海参皂苷抗乳腺癌作用的研究进展

崔 闯 郑诗芸 朱为康

近年来的研究证实，海洋天然产物含有广泛的生物活性化合物，在某些疾病的治疗中显示出重要作用。流行病学研究也表明，许多亚洲国家的鱼类和海鲜消费量高，相应的肺癌、乳腺癌、结直肠癌和前列腺癌等特定类型癌症的发生率较低[1]。海参作为一种海洋棘皮动物，不仅是珍贵的食品，也是名贵的药材。据《本草纲目拾遗》记载：海参，味甘咸，补肾，益精髓，摄小便，壮阳疗痿，其性温补，足敌人参，故名海参。因此，关于海参及其代谢产物的研究逐渐受到了关注。越来越多的研究证实，海参来源化合物——主要包括海参皂苷和海参多糖等，均具有抗乳腺肿瘤活性[2,3]。

一、海参皂苷的抗乳腺癌活性

三萜皂苷是海洋棘皮动物海参最主要的次生代谢产物。它们具有溶血、细胞毒性、抗真菌等由膜促作用引起的生物活性[2]。已有证据表明，这些天然产物在体外可抑制多种人类肿瘤细胞系的增殖，一些糖苷类药物的应用可减少癌细胞的黏附，抑制癌细胞的迁移和管形成，抑制血管生成，抑制细胞增殖，抑制集落形成和肿瘤侵袭。而在啮齿动物体内腹腔注射一些海参三萜皂苷溶液可显著降低肿瘤负担和转移[4]。目前已知的海参三萜皂苷有70余种，多数为羊毛甾烷型三萜皂苷，其中部分已被证实具有包括抗乳腺癌在内的抗多种肿瘤活性(表1)。

表1 部分具有抗肿瘤活性的海参皂苷化合物

Frondoside A作为一种以海参为特有来源的三萜皂苷化合物，广泛存在于多个品种的海参之中，受到了较多的关注[5]。Frondoside A已被证实在多种模型中都具有明显的抗癌活性[4,6]。有研究发现，Frondoside A能够抑制人乳腺癌细胞的存活、迁移、侵袭和乳腺癌异种移植瘤的生长。在体内研究中，该海参皂苷可以显著抑制无胸腺小鼠移植瘤MDA-MB-231的生长，且无明显毒性不良反应。

从越南粉疣海参(Cercodemas anceps)醇提物中分离得到的7个全锡型三萜皂苷表现出了显著的抗肿瘤活性。经磺酰罗丹明B比色法测试，这些化合物对包括人乳腺癌细胞MCF7在内的5种人肿瘤细胞株具有较强的细胞毒性。从该种海参中提取得到的另外8个三萜二糖苷和3个三萜四糖苷，经测试也具有抗乳腺癌活性[7，8]。

从黑乳海参(Holothuria nobilis)分离得到的海参皂苷Nobiliside D也被证明具有抗肿瘤活性[9]。研究者使用xCELLigence实时细胞分析选用多种肿瘤细胞株进行抗肿瘤试验，结果表明，该化合物对不同的肿瘤细胞系具有不同的抑制作用，且其对乳腺癌和白血病的抗肿瘤活性更为显著。

此外，从玉足海参(Seaothuria leucospilota)、梅花参(Thelenota ananas)等多种海参中提取得到的海参皂苷也都显示出了较为显著的抗乳腺癌活性[10]。研究者结合生物学与化学的技术和方法，采用活性追踪分离结合多维化学导向技术，从海参提取物中筛选出抗乳腺癌活性成分，并在细胞水平上进行了确证。

除海参皂苷外，海参多糖、海参肽等也是常见的海参次生产物。海参多糖是从各种海参中提取出来的活性物质，是海参体壁的主要成分，目前在海参中主要发现有海参硫酸软骨素和海参岩藻多糖两种活性多糖[11, 12]。海参多糖具有抗凝血与抗血栓形成、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、免疫调节等多种生物活性[13]。海参肽是海参经水解后分离纯化得到的生物活性物质。研究表明, 海参多肽具有抗氧化、促进胶原蛋白分泌、降血压、抗肿瘤、抑制炎症、抗疲劳等多种功能。海参寡肽可通过刺激Th细胞、细胞因子分泌和抗体产生而发挥免疫调节作用[14]。

二、海参皂苷抗肿瘤作用机制

在对海参皂苷抗肿瘤作用机制的研究过程中，其展现出了良好的生物学和药理学特性，包括细胞毒性、诱导细胞凋亡、细胞周期阻滞、抗转移和抗血管生成特性等多种特性促使其表现出良好的抗癌作用。

1.细胞毒性：海参皂苷对乳腺癌细胞具有直接的毒性作用。海参体腔液提取物已经显示出对三阴性MDA-MB-231乳腺癌细胞具有细胞毒性作用，总提取物和分馏提取物都是三阴性乳腺癌细胞活力和生长的有效抑制剂[15]。而从刺参中提取的海参皂苷表现出了对NK细胞活化和细胞毒性的影响，抗体中和试验表明，补体受体3可能是海参皂苷激活NK细胞的关键受体[16]。一项对来自远东海星的海参皂苷细胞毒性研究发现，三萜海参皂苷具有溶膜作用并可通过结合靶细胞质膜成分发挥细胞毒性作用[17]。

2.诱导细胞凋亡：凋亡的诱导是细胞毒性抗肿瘤剂最突出的标志之一。从海参中分离出的某些天然化合物通过几种不同的机制诱导凋亡途径，从而抑制癌症的进展[18]。研究表明，海参中的几种海参皂苷化合物可能具有作为MDM2癌基因或趋化因子受体CXCR4抑制剂的潜力。海参皂苷Frondoside A表现出了对MDA-MB-231乳腺癌细胞程序性细胞死亡的影响，这表现在荧光活化细胞分选分析中亚G1组分中细胞比例的增加，caspase-3/7以及caspase-8和caspase-9活性的增加，提示Frondoside A具有诱导细胞凋亡的作用[6]。进一步研究发现，Frondoside A可以发挥其细胞毒性作用，通过激活p53有效地促进乳腺癌细胞的凋亡，进而促进caspase-9和caspase-3/7细胞的死亡途径。

3.细胞周期阻滞：凋亡的诱导是细胞毒性抗肿瘤剂最突出的标志之一，而停止细胞周期可以预防癌细胞的生长和分裂，则是癌症治疗的主要策略之一[19]。已有证据表明，海参醇提物和水提物在相同和非细胞毒性浓度下均能显著抑制MDA-MB-231细胞的增殖，使细胞周期的S期停止[20]。海参低分子量岩藻糖基硫酸软骨素也可通过激活LLC肿瘤细胞caspase-3的活性，增加p53/p21的表达，诱导细胞周期阻滞和凋亡[21]。

4.抗转移和抗血管生成：转移和血管生成是癌细胞获得的最危险的过程。有证据表明,海参皂苷能抑制乳腺癌细胞的生存能力和血管内皮生长因子-D、转化生长因子-β mRNA的表达，通过抑制血管生成抑制肿瘤生长[22]。远距离转移扩散是乳腺癌的主要死亡原因，并且缺乏对其进行专门预防的治疗策略[23]。有研究发现，Frondoside A可以抑制乳腺癌转移，对抗前列腺素E受体EP4和EP2。在包括乳腺癌在内的许多恶性肿瘤中，升高的环氧合酶-2活性通过产生高水平的前列腺素E2来促进肿瘤生长和转移其作用于前列腺素E受体，主要是EP4和EP2。研究者发现，给予荷乳腺移植瘤的小鼠静脉注射Frondoside A，可抑制肿瘤向肺部的自发转移，且在体外研究也发现其可以抑制肿瘤细胞对EP2或EP4激动剂的体外迁移，证明其具有抗乳腺癌转移的活性。

5.减毒增效作用：乳腺癌细胞的耐药是影响乳腺癌患者治疗预后的一大难题。紫杉醇是乳腺癌的常见化疗药物，然而其耐药现象的发生屡见不鲜。研究发现，海参皂苷Frondoside A具有增强紫杉醇对乳腺癌细胞的杀伤力的作用，并可能逆转乳腺癌细胞对紫杉醇的多药耐药[24]。海参皂苷自身的溶血毒性一直是其推广应用时需要克服的问题。为克服海参皂苷的溶血毒性，有研究者制备了用于静脉注射的海参皂苷Echinoside A纳米脂质体，通过体内外实验初步验证了其对海参皂苷溶血毒性的抑制作用，并申请了相关专利。Nga等[25]也研究发现，海参皂苷Cercodemasoide A纳米脂质体可提高其对癌症干细胞靶向治疗的生物利用度和适用能力，从而增强其抗肿瘤活性。

三、其他皂苷类化合物的研究进展

皂苷在自然界中分布十分广泛，除了来自海参外，其还是人参、柴胡、白头翁等中草药的主要活性成分。我国对于中草药的药理学研究起步较早，近年来随着中医药抗肿瘤研究的不断深入，中草药来源的皂苷化合物抗肿瘤活性逐步得到证实。目前对于人参皂苷的活性研究已较深入，人参皂苷的种类较多，其中四环三萜类人参皂苷Rg3为人参的的主要抗肿瘤活性成分。研究发现，人参皂苷Rg3可通过诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞增殖和转移，抑制肿瘤细胞黏附和侵袭，增强机体免疫等机制发挥抗肿瘤作用[26]。柴胡皂苷A为五环三萜类齐墩果烷型衍生物，是中药柴胡的主要有效成分，研究发现，其对于肝癌、结肠癌、乳腺癌等多种癌症均有较强的抑制作用[27]。白头翁皂苷是从白头翁中提取的五环三萜类皂苷，大量研究表明，目前已知的多种白头翁皂苷皆具有广谱、高效的抗肿瘤作用，且其对于不同肿瘤的抑制作用及相关机制也存在差异[28]。薯蓣皂苷元作为类固醇基化合物广泛存在于葫芦巴、薯蓣、黄精、重楼等多种中草药中，研究发现，其可通过抑制肿瘤细胞迁移、抑制肿瘤细胞增殖与生长、诱导细胞凋亡等机制来发挥抗肿瘤作用，且其对乳腺癌、胃癌、肺癌等均具有较好的抑制作用[29]。

四、展 望

随着现代科技的进步，人类对地球的开发探索也随之发展，海洋这一神秘的存在逐渐向人类揭开了面纱。研究发现，长期生活在海洋这一特殊且极端的环境，为了对抗其高盐分，光照缺乏，氧气缺乏，以及深海中巨大的压力，海洋生物已经发生或者完成了与陆地生物截然不同的生存进化。在对部分海洋生物及其代谢产物的研究中，其新颖的特殊的生物活性被不断发现和运用。来源于各种海洋生物以及其代谢产物的海洋天然产物作为一种针对多种肿瘤在内的各种人类疾病的新兴的药物来源，逐渐受到了生命科学领域的研究者们的高度重视。我国是世界上最早应用海洋药物的国家，早在《诗经》和《黄帝内经》中就开始有药用海洋生物的记载，且海洋药物在我国民间应用也较为广泛，然而长久以来，与国外比较，中国海洋药物开发利用方面存在严重的不足，这与我国巨大的海洋药物资源的潜力是不相匹配的。在中国，海参是传统的滋补食品和药材，而另一种以“参”命名的名贵中药材——人参，也早已被发现含有丰富的皂苷类物质。国内对于人参皂苷的研究已经非常深入，对其相关药理作用也进行了深入阐明，而对海参皂苷的研究尚处于起步阶段。目前已发现的海参皂苷类物质大部分都由国外研究者完成。在中医药现代化的大背景下，我国应该加强海参皂苷的相关研究。

目前乳腺癌的治疗为局部治疗与全身治疗相结合的综合治疗模式，包括手术、放疗、化疗、内分泌治疗等多种手段。然而，这些治疗方法也具有局限性，放疗、化疗治疗对消化道和造血系统有相当的不良反应。因此，应该积极从中医药、动植物等寻求低毒的具有抗肿瘤活性的天然物质来解决这一问题。海参皂苷、海参多糖等海参来源化合物已被大量研究证实有着良好的抗肿瘤活性，在今后的乳腺癌临床治疗中具有良好的应用前景。但目前对海参皂苷的抗肿瘤作用机制研究还有所不足，由于海参皂苷的提取难度较高，且其种类众多，对其抗肿瘤作用机制的研究呈现碎片化，尚缺乏系统性。此外，海参皂苷特有的溶血活性及其高浓度下对正常细胞的毒性作用也是阻碍对其相关机制进一步深入研究的因素之一，通过利用最新的纳米载药技术对其剂型进行改良或可解决这一问题。国内对于中草药来源的皂苷化合物的研究已取得了颇多成果，而对海参皂苷的研究相对缺乏，但二者的化学结构和生物活性具有相似性，因此相关的研究技术和方法可以互相借鉴，从而减少研究过程中的困难，促进皂苷类抗肿瘤药物的开发应用。