葫芦素类化合物的药理作用研究进展*

张金芳，张晓瑞，郑敏思，李志勇，袁涛，黄秀兰

(1.中央民族大学药学院，北京 100081；2.江西师范大学生命科学学院，南昌 330027)

葫芦素类化合物(cucurbitacins)多具苦味，是从植物界中广泛分布的葫芦科或其他科属的植物中分离得到的天然三萜类化合物[1]。现代药理学研究显示葫芦素类化合物具有抗肿瘤[2]、抗炎[3]、保肝[4]、调节免疫[5]、降血糖[6]及对心血管疾病的影响[7]等作用。葫芦素类化合物多存在于民间习用药物，含葫芦素类化合物的植物广泛分布在世界各地，我国含葫芦素类化合物的植物资源亦十分丰富，且民间用来治疗多种疾病，如风湿病、黄疸和糖尿病等[8]。中药天花粉(TrichosantheskirilowiiMaxim.)为栝楼的干燥根制成，含有cucurbitacin B、isocucurbitacin B、cucurbitacin D、isocucurbitacin D、3-epi-isocucurbitacin B、dihydrocucur-bitacin B、dihydroisocucurbitacin B、dihydrocucurbitacin E等三萜皂苷化合物，是主要的药用成分之一[9]。维吾尔医药药西瓜为葫芦科药西瓜(Citrulluscolocynthis)的干燥成熟果实，主要药用成分为cucurbitacin A、B、C、D、E、I、J、K、L 和colocynthosides A、B等葫芦素类化合物，常用于清热泻火、健胃消食、大便秘结等[10]。为促进葫芦素类化合物的进一步开发和利用，现将有较多生物活性报道的葫芦素类化合物的化学成分、药理作用以及可能分子靶点等信息综述如下。

1 葫芦素类化合物的来源与化学

葫芦素类化合物为植物的次级代谢产物，主要存在于葫芦科植物的果实、根和种子中，如甜瓜(Cucumismelo)、西葫芦(Cucurbitapepo)、药西瓜、天花粉、雪胆(Hemsleya chinensis)、苦瓜(Momordica charantia)、木鳖子(Momordica cochinchinensis)、罗汉果(Momordica grosvenorii)等[8-10]。葫芦素类化合物亦广泛分布在玄参科、十字花科、秋海棠科、瑞香科、杜英科、茜草科、蔷薇科、梧桐科、四数木科和大戟科等植物中[8]。葫芦素类化合物的葫芦烷核骨架为19-(10-9β)-甲基-10α-5-羊毛甾烯[19-(10-9β)-abeo-10α-lanost-5-ene]，根据结构特点，有葫芦素A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、O、P、Q、R、S、T、雪胆甲素和雪胆乙素等一系列结构相似的化合物[11]。在PubMed和中国知网中搜索葫芦素，发现葫芦素类化合物的药理作用研究集中在葫芦素A(cucurbitacin A，CuA)、葫芦素B(cucurbitacin B，CuB)、葫芦素D(cucurbitacin D，CuD)、葫芦素E(cucurbitacin E，CuE)、葫芦素I(cucurbitacin I，CuI)、葫芦素R(23，24-dihydrocucurbitacin D，CuR)、雪胆甲素(25-acetoxy-23，24-dihydrocucurbitacin F，hemslecin A，CuⅡa)、雪胆乙素(23，24-dihydrocucurbitacin F，CuⅡb)等[11]，化学结构见图1。

2 葫芦素类化合物的药理作用及其机制

2.1抗肿瘤作用 检索文献可发现葫芦素类化合物的药理研究主要集中在抗肿瘤方面，对肝癌、肺癌、乳腺癌、胃癌、结直肠癌、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、胶质母细胞瘤、白血病等均有抑制作用。葫芦素类化合物具有重要的抗癌潜力，主要通过影响细胞信号转导、阻滞细胞周期、诱导细胞凋亡、抗血管生成、引发细胞自噬以及抑制癌细胞转移等来发挥抗肿瘤活性[1]。有抗肿瘤作用的葫芦素类化合物主要有CuB、D、E、I、 CuⅡa 、CuⅡb等，其抗肿瘤作用及靶点见表1。

2.2保肝作用 葫芦素类化合物具有减轻肝损伤、改善肝纤维化等保护肝脏作用，是治疗慢性肝炎传统药物[22]。WU等[4]发现，CuE可改善硫代乙酰胺(TAA)诱导雄性C57BL/6小鼠导致的肝纤维化，其机制可能是抑制MAPK，线粒体膜电位改变，促凋亡蛋白/抗凋亡蛋白(Bax/Bcl-2)的比例升高，影响细胞色素C蛋白，触发了凋亡蛋白caspase-3和cleaved PARP的活化，诱导活化的肝星形细胞(HSC)凋亡。另一方面，CuE抑制PI3K和Akt磷酸化，激活AMPK，阻断mTOR依赖信号通路，降低p-P70S6K水平，从而改善肝纤维化。张晓倩等[28]研究表明CuE能减轻四氯化碳(CCl4)和乙醇致昆明小鼠急性肝损伤，通过增加细胞膜的流动性来促进胆汁分泌，改善胆汁瘀滞，促进肝损伤修复。SALLAM等[29]发现，CuB可通过降低羟脯氨酸肝含量、减轻胶原-1α，α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和转化生长因子β(TGF-β)过度表达，抑制STAT3活性，降低Bax/Bcl-2比例，增加Bax、mRNA的表达，来改善CCl4诱导的雄性白化小鼠肝纤维化。

2.3抗炎作用 葫芦素类化合物具有抗炎作用，其机制可能是抑制炎症相关因子白细胞介素-2(IL-2)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、γ干扰素(IFN-γ)和转录因子蛋白家族(NF-κB)等表达水平[30]。LI等[3]报道了CuB对imiquimod诱导的角质形成细胞炎症具有抑制作用，可能的机制是CuB可降低炎症因子IL-8和趋化因子CCL20的表达，并抑制NF-κB和STAT3蛋白表达。HE等[31]研究表明CuⅡa通过诱导肌动蛋白聚集破坏肌动蛋白细胞骨架，抑制TNF-α的合成及丝裂原活化蛋白激酶和NF-κB途径的激活，来发挥CuⅡa对炎症相关疾病的抗炎活性。WANG 等[30]研究结果表明，CuⅡb可抑制伴刀豆球蛋白A(ConA)激活的淋巴细胞的增殖，减弱TNF-α、IFN-γ和IL-6蛋白的表达，抑制JNK和Erk1/2激活，增强IκB和NF-κB活化，并下调STAT3磷酸化和增加细胞凋亡，表现出其抗炎活性。HUSSEIN等[32]研究药西瓜中CuE的抗炎活性，结果发现CuE抑制t-BHP处理的大鼠模型肝脏中促炎细胞因子TNF-α，IL-6和IL-23的升高。ESCANDELL等[33]报道CuR具有潜在的抗炎活性，分子机制可能是其可抑制NFAT的激活，降低TNF-α、IL-1β、IL-4细胞因子，抑制细胞周期蛋白CyclinA1、B1、D2、E的表达水平。

图1 相关葫芦素类化合物结构

表1 相关葫芦素类化合物的抗肿瘤作用

2.5对心血管疾病的影响 葫芦素类化合物可用于治疗和预防心肌肥大和心肌纤维化[36]。JEONG等[7]研究证明，CuI通过抑制CTGF及MAPK和TGF-β/Smad表达，减弱去氧肾上腺素(PE)刺激的SD大鼠心肌细胞肥大，对心肌肥大有预防作用。段明霞等[36]研究结果表明，CuB改善C57小鼠主动脉结扎术诱导的心肌纤维化，可增加心脏微血管密度，并增强内皮细胞标志物CD31、CD34蛋白的表达，抑制间质细胞标志物α-SMA、波形蛋白表达，表明CuB改善心肌纤维化的可能机制是通过抑制内皮向间质转化来完成的。XIAO等[37]发现，CuB减轻PE诱导雄性C57/BL6小鼠的心脏质量、增加心肌细胞横截面积、减弱间质纤维化，改善收缩和舒张异常，表现出抗肥大和纤维化能力；其可能的机制是：CuB抑制由ANP和β-MHC诱导H9C2心肌细胞中Akt/mTOR/FoxO3a信号的表达，增加心肌细胞中的自噬水平来起到对心脏肥大的保护作用。YANG等[38]报道，CuI通过抑制细胞凋亡和ROS的积累，改善线粒体功能障碍，抑制MAPK的活化，恢复抗氧化蛋白水平以减轻过氧化氢(H2O2)诱导的H9c2心肌细胞氧化应激。

2.6抗糖尿病作用 CHEN等[6]发现，苦瓜中的葫芦素是降低血糖的主要成分。WAKIMOTO等[39]探讨CuB作用于MDA-MB-231移植的雌性裸鼠，结果发现血清葡萄糖水平低于正常水平，表明CuB具有降低血糖的作用。KIM等[40]研究证实CuB改善2型糖尿病(T2DM)小鼠[LEPR-/-(db/db)、C57BL/6或Gα-gust null]高血糖症，可能机制是激活肠道AMPK水平，释放胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和胰岛素。MURTAZA等[41]报道，CuE通过抑制JAK-STAT5信号转导，减少PPARγ表达，改善AMPK活性，正向调节MetS小鼠模型中脂肪组织功能并抑制内脏肥胖、血脂异常、高血糖和胰岛素抵抗，可用作治疗代谢类疾病。

2.7其他作用 葫芦素类化合物具有抗过敏、抗抑郁、神经保护等作用。YOSHIKAWA等[42]发现，CuE表现出抗过敏活性。有文献报道CuⅡa可逆转轻度压力(CUMS)刺激BALB/c小鼠导致的抑郁样行为，可能机制是：通过调节CaMKⅡα-CREB-BDNF途径以及杏仁核中兴奋性和抑制性平衡的变化，平衡谷氨酸和GABA受体的水平，表明CuⅡa具有类似抗抑郁药的特性和神经保护作用[43]。AREL-DUBEAU等[44]研究发现，CuE减少1-甲基-4-苯基吡啶鎓[MPP(+)]诱导的PC12细胞死亡，抑制自噬，表现出神经保护作用。

3 葫芦素类化合物的相关临床研究

有报道称采用甜瓜蒂水提取物制成片剂“瓜蒂素片”(总葫芦素、E族葫芦素和葫芦素B含量分别为64.8%、27.4%和13.3%)和甜瓜蒂乙醇提取物制成片剂“葫芦素BE片”(总葫芦素、E族葫芦素和葫芦素B含量分别为89.0%、18.6%和59.9%)，治疗80例慢性迁延性肝炎患者和229例慢性活动性肝炎患者，其中208例服用瓜蒂素片，101例服用葫芦素BE片，每日口服剂量分别为3～4.5 mg和0.6～0.9 mg，分三次服用，连续服药3个月，结果显示总有效率69.9%，显效率46.6%，两种片剂疗效组间无显著差异，进一步研究发现这两种药物可改善肝功能和增高非特异性细胞免疫功能[46]。

4 毒副作用

有研究表明，服用葫芦素片引起上腹部难受、头晕、腹泻、恶心、肝区痛等不适反应[45]。LU等[47]报道，CuE处理HepG2细胞和SD大鼠，均提高细胞色素水解酶(CYP3A)和P-糖蛋白(P-gp)含量，表明CuE具有肝毒性。WU等[48]研究表明，CuI处理后的H9c2细胞显示细胞活力逐渐降低，细胞体积逐渐增加，并呈浓度依赖性地促进H9c2细胞的凋亡；CuI通过激活MEK/ERK1/2信号通路增加自噬水平，诱导H9c2心肌细胞肥大和凋亡，显示CuI具有心脏毒性作用。

5 展望

葫芦素类化合物种类较多，但药理研究主要集中在葫芦素A、葫芦素B、葫芦素D、葫芦素E、葫芦素I、葫芦素R、雪胆甲素、雪胆乙素等。葫芦素类化合物有诸多药理作用，而研究多聚集在抗肿瘤方向，如葫芦素B、葫芦素D、葫芦素E、葫芦素I等可通过STAT3、ERK、JAK、PI3K/AKt和Cofilin等多种信号通路，抑制多种肿瘤细胞的增殖、阻滞细胞周期、破坏肌动蛋白细胞骨架及诱导凋亡等发挥广谱的抗癌作用。但关于葫芦素类化合物抗癌作用的研究在自噬方面较少。

据推测，世界上75%～80%的人依赖草药防御疾病[49]。在药物发现领域，从草药中分离出的化合物已被研究作为药物发现的先导化合物。例如，美国食品药品管理局批准的抗癌小分子化合物约63%来自草药[49]。我国有丰富的含葫芦素类化合物的草药，且多为民间习用药用植物，如药西瓜和瓜蒂等。综上所述，葫芦素已展现出多种对抗疾病的潜力，可见葫芦素类化合物具有良好的临床应用前景。目前针对葫芦素类化合物的药效及机制研究多数停留在体外实验，体内试验验证更是少有，且葫芦素类化合物如何发挥其治疗作用的机制仍不清楚。尽管葫芦素类化合物的产品甚少，但国内已有用于治疗慢性肝炎及原发性肝癌的葫芦素片。因此，深入研究葫芦素类化合物的药效及其作用机制，对葫芦素类化合物在今后的研究中有重要的意义。