白藜芦醇及其类似物和衍生物的药理学研究进展

韩雪莲

（江苏省安全生产科学研究院，江苏南京210042）

白藜芦醇（resveratrol，Res）于1940年由Tokaoka首次从毛叶藜芦的根部分离得到并被命名，目前已经在21个科、31个属的72种植物中被发现。Res具有广泛的生理活性，包括抗肿瘤、保护心血管、抗菌、保护神经、免疫调节、保护肝细胞、抗肝纤维化、抗衰老、治疗休克、美容减肥等多种作用，尤其是其抗肿瘤活性显著，被认为是一种很有希望的抗肿瘤药物，其药理学特性已经有许多研究。由于Res的生物利用度较低，为提高其生物利用度，并获得更高的抗肿瘤活性，Res的类似物和衍生物研究也得到了广泛开展。

1 Res的化学结构及理化性质

Res，又称芪三酚，别名虎杖苷元，化学名为3，5，4′－三羟基－反－二苯代乙烯（3，5，4′－trihydroxy－transstilbene），分子式C14H12O3，相对分子量228.25，为蒽醌萜类（非黄酮类）多酚化合物，具有酚和芪的特性。Res为白色针状晶体，无味，难溶于水，易溶于有机溶剂，具有顺、反两种结构，一般认为反式异构体的生物活性更为广泛，植物中主要为反式结构。高纯度的Res对光不稳定，自然条件下的Res仅有少量游离态，通常是与葡萄糖结合以苷的形式存在，白藜芦醇糖苷在肠道中糖苷酶作用下释放出Res［1］。

对反式Res的晶体进行X－射线衍射分析发现，Res分子结构中的反式二苯乙烯骨架具有相对的共面性（图1a），而Res分子在固态时，3个羟基与邻近苯基上的O交替形成和打破氢键，从而形成广泛的氢键网络（图1b）。氢键的交替形成和破坏，赋予了Res分子中3个羟基中氢原子的流动性，即可以转移到邻近的高电子密度的活性氧原子［2］。

图1 晶体X－射线衍射获得的反式Res分子结构（a）和反式Res分子间广泛的氢键网络（b）Fig.1 Molecular structure of trans－resveratrol（a）and trans－resveratrol packing diagram down the a axis showing the extended network of H bonds（dashed lines）（b）obtained from crystal X－ray diffraction

2 Res的抗肿瘤作用机制

Res对多种体外培养癌细胞和移植瘤具有抑制或延缓作用。在临床应用中，Res与化疗药物联合应用于肺癌、结肠癌、乳腺癌、胃癌等多种中晚期肿瘤患者，表现出明显的减毒增效作用。

在过去的十余年中，Res抗肿瘤作用机制的研究极多，但结果不相同，包括抑制氧活性自由基、抑制细胞色素P450对致癌物的活化、阻断蛋白激酶C介导的信号通路、免疫调节、激素调节、引起细胞周期阻滞并诱导细胞凋亡等均被认为是其可能的作用机制。关于其分子靶点更是多种多样，pRb、MEK1、AP－1、c－Myc、Caspases 3／9、p53、p21、p27、Bax、Bcl－2、cyclin B／D1／E、Cdk1／4、pCdc2（tyr15）、ATM／ATR、chk1／2、pCdc25C、MMP－2、MMP－9、MKP5、P53、p53（ser15）、MAKP、p21、AMPK、ROS、PI3K、pAKT、Src－Stat3、ROS、caspase－2、ATF3、MIC－1、NO、BCL6、Myc、pAKT、pp70S6K、Cyclin B、PKC、PKCα等均被认为是Res发挥抗肿瘤作用的靶点［3－7］。

鉴于实验结果的多样性，研究者认为Res不是通过单一机制发挥抗肿瘤作用，而是通过多种途径、多种层次的生化途径产生作用。细胞的变化往往是级联反应，不会因为个别因素恢复原状而逆转。Res作用于细胞整个通路，而不是单个的酶，因此作用更为缓和（副作用较少），并且能够取得更好的疗效和动态平衡。目前有越来越多的观点倾向于Res主要通过细胞周期阻滞和诱导细胞凋亡而起到抗肿瘤作用。

对白血病、结肠癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌、食道癌等多种人类肿瘤细胞株的研究发现，Res可以引起细胞S／G2期阻滞，并诱导分化或凋亡；可以诱导CDK2及Cyclin E表达增加，抑制肝癌HepG2细胞及结肠癌SW480细胞系癌细胞从S期进入G2／M期，并存在剂量依赖关系；通过ATM／Chk途径诱导多发性骨髓瘤IM9细胞S期细胞周期阻滞并诱导细胞凋亡；通过增加G1／S和G2／M调节因子相关激酶的表达，引起人乳腺癌MCF－7细胞S期阻滞和细胞凋亡；通过引起G0／G1期阻滞、下调bcl－2基因表达、上调bax基因表达诱导前列腺癌PC－3细胞凋亡［8－10］。

3 Res的遗传毒性

对鼠淋巴瘤L5178Y细胞的研究发现，高浓度Res（200μmol·L－1）能够引起细胞毒性，产生微核和中期染色体位移，在中国仓鼠V79细胞中，同样能看到微核的产生。Ferry－Dumazet等［11］采用细菌反向突变（Ames）实验、体外染色体畸变（CA）实验、体外微核（MN）实验和姐妹染色单体交换（SCE）实验测试了Res对CHL中国仓鼠肺细胞的遗传毒性，结果发现Ames实验阴性，但Res能够造成结构性CAs（2.5～20μg·mL－1）、产生MN细胞，并显示轻微的非整倍体倾向。另外，Res的SCE作用具有剂量依赖性，在10mg·mL－1浓度下，Res能够产生6倍的SCE作用，相当于丝裂霉素。Res对白血病细胞和正常造血细胞的生长抑制IC50分别为12μmol·L－1和59μmol ·L－1。关于肝癌细胞Bel－7404的实验发现，Res浓度＞25μmol·L－1时可抑制Bel－7404细胞增殖并诱导凋亡，浓度＞100μmol·L－1时正常肝细胞L02的增殖也受到抑制，并产生凋亡。Ferry－Dumazet等［11］发现Res对未激活的淋巴细胞无影响，但是在低浓度下（IC50＜8μmol·L－1）即可降低健康志愿者正常细胞周期内的外周血淋巴细胞活性，并诱导其凋亡。同时还可以以剂量依赖性方式（IC50＝60μmol·L－1）诱导正常CD34＋造血干细胞凋亡并减少集落生成数。说明Res通过复杂的信号通路产生作用，而且对正常细胞也有抗增殖和诱导凋亡活性。

TSGp53杂合子基因敲除小鼠的研究发现，连续6个月每天灌胃给药4 000mg·kg－1，并没有改变肿瘤的发生率，除了肾积水和尿路上皮增生，没有发现其它明显的变化。小鼠血浆游离Res浓度（给药剂量4 000 mg）最高为20～40mmol·L－1，代谢产物Res浓度可高达10倍。这证明Res不具有致癌性，但具有一定的肾及膀胱毒性，有必要限制其在体内的用量［12］。

另一方面，也有实验表明Res对正常细胞无毒性或者具有较高的安全性。大鼠的最大耐受剂量达300 mg·kg－1；小鼠口服较高剂量的Res，4周后检测各项血液生化指标，均未发现异常。细胞水平的研究表明，Res不影响小鼠成纤维3T3细胞的生长增殖活性，但明显抑制HepG2、HL－60细胞及胆囊癌GBC细胞的生长增殖［13－15］。据此，有学者认为，Res的作用因细胞类型、细胞状态、浓度等因素不同而不同，并可能产生相反的作用，最终的效果取决于这些作用的综合。

4 Res的代谢动力学

对人结肠腺癌Caco－2细胞的体外研究表明，Res可被大量吸收，但数项动物及人体内实验证明，Res的肠道吸收率极低。同时，由于迅速代谢，其半衰期极短（约8～14min），峰浓度极低［16］。健康受试者通过不同介质（白葡萄酒、葡萄汁、蔬菜汁／匀浆）口服后，30 min血浆Res浓度达峰值10～40nmol·L－1。静脉注射给药后，Res在体内广泛分布，主要分布于肝、肺、脾、肾、胃和肠，其中以肝脏分布最多，肾次之，提示Res的抗肿瘤作用可能与其组织分布特点有关，即在特定的靶组织高浓度分布。人体内静脉注射30min后，Res大部分转化为硫酸盐。目前口服后详细的血浆代谢过程还不清楚，血清和尿液中主要以葡萄糖醛酸和硫酸结合物存在。在血浆中，Res可与脂蛋白、白蛋白结合，白蛋白是其主要的血浆载体。Res必须和蛋白结合或转化才能保持高浓度，其疗效与其和蛋白结合转运的能力（选择性和亲和力）有关［17－19］。

Res分子代谢广泛，主要代谢场所为肝脏和肠道，肝细胞通过被动吸收和载体介导两种途径摄取Res，但Res的细胞内蛋白靶点尚需进一步研究证实。Res在肝细胞中的代谢产物为硫酸盐和葡萄糖苷酸结合物，经质谱和核磁共振在体外培养的人类肝细胞中检测出3种Res代谢产物，分别是trans－resveratrol－3－O－4′－O－disulfate（S1）、trans－resveratrol－4′－O－sulfate（S2）和trans－resveratrol－3－O－sulfate（S3）。与人类重组磺酸基转移酶（SULTs）共同孵育，发现S1几乎全部由SULT1A1催化生成，只有极少部分由SULT1A2、SULT1A3和SULT1E1催化生成，S2选择性地由SULT1E1催化生成，S3则因Res的浓度不同，由SULT1A1、SULT1E1、SULT1A2和SULT1A3催化生成［20］。

检测单层培养的人结肠腺癌Caco－2细胞发现，Res的代谢产物为trans－resveratrol－4′－O－glucuronide（G1）、trans－resveratrol－3－O－glucuronide（G2）、transresveratrol－3－O－sulfate（S3），G1和G2的生成遵循米氏动力学，而主要代谢产物S3的产生受Res浓度影响，高浓度Res抑制S3的产生。这可能是因为大量的Res造成了代谢饱和或抑制，人体肠道可能存在同样机制，因此影响了Res的吸收和生物利用度［21］。

尽管其生物利用度极低，Res在体内的疗效却不可否认，因此，有学者提出也许Res的代谢物才是其活性形式，尽管对药物的修饰，包括转化为葡萄糖苷酸和硫酸盐，通常会降低细胞对药物的通透性并有利于药物的排出，然而，对CYPs的抑制作用被认为是Res产生生理活性的途径之一，实验证明S3硫酸盐并不能抑制CYPs［22］。

由于Res的血浆浓度极低（血浆峰浓度10～40 nmol·L－1），而在体外实验中，能够产生生物学活性需要的浓度为5～100μmol·L－1。因此在很多动物试验中，Res的用量极大才能得到预期效果，甚至由于用量过大产生了毒性作用。因此越来越多的学者致力于寻找Res的类似物或者对其结构进行改造，以期小剂量应用即可获得理想效果。目前已通过化学合成、天然成分提取等方法发现了多种Res类似物及衍生物，其中以羟基衍生物和甲基化衍生物数量较多，其中多种具有较强的抗肿瘤活性。

5 Res类似物和衍生物的抗肿瘤作用

研究表明，在肿瘤细胞中过度表达的CYP1B1，可催化Res的羟化反应生成piceatannol和另外2个尚未确证的单羟基和双羟基Res类似物。从结构上看，piceatannol比Res多1个羟基，因而水溶性更好；从功能上看，piceatannol在急性白血病和淋巴瘤细胞中表现出细胞毒性作用，对结肠癌细胞也有抗增殖作用。说明通过CYP1B1催化，Res可以转化为具有化学预防作用和抗肿瘤活性的化合物［23］。3′－羟基Res能通过诱导神经酰胺浓度增大而抑制无雄激素受体的前列腺癌PC3细胞增殖。在白血病HL－60细胞中，与具有其它取代基的Res类似物相比，具有邻羟基基团的类似物具有3倍的细胞增殖抑制活性，这可能要归功于核苷酸还原酶抑制的解除以及dNTP的耗尽。

Matsuoka等［24］合成了6种Res类似物，进行了CA、MN和SCE实验。其中2种ResA，3，4′－羟基反式二苯乙烯（3，4′－dihydroxy－trans－stilbene）和4－羟基反式二苯乙烯（4－hydroxy－trans－stilbene））在3种实验中均显示明显的活性，且它们的遗传活性等于或者高于Res，而其它缺少4′位羟基的ResA没有活性。据此，Matsuoka等提出了结构活性学说，认为4′位羟基是产生遗传毒性所必需的基团。Stivala等［25］则认为反式结构和4′位羟基均为Res增殖抑制及抗氧化作用所必需。

对21例原发性儿童急性淋巴细胞性白血病的体外培养研究表明，piceatannol具有显著的细胞凋亡诱导作用，Res没有显示出抗增殖活性［26］。

顺式3，5，4′－三甲氧基二苯乙烯具有很强的抑制血管内皮细胞增殖作用，能够抑制内皮细胞增殖、出芽、胶原浸入和形态形成（ID50＝0.3～3.0μmol· L－1），其活性是Res的30～100倍，同时还能够引起微管分解和微管蛋白解聚，是1个具有显著血管靶向活性的抗血管生成剂［27］。Cardile等［28］研究发现，甲基化Res衍生物对人前列腺癌DU－145细胞的生长抑制活性与Res的（GI50＝24.09μmol·L－1）相当或更高，而对非致瘤性人成纤维细胞显示低或非常低的毒性，其中Res的三甲基化衍生物活性最强。比较三甲氧基二苯乙烯类化合物12（GI50＝2.92μmol·L－1）和19（GI50＝25.39μmol·L－1）表明，取代基的位置对活性非常重要，这并不是空间位阻的原因，而是因为其化学性质不同。

Zhang等［29］对其合成的Res甲氧基类似物的研究表明，与Res相比，具有邻位甲氧基的类似物有着更强的醌还原酶（QR）的诱导活性，这与甲基能够增加脂溶性并提高代谢稳定性有关。此外，具有甲氧基的衍生物能同时激活辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ，而Res则很快被辅酶Ⅱ代谢失活。对系列甲氧基Res衍生物的合成和活性研究表明，3，5－二甲氧基是二苯乙烯衍生物促凋亡活性的活性基团。pterosfilbene（紫檀芪，3，5－二甲氧基－4′－羟基二苯乙烯）是Res的3，5－二甲氧基天然类似物，具有抗氧化、抗细胞增殖、降血脂、抗炎、诱导细胞凋亡、降血糖和抗真菌作用，其抗真菌活性为Res的5倍，对streptozotocen致糖尿病大鼠的降糖作用与二甲双胍相近；pterosfilbene能够显著抑制恶性黑色素瘤B16M－F1细胞增殖，抑制α－和λ－DNA聚合酶活性，并抑制猴病毒40（SV40）DNA的复制，其活性接近aphidicolin（蚜肠霉素）［30］。

3′－hydroxypterostilbene（3′－羟基紫檀芪）是piceatannol的3，5－二甲氧基天然类似物，在相同浓度下，其诱导细胞凋亡的能力远远超过Res，且对正常造血干细胞几乎没有任何细胞毒性。3，5－二甲氧基为其活性所必需［31］。

6 Res类似物和衍生物的抗肿瘤作用机制

Savio等［32］研究发现，与Res相比，4，4′－二羟基反式二苯乙烯抗肿瘤细胞增殖活性更高，而且具有不同的机制：4，4′－二羟基反式二苯乙烯显著增加G1期细胞积累，而Res阻碍G1／S期过渡。在体外实验中，2种化合物都能够抑制δ－DNA聚合酶的活性，但4，4′－二羟基反式二苯乙烯不影响α－DNA聚合酶的活性；4，4′－二羟基反式二苯乙烯提高P21CDKN1A和p53蛋白水平，而Res导致S期限制点蛋白Chk1的磷酸化。

Chen等［33］合成了一种Res脂肪酸，能有效抑制TLR2的表达，并因此降低血清磷酸化Akt和磷酸化糖原合酶激酶3β（GSK3β）水平，从而阻断TLR2介导的正常人胚胎肾HEK293细胞凋亡。因此认为，Res脂肪酸通过抑制Akt／GSK3β相关的TLR2途径参与细胞凋亡调节。

Ciolino等［34］认为，与Res类似，piceatannol通过抑制雌激素CYP1A1、CYP1A2和CYP1B1活性发挥作用，而且其对CYP1B1的抑制作用更强。

7 结语

关于Res的研究数量庞大，也取得了丰硕的成果，但仍然存在许多需要进一步探讨的问题，主要涉及生物作用机制、结构与活性的关系、生物利用度与疗效之间存在的矛盾以及体内药代动力学等。相信随着未来研究的不断深入，Res作为新型抗肿瘤药物必将更好地发挥作用。

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