重楼皂苷抗肿瘤的研究进展

王 飞 杨 宇 范丽梅 张曦文 付潆苇

(吉林大学第二医院妇产科，吉林 长春 130041)

重楼属(Paridis L)是重要的药用植物，其系统分类尚无定论，一般将其划归延龄草科，百合目〔1〕，在世界范围内共有26个种，我国20种〔2〕，主要分布于横断山脉南段的四川、云南两省〔3〕。重楼为该属植物云南重楼〔Paris polyphylla Smith var.yunnanensis (Franch.) Hand.-Mazz.〕和七叶一枝花〔P.polyphylla Smith var.chinensis (Franch.) Hara〕的干燥根茎〔4〕。其味苦，微寒，具有清热解毒、消肿止痛、凉肝定惊之功效，用于痈疮、癫疾、咽喉肿痛、毒蛇咬伤、跌打伤痛、凉风抽搐等症〔4,5〕。临床上常用作功能性子宫出血、神经性皮炎、外科炎症以及肿瘤等的治疗〔6〕。近年来，对于重楼化学成分及其药理活性的研究不断深入，现已从该属植物中分离鉴定了甾体皂苷、游离氨基酸、植物甾醇、植物蜕皮激素、黄酮等50多种化合物〔3〕。其中甾体皂苷为其主要活性成分，具有抗肿瘤、消炎、抑菌、止血等多种生理活性，临床上广泛用于各种癌症的防治〔7〕。本文综述了国内外对重楼皂苷及其抗肿瘤活性的研究。

1 重楼皂苷

皂苷是一类富含多糖分子的化合物，由皂苷元、糖、糖醛酸和其他有机酸组成，在自然界中分布广泛，根据苷元的不同可分为甾体皂苷和三萜皂苷两类。甾体皂苷又可分为螺甾醇型皂苷和呋喃甾型皂苷。由于连接的单糖种类和数量和位置不同，皂苷类化合物结构复杂，种类繁多〔8〕，具有广泛的生理活性。在杀伤和抑制癌细胞、调节机体免疫功能、阻遏癌症的发生和转移、诱导癌细胞分化、抑制肿瘤血管生成、逆转癌细胞的耐药性等方面都具有良好的活性〔9〕。其中，甾体皂苷在重楼属植物中广泛存在，是其主要的活性成分，占其总化合物的80%以上〔10〕，苷元多为薯蓣皂苷元(diosgenin)、偏诺皂苷元(pennogenin)、24A-羟基偏诺皂苷元、27-羟基偏诺皂苷元、呋甾烷醇类皂苷、25S-异纽替皂苷元、纽替苷元(nuatigenin)以及C21甾类皂苷元等，并以薯蓣皂苷元、偏诺皂苷元(图1)为主〔11〕。

图1 薯蓣皂苷元和偏诺皂苷元的结构

2 重楼皂苷的抗肿瘤活性

研究表明重楼皂苷具有广泛的抗肿瘤活性。颜璐璐等〔12〕研究了6种重楼皂苷对10种不同类型的肿瘤细胞株的细胞毒作用。发现，重楼皂苷对10种肿瘤细胞株均有不同程度的抑制效果，抑制强弱依次为：小鼠肺腺癌细胞株(LA795)，人肺癌细胞株(A549)，人宫颈癌细胞(HeLa)，人结肠癌细胞株(CaCo-2)，人急性髓性白血病细胞株(HL-60)，人肾腺癌细胞株(A498)，人表皮(A431)，人肝癌细胞(HepG2)，人肝癌细胞株(BEL7402)，人口腔上皮癌细胞株(KB)。此外，重楼皂苷对人卵巢癌细胞〔13〕、人胃癌细胞〔14〕、人乳腺癌细胞〔15〕、人髓系白血病袓细胞〔16〕、兔眼角膜恶性黑色素瘤细胞〔17〕等均有显著地增殖抑制作用。其抗肿瘤主要机制总结如下。

2.1诱导肿瘤细胞凋亡 凋亡是程序性细胞死亡的主要方式，在多细胞动物体中增殖和凋亡维持动态平衡，而在肿瘤细胞中，凋亡过程被抑制，表现为无限增殖，因而诱导凋亡成为临床抑制肿瘤生长的重要策略〔18〕。研究表明重楼皂苷可通过不同途径诱导肿瘤细胞凋亡，表现出抗肿瘤活性，其中线粒体途径最为关键(图2)。李春江〔15〕采用乙醇提取正丁醇萃取的方法提取重楼总皂苷，并进一步探讨了其体外对人乳腺癌细胞株(MCF-7)的抑制作用及抗癌机制。结果表明，人核糖体蛋白(RPS)能够显著抑制(MCF-7)细胞株的生长，随着RPS浓度增加，细胞开始执行线粒体凋亡途径，包括线粒体膜电位的降低，Bax/Bcl-2比率的提高，线粒体细胞色素C的释放，聚腺苷酸ADP转移酸(PARP)的活化以及半胱氨酸蛋白酶(Caspase)级联反应的激活等事件。张晓〔19〕的研究发现，PS I能够上调人肝癌细胞Bel-7402的Bax、Caspase-3蛋白表达水平、下调Bcl-2表达水平。张晓认为，重楼皂苷I可能是通过影响Bax、Bcl-2蛋白的表达，从而激活Caspase-3凋亡途径发挥抗肿瘤作用的。肖雪等〔20〕报道PSII能够增加人卵巢癌(SKOV3)细胞株的凋亡率，并且呈现时间和剂量的依赖关系，Western印迹结果显示，PSII干预细胞24 h后Bid、Bax表达量升高而Bcl-2表达量降低，表明PSII能够抑制ERK1/2的活性，激活线粒体凋亡途径并促进肿瘤细胞的凋亡。Lee等〔21〕报道，重楼皂苷D能够诱导下调凋亡抑制基因 Bcl-2 以及上调促凋亡基因 Bax 的表达，并且激活caspase-9凋亡路径，从而诱导人乳腺癌细胞 MCF-7和MDA-MB-231的凋亡。此外，徐海燕〔22〕重点研究了PSI抑制高转移人卵巢癌细胞株(HO-8910PM)的作用机理。信号通路富染度分析表明，经过PSI处理后，细胞中MAPK通路(ERK1/2，胞外信号调节激酶)、内质网通路和wnt信号通路被激活。RT-PCR结果显示WNT5A、PIK3C2B、CDH2、MAPKAPK3基因表达下调，JUN、PPP1R15A基因表达上调，推测PSI可能通过MAPK信号通路，内质网通路，wnt通路，上调JUN、PPP1R15A 基因的表达，下调 WNT5A、PIK3C2B、CDH2、MAPKAPK3基因表达，抑制H0-8910PM细胞增殖和转移，诱导其凋亡。有研究〔14〕表明，在确定重楼皂苷能抑制SGC-7901人低分化胃腺癌细胞增殖的同时，采用LSCM测定细胞内钙离子浓度的变化，发现重楼皂苷处理能够导致SGC- 7901细胞 〔Ca2+〕的明显增加，提示重楼皂苷作用后可能通过增加细胞内〔Ca2+〕，激活Caspase级联反应，诱导细胞凋亡,进而发挥其抗增殖的作用。

A.凋亡途径未激活时，Bcl-2与Bax结合，阻止Bax形成二聚体，细胞色素C无法进入细胞质基质中；B.重楼皂苷使得Bax和Bid上调，Bcl-2下调，促使Bax形成二聚体，从而改变线粒体内膜通透性，细胞色素C进入细胞质基质中，起始凋亡；C.上调的Bid还可与Bax竞争结合Bcl-2，使更多的Bax能够形成二聚体

2.2免疫调理作用 李春江〔15〕通过接种MCF-7建立了荷瘤裸鼠动物模型，体内实验发现，经RPS处理后，荷瘤裸鼠的胸腺指数显著提高，其血清干扰素(IFN-γ)和IL-2 水平均显著升高，IL-4 水平显著降低，导致Th1/Th2 平衡移动，向Th1偏移。此外，RPS处理还可降低血清中TNF-α水平，破坏肿瘤的生长条件从而抑制肿瘤生长。Zhang等〔23〕的研究也发现，重楼中分离出来的皂苷类物质对小鼠巨噬细胞RAW264.7具有免疫促进功能，能够促进其吞噬作用，提高机体免疫功能从而发挥抗肿瘤作用。

2.3抑制肿瘤组织血管生长 近年来，研究认为抑制肿瘤的新生血管的形成是某些化合物抗肿瘤作用的重要机制〔24〕。肿瘤组织中的血管为肿瘤细胞提供了代谢微环境，为肿瘤的生长提供氧气、养料，因此抑制肿瘤组织血管生长，破坏肿瘤微环境能够有效抑制肿瘤生长〔25〕。胡静等〔26〕发现重楼总皂苷在体外实验中能够抑制血管内皮细胞增生、迁移和血管腔的形成，抑制血管内皮细胞DNA的合成，诱导血管内皮细胞凋亡，从而抑制新生血管的形成。此外，胡静等将小鼠肝癌细胞H22注射裸鼠构建荷瘤小鼠体内模型，结果表明，重楼总皂苷具有显著抑制肿瘤生长作用，同时可显著降低肿瘤组织微血管密度，从而认为重楼皂苷的抗肿瘤活性与其能够抑制肿瘤新生血管生成有关。Qian等〔27〕通过体内外的实验探讨重楼总皂苷抗肿瘤作用的机制，发现其在体外实验中能显著抑制血管内皮细胞的生长，并显著抑制血管内皮细胞小管的形成以及血管内皮细胞的迁移，还能干扰血管内皮细胞周期运转，将其阻滞于阻G0～G1期，在体内实验中发现，重楼总皂苷能显著减少小鼠移植瘤的微血管密度，进而认为抑制血管新生可能是重楼总皂苷抗肿瘤作用机制之一。

2.4逆转肿瘤耐药性 郝杰〔28〕发现重楼皂苷Ⅶ对耐顺铂人肺腺癌A549/DDP细胞的增殖具有明显抑制作用，呈显著的浓度依赖性，并与作用时间有相关。重楼皂苷Ⅶ可引起早期凋亡细胞比例明显增加，并干扰A549/DDP细胞周期时相分布，使细胞阻滞于G2期。Cheung等〔29〕报道，重楼皂苷D能够通过引起耐多西紫杉醇HepG2的DNA片段化以及阻断其线粒体的功能诱导耐药肿瘤细胞的凋亡，表现出逆转耐药性的作用。

2.5其他作用 萧梅芳等〔30〕研究了重楼皂苷Ⅰ在体外对人肝癌细胞(SMMC-7721)增殖和凋亡的影响及其机制，发现PSI能够将SMMC-7721细胞阻滞于G1期，并且上调Fas和Bax的表达水平而下调Bcl-2、cyclinD1和cyclinE蛋白的表达水平，进而推测PSI能够通过阻滞肿瘤细胞周期运转抑制肝癌细胞的增殖。此外，李春江〔15〕在体内实验中发现，RPS可显著提高荷瘤裸鼠血清总抗氧化能力(T-AOC)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)水平，降低血清丙二醛(MDA)水平，组织中T-AOC和 T-SOD水平也都有明显提高。石小枫等〔31〕认为重楼皂苷能够抑制细胞DNA和蛋白质的生物合成进而发挥抗肿瘤作用。还有报道认为重楼皂苷可导致肿瘤细胞变性坏死〔32〕。

3 总 结

综上所述，重楼总皂苷及其单体具有广泛的抗肿瘤活性，能够抑制多种肿瘤细胞的增殖，其作用机理包括诱导凋亡、提高机体免疫力、抑制肿瘤组织血管生长、逆转肿瘤耐药性、阻滞细胞周期运转等多个方面。由于国内外对于重楼皂苷抗肿瘤活性的研究较少，其具体机制还不明确，目前多集中于单一机制的探索，是否多种途径在此过程中起了协同作用还有待进一步阐明。本文就近年来国内外对重楼皂苷及其抗肿瘤活性的研究做了综述，以期为后续研究以及新型抗肿瘤药物的开发做出参考。

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