2(PGE2)的释放，从而降低完全佐剂性关节炎大鼠血浆中5-羟色胺(5-HT)和6-酮前列腺素F-1α(6-keto-PGF1α)的含量和血管通透性，从而达到抗炎的目的。赵红卫等〔2〕发现在一定条件下Brucine对小鼠淋巴细胞功能有调节作用。还有研究表明〔3〕，不同剂量Brucine加入到一氧化氮(NO)诱导的兔软骨细胞凋亡模型中，能抑制兔软骨细胞凋亡，并呈量效关系，以高剂量组(250 mg/L)最为显著，但作用于正常软骨细胞时，两者无统计学差异。提示Brucine抑制软骨早期凋亡，保护软骨组织，从而达到治疗风湿性关节炎的目的。

1.2镇痛作用 Brucine可能通过中枢和外周两种途径发挥镇痛作用。朱建伟等〔4，5〕实验显示；Brucine有显著的镇痛作用，强度与剂量在一定范围内呈正相关。还有研究发现小鼠静脉注射及口服Brucine后，脑和各个器官中均有不同程度的分布〔6〕，说明Brucine可能穿透血脑屏障对中枢系统作用从而起到镇痛作用。Brucine具有镇痛作用还表现在与哌替啶合用后，不仅能明显增加哌替啶镇痛作用，还能延长其镇痛时间〔7〕。Brucine中枢镇痛机制可能与上调脑部单胺类神经递质与脑啡肽含量有关，而外周镇痛机制可能是通过抑制 PGs合成，减少外周炎症组织 PGE2的释放，进而通过降低感觉神经末梢对痛觉敏感性起到镇痛作用 。Brucine的另一镇痛机制可能与钠通道有关，李明华等〔8〕表明Brucine对大鼠海马CA1区锥体神经元的钠通道具有阻断作用，从而推测该作用可能是Brucine的镇痛机制之一。

2 抗肿瘤作用

2.1肝癌 在世界上，肝癌(HCC)是最流行的恶性癌症之一，是癌症相关死亡的首要原因〔9〕。尽管外科手术和放射治疗技术极大的改进，由于高发的转移和复发，HCC长期的预后仍然不良〔10〕。这样寻找新的药物控制HCC转移非常必要。目前，国内外对于Brucine的抗肝癌机制研究最多，主要为体外抗肝癌肿瘤细胞实验以及抗肝癌动物模型试验研究。在Brucine作用于人HCC(HepG2)体外实验中，Deng等〔11，12〕发现Brucine可以显著抑制人肝癌细胞HepG2的增殖，通过研究发现Brucine主要是通过诱导HepG2凋亡而发挥抗肿瘤作用，凋亡过程可能涉及钙离子持续，快速的增高和线粒体的去极化，同时还证明B淋巴细胞参与此过程。在此基础上，邓旭坤等〔13〕也证实Brucine能通过诱导HepG2细胞凋亡来抑制其增殖，并进一步证明这种早期诱导作用和细胞膜电位(MP)以及通透性没有明显相关性，但在12 h后MP会显著下降，这也说明Brucine对HepG2 MP的影响与细胞外环境的关系不是很大，而与作用时间有一定的关系〔14〕。在体内试验中邓旭坤等〔13，15〕发现Brucine对Heps瘤小鼠表现出明显的抑瘤作用，并刺激和促进小鼠的免疫系统和造血系统功能，同时还验证了brucine脂质体比Brucine的抑瘤效果更显著，这可能与脂质体的靶向性和缓释作用有关。另外，在Brucine抑制肝癌细胞转移方面。Shu等〔16〕发现Brucine能抑制HGP2和smmc-7721细胞的转移，抑制人低氧诱导因子(HIF)-1的基因转录，并减弱HIF-1的下游基因例如纤维蛋白、基质金属蛋白酶-2(MMP-2)等的表达。HIF-1由两个二聚体HIF-1α和HIF-1β构成，HIF-1β存在于哺乳动物细胞中，同时，HIF-1α蛋白的水平以氧依赖的方式进行调节。在血氧正常时，HIF-1α被羟基化后运送到蛋白酶体26S进行降解〔17〕。在氧缺乏的情况下，HIF-1α不能进行羟基化，聚集在核中，与HIF-1β结合成二聚体，并激活靶基因的转录。HIF-1是介导癌症细胞转移和肿瘤血管形成的关键转录因子，而且这两者在肿瘤进展中起着重要的作用〔18，19〕。已有报道〔20〕HIF-1的活性与HCC的进展有联系。Shu等〔16〕研究进一步证明brucine抑制HCC的转移有可能是通过抑制HIF-1的表达通路实现的。

2.2多发性骨髓瘤 在一定剂量范围内，Brucine诱导多发性骨髓瘤U266细胞凋亡的作用与剂量呈正相关。Li等〔21～23〕研究显示Brucine可上调U266细胞中凋亡关键因子Caspase-8和促凋亡基因Bax的表增加，抑制抗凋亡基因bcl-2的表达，同时磷酸化c-Jun并下调Janus激酶-信号转导子与转录激活子(JAK-STAT)通路中Stat3、Stat5 mRNA的表达。Rao等〔24〕研究也显示Brucine可诱导人多发性骨髓瘤(RPMI 8226)细胞凋亡，这种作用通过对细胞周期的阻滞和线粒体膜蛋白破坏、细胞色素C的释放实现的。

2.3乳腺癌 余志艳等〔25，26〕研究发现Brucine可诱导该细胞凋亡的同时上调促凋亡基因Bax和Caspas-3的表达水平，下调细胞中抗凋亡基因Bcl-2的表达水平。同时动物实验发现，一定剂量范围内，Brucine能抑制小鼠乳腺癌骨转移模型中小鼠体内肿瘤的生长，并且对小鼠的生存状态无明显影响。Agrawal等〔27〕也发现Brucine能抑制体外培养的人乳腺腺癌MCF-7细胞的增殖。

2.4结肠癌 Zheng等〔28〕将Brucine作用于结肠癌细胞(LoVo)，发现细胞被阻滞在细胞周期G1期并通过Wenstern实验发现同时伴随着细胞周期蛋白1(CCND1)的升高和CCNB1，cyclinE和CDC2的降低，同时还有Bcl-2降低和Bax升高，这两者导致线粒体膜电位的下降，同时Brucine能抑制细胞存活和增殖信号转导的关键连接点(ERK)1/2和蛋白激酶B(AKT)蛋白的磷酸化。 在肿瘤血管方面，Luo等〔29〕发现brucine能通过抑制信号分子蛋白激酶C(PKCα)，偶联蛋白活化磷脂酶(PLCγ-1)，肉毒病毒致癌基因子系物(Raf1)，血管内皮细胞生长因子(VEGF)的分泌和mTOR的表达，抑制LoVo细胞的生长和血管的生成，这个结果同时也被siRNA证实，通过siRNA将KDR PKCα，PLCγ和Raf1敲除能减弱Brucine对肿瘤细胞的抑制。

2.5肺癌 Zhu等〔30〕Brucine诱导人肺癌细胞A549的凋亡，不是通过影响COX-2 mRNA的稳定性来实现的，而是通过抑制IkappaBalpha的磷酸化和p65的核移位，从而下游抑制COX-2基因的表达来实现的。

3 参考文献

1Yin W，Wang TS，Yin FZ，etal.Analgesic and anti-inflammatory properties of brucine and brucine N-oxide extracted from seeds of strychnos nux-vomica〔J〕.J Ethnopharmacol，2003；88(2-3)：205-14.

2赵红卫，翁世艾.马钱子碱对小鼠淋巴细胞功能的影响〔J〕.中国药理学通报，1999；15(4)：354-6.

3张 梅，李 平，陈朝晖，等.马钱子碱对一氧化氮诱导软骨细胞凋亡的影响〔J〕.中国临床康复，2003；7(26)：3554-5.

4朱建伟，武继彪，李成韶，等.马钱子碱镇痛作用及其药效动力学研究〔J〕.中国中医药科技，2005；12(3)：166-7.

5朱建伟，武继彪，李成韶，等.复方马钱子碱的镇痛作用及其药效动力学初步观察〔J〕.中国中医药信息杂志，2005；12(9)：36-7.

6李晓天，张丽容，王天奎，等.马钱子碱在小鼠体内的组织分布〔J〕.中国临床药理学与治疗学，2006；11(3)：342-4.

7殷 武.马钱子生物碱类成分镇痛作用研究〔D〕.南京：南京中医药大学硕士学位论文，2000.

8李明华，张 艳，刘巨源.马钱子碱对大鼠海马神经元钠通道的影响〔J〕.新乡医学院学报，2003；20(6)：389-93.

9Yang JD，Roberts LR.Hepatocellular carcinoma：a global view〔J〕.Nat Rev Gastroenterol Hepatol，2010；7(8)：448-58.

10Tang ZY，Ye SL，Liu YK，etal.A decade’s studies on metastasis of hepatocellular carcinoma〔J〕.J Cancer Res Clin Oncol，2004；130(4)：187-96.

11Deng XK，Yin W，Li WD，etal.The anti-tumor effects of alkaloids from the seeds of Strychnos nux-vomica on HepG2 cells and its possible mechanism〔J〕.J Ethnopharmacol，2006；106(2)：179-86.

12Deng X，Yin F，Lu X，etal.The apoptotic effect of brucine from the seed of Strychnos nux-vomica on human hepatoma cells is mediated via Bcl-2 and Ca2+involved mitochondrial pathway〔J〕.Toxicol Sci，2006；91(1)：59-69.

13邓旭坤，蔡宝昌，吕晓宇，等.马钱子碱及其脂质体对移植性荷瘤小鼠抗肿瘤作用的对比研究〔J〕.中草药，2006；37(3)：389-93.

14徐 睿，吕晓宇，蔡宝昌，等.马钱子碱对人肝癌细胞 HepG2 细胞膜电位和通透性的影响〔J〕.中草药，2008；39(11)：1692-6.

15邓旭坤，蔡宝昌，殷 武，等.Brucine 对 Heps 荷瘤小鼠的抗肿瘤作用和毒性的研究〔J〕.中国药理学通报，2006；22(1)：35-9.

16Shu G，Mi X，Cai J，etal.Brucine，an alkaloid from seeds of strychnos nux-vomica linn，represses hepatocellular carcinoma cell migration and metastasis：the role of hypoxia inducible factor 1 pathway〔J〕.Toxicol Lett，2013；222(2)：91-101.

17Kaelin WG Jr，Ratcliffe PJ.Oxygen sensing by metazoans：the central role of the HIF hydroxylase pathway〔J〕.Mol Cell，2008；30(4)：393-402.

18Lu X，Kang Y.Hypoxia and hypoxia-inducible factors：master regulators of metastasis〔J〕.Clin Cancer Res，2010；16(24)：5928-35.

19Thirlwell C，Schulz L，Dibra H，etal.Suffocating cancer：hypoxia-associated epimutations as targets for cancer therapy〔J〕.Clin Epigenetics，2011；3(1)：9.

20Li S，Yao D，Wang L，etal.Expression characteristics of hypoxia-inducible factor-1α and its clinical values in diagnosis and prognosis of hepatocellular carcinoma〔J〕.Hepat Mon，2011；11(10)：821-8.

21李志华.马钱子碱磷酸化 C-JUN 诱导人多发性骨髓瘤 U266 细胞凋亡研究〔D〕.太原：山西医科大学硕士学位论文，2011.

22李志华，马艳萍，王艺华，等.马钱子碱经死亡受体途径诱导人类多发性骨髓瘤 U266 细胞凋亡〔J〕.白血病·淋巴瘤，2010；19(12)：724-30.

23冯 静，马艳萍.马钱子碱对多发性骨髓瘤 U266 细胞 JAK-STAT 信号通路的影响〔J〕.中国现代医生，2011；49(13)：1-2.

24Rao PS，Ramanadham M，Prasad MN.Anti-proliferative and cytotoxic effects of Strychnos nux-vomica root extract on human multiple myeloma cell line-RPMI 8226〔J〕.Food Chem Toxicol，2009；47(2)：283-8.

25余志艳，李 平.马钱子碱对乳腺癌细胞 MDA-MB-231 作用的实验研究〔J〕.安徽医药，2008；12(9)：779-82.

26马文静，李 平.马钱子碱对裸鼠乳腺癌骨转移的抑制作用〔J〕.安徽医药，2009；13(6)：600-2.

27Agrawal SS，Saraswati S，Mathur R，etal.Cytotoxic and antitumor effects of brucine on Ehrlich ascites tumor and human cancer cell line〔J〕.Life Sci，2011；89(5-6)：147-58.

28Zheng L，Wang X，Luo W，etal.Brucine，an effective natural compound derived from nux-vomica，induces G1phase arrest and apoptosis in LoVo cells〔J〕.Food Chem Toxicol，2013;58(2):332-9.

29Luo W，Wang X，Zheng L，etal.Brucine suppresses colon cancer cells growth via mediating KDR signalling pathway〔J〕.J Cell Mol Med，2013;17(10):1316-24.

30Zhu G，Yin F，Deng X.Effect of NF-kappaB on inhibition of non-small cell lung cancer cell cyclooxygenase-2 by brucine〔J〕.Zhongguo Zhong Yao Za Zhi，2012;37(9)：1269-73.