天然5-脂氧合酶抑制剂的研究进展

郑花婵，贺依依，何 苗，徐 虹，宋小妹，邓 翀，张化为，王 薇，姜 祎*

1.陕西中医药大学药学院，咸阳 712046；2.陕西省中药基础与新药研究重点实验室，咸阳 712046

5-脂氧合酶（5-lipoxygenase，5-LOX）存在于人体各种组织和细胞中，参与细胞代谢，与人体中的多种疾病密切相关［1］。5-LOX 是一种非血红素铁蛋白多功能氧化酶，当细胞内炎症因子刺激机体时，细胞质胞浆型磷脂酶A2被激活，促进膜磷脂释放出花生四烯酸（Arachidonate，AA），5-LOX 酶催化AA 生成白三烯A4（Leukortienes A4，LTA4），白三烯是强烈的白细胞激活剂和与许多常见疾病直接相关的重要炎症介质［2-3］。寻找高效、低毒、天然的5-LOX 酶抑制剂能为卵巢疾病、心脏疾病、肾脏疾病及肺病等的治疗提供新思路，为新药的研发提供先导化合物。

1 5-LOX与疾病的关系

5-LOX 是炎症反应的主要参与者，它促进肿瘤血管生成、肿瘤细胞侵袭、细胞增殖和凋亡途径的破坏，5-LOX 已成为肿瘤治疗的靶标［4］。5-LOX 产物，例如5-羟过氧化二十碳四烯酸 （5-hydroperoxy-6，8，11，14-eicosatetraenoic acid，5-HPETE）、5-羟 基 二 十 碳 四 烯 酸（5-hydroxyeicosatetraenoic acid，5-HETE）、LTA4等具有致癌作用，在动物研究中，多种5-LOX 产物与肿瘤发生相关，花生四烯酸与5-LOX 酶结合产生的白三烯（LTs）在肿瘤组织中的表达水平高于正常组织［5-6］。此外，5-LOX 过表达对卵巢组织、脑组织、心组织及肾组织等都有一定损害。

1.1 卵巢组织中5-LOX 表达与疾病的关系

卵巢癌是女性生殖系统中常见的恶性肿瘤，5-LOX 的过度表达在卵巢瘤的发生、生长、侵袭和转移中发挥着重要作用［7-8］。钱晓丹［9］采用免疫组化方法检测5-LOX 在卵巢上皮性肿瘤组织中的表达，与正常对照组卵巢上皮肿瘤组织中5-LOX 的表达对比发现，其在良性卵巢组织中呈弱表达，但在上皮卵巢肿瘤组织和恶性卵巢肿瘤组织中明显过度表达，此外，在大鼠卵巢癌诱导的实验中也得到了类似的结果，表明5-LOX 的表达可能与癌细胞的分化、增殖、恶性侵袭及卵巢癌的发生有关。

刘慧等［10］在缺氧环境下检测卵巢癌组织中5-LOX 与缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）抗体的表达，结果发现，5-LOX 与HIF-1α抗体的表达具有明显的正相关性，因此5-LOX 可作为治疗卵巢癌的潜在靶点，为卵巢癌的发病机制、诊断和治疗提供新的思路与方法。

1.2 脑组织中5-LOX 表达与疾病的关系

脑胶质瘤是成人最常见的脑肿瘤，5-LOX 的过度表达与脑胶质瘤细胞的增殖、凋亡和血管再生显著相关［11-12］。MANTOVANI A 等［13］采用免疫组织化学方法检测5-LOX在各种类型的脑肿瘤中的表达，结果表明，5-LOX 在脑膜瘤、神经胶质瘤、星形细胞瘤、转移性脑肿瘤细胞和外胚层神经上皮细胞的细胞质、细胞核或核膜中均有高表达，5-LOX 已被证明在人的生长发育中起重要作用，5-LOX 抑制剂的应用可能抑制癌细胞的增殖。

5-LOX 参与阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）的病理生理过程［14］。抑制5-LOX 可减少β淀粉样蛋白沉积、蛋白磷酸化、减轻神经炎症反应、调节突触功能及改善AD 的认知功能。黄茂葵等［15］研究大鼠外科脑损伤模型采用右侧额叶切除法建立外科脑损伤（SBI）模型，结果发现，脑损伤后，5-LOX 高表达于损伤区周围神经元，这加重了脑损伤，表明5-LOX 在加重脑损伤中起着促进作用。

1.3 心脏中5-LOX 表达与疾病的关系

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是冠心病的主要病理基础，炎症是AS发生发展的一个关键致病因素［16］。5-LOX催化AA 产生的5-HETE代谢物在炎症细胞的功能中起主要作用。因此，5-LOX 的过表达可能是冠心病发病机制中的一个重要因素。在AS的研究中，CIPOLLONE F 等［17］研究发现，冠心病患者血管斑块中5-LOX 的表达水平显著高于健康人。BACK M 等［18］在体外培养人冠状动脉平滑肌细胞时，发现白细胞白三烯B4（LTB4）可促使人冠状动脉平滑肌细胞的增殖和迁移，加快冠状动脉粥样硬化的形成，这提示5-LOX可能促进AS的形成。

血管壁炎症是冠状动脉血管壁斑块破裂的重要诱因，继而导致冠脉血栓的形成和心肌细胞缺血性坏死［19-20］。此外，5-LOX 基因的单倍型A（Hap A）或单倍型B（HapB）与心肌梗死的发生有关［21］。

1.4 肾组织中5-LOX 表达与疾病的关系

肾细胞癌（renal cell carcinoma，RCC）是泌尿系统的常见肿瘤，发病率高，早期诊断困难，预后差［22］。5-LOX 的过度表达会加重RCC的发展。王彦彬等［23］应用免疫组化方法检测5-LOX 在RCC 和正常肾组织中的表达及RCC 微血管密度，结果表明，RCC 组织中5-LOX 的阳性表达率高于正常肾组织，因此，抑制5-LOX 的过度表达可能是RCC 治疗肿瘤组织生长的新途径。

1.5 肺组织中5-LOX 表达与疾病的关系

肺癌是严重影响人类健康的恶性肿瘤，在与肺癌发生相关的诸多因素中，5-LOX 越来越受到重视。张金标［24］在研究肺癌及其影响因素的过程中发现，毛状样蛋白-1在肺癌组织中的表达高于正常组织，毛状样蛋白-1上调5-LOX 的表达，进而导致5-LOX 下游产物5-HETE 和LTB4的增加，从而促进肺癌的发生、发展，这提示5-LOX 的过度表达可能在肺癌发病中起促进作用。AVIS I M 等［25］利用免疫组织化学法在肺癌标本中检测到了5-LOX 蛋白的高表达，验证了5-LOX 的高表达可能促进肺癌的发生。

1.6 其他组织中5-LOX 表达与疾病的关系

5-LOX 还与多种其他组织肿瘤的出现、发展和转移有关。5-LOX 在肝癌、结肠癌、胰腺癌、膀胱肿瘤和胃癌的细胞系中的表达增加［26］。张强［27］用不同浓度5-LOX 抑制剂体外培养人肝癌Hep G2细胞，检测5-LOX 抑制剂对细胞迁移和细胞侵袭的抑制作用。实验结果表明，5-LOX 抑制剂组的划痕愈合率明显低于空白对照组，且随着5-LOX 浓度的增加，划痕愈合率的趋势逐渐降低。随着5-LOX 抑制剂浓度的增加，5-LOX 抑制剂对人肝癌HepG2 细胞的抑制率逐渐增加，说明5-LOX 抑制剂可以抑制人肝癌细胞系Hep G2 迁移及侵袭。衷灿梅等［28］用免疫组织化学法检测胃癌组织及癌旁组织中5-LOX 的表达，发现5-LOX 在胃癌组织中的阳性表达率为54.8%，高于相应的癌旁组织。这提示5-LOX 在胃癌的发生发展中起重要作用。

2 天然5-LOX抑制剂

2.1 黄酮类化合物

黄酮类化合物具有广泛的药理和生物活性［29］。侧柏总黄酮对5-LOX 的活性有强烈的抑制作用，侧柏叶的乙醇提取物对LTB4及5-羟二十碳四烯酸（5-HETE）的生物合成有强烈的抑制作用，表明侧柏叶可能是通过抑制5-LOX 的活性发挥作用［30-32］。

康愿涛等［33］研究了射干中的单体成分包括野鸢尾苷、野鸢尾黄素及次野鸢尾黄素等对5-LOX 活性的影响，结果表明，各单体成分对5-LOX 均有一定的抑制作用，其中野鸢尾黄素具有良好的抑制活性，抑制率接近100%。李博［34］应用超滤液质联用技术筛选红壤土茯苓乙酸乙酯提取物中抑制5-LOX 的活性成分，实验发现，白藜芦醇与5-LOX 结合率高，结合常数高达59.53%，说明白藜芦醇对5-LOX 具有较好的抑制作用。

2.2 香豆素类

香豆素具有镇痛抗炎、抗艾滋病、抗氧化、抗凝血及抗心律失常作用，它的抗肿瘤作用也逐渐被发掘［35-36］。中药白芷中的有效成分异欧前胡素可有效抑制环氧合酶-1（COX-1）、环氧合酶-2（COX-2）及5-LOX 活性［37］。ABAD M J等［38］研究了Cachrys trifida中欧前胡素、异欧前胡素对巨噬细胞功能的影响，发现2种化合物浓度＞15 mol·L－1时即可抑制5-LOX 的活性。

2.3 生物碱类

生物碱具有抗肿瘤、抗菌消炎、抗病毒、抗心律失常、镇痛和解痉等生物活性［39-40］。5-LOX 代谢途径与COX-2之间存在显著的代偿机制，COX 的过度抑制会增加体内白三烯的生物合成［41-42］。吴茱萸碱和吴茱萸次碱可以抑制细胞中5-LOX的活性［43］。LEE S K 等［44］研究发现，菘蓝提取色胺酮（吲哚类生物碱）对细胞和非细胞体系中COX-2、5-LOX 均有一定的抑制效应。

2.4 萜类

萜类化合物具有保肝、利胆、降血糖血脂、抗炎及镇痛的生理活性［45-46］。MOON T C 等［47］从落新 妇 根中 分 离 得 到三萜类化合物astilbic acid，体外活性测试表明，astilbic acid可以抑制骨髓单个核细胞LTC4生成，从而达到抑制5-LOX 的目的。VIJAYA N V 等［48］从假马齿苋［Bacopa monnieri（L.）Wettst］中分离出假马齿苋皂苷。活性实验表明，乙醇提物、乙酸乙酯组分和假马齿苋皂素能显著抑制小鼠单核细胞模型中5-LOX、15-脂氧合酶（15-LOX）和COX-2活性，抑制脂氧合酶（COX）及环氧合酶（LOX），下调肿瘤坏死因子-α（TNF-α），并发挥抗炎作用。

大鼠腹膜白细胞体外实验证明，从菲律宾假泽兰（M.cordatavar.Indica Kitam）中分离出的藤薇甘菊内酯呈剂量依赖地抑制5-LOX 的代谢产物LTB4和5-HETE 的生成［49］。吴深宝等［50］探讨雷公藤内酯醇在胰腺癌细胞中5-LOX 蛋白的表达及对癌细胞生长的影响中发现，胰腺癌细胞株中会表达5-LOXm RNA，而正常胰腺导管细胞不表达，同时证实胰腺癌细胞有5-LOX 蛋白的表达，且导管癌细胞分化越好，5-LOX 蛋白表达越强。这表明雷公藤内酯醇会抑制5-LOX 蛋白的表达。

2.5 酚酸类

酚类化合物可抑制白血病细胞的生长，其抗增殖作用与常规抗癌因子相当或优于常规抗癌因子［51］。厚朴酚可能抑制大鼠中性粒白细胞中LTB4和5-HETE 产物的生物合成。白细胞中的LTB4和5-HETE 生物合成量越多，5-LOX 的活性就越大。研究证明，厚朴酚可能会抑制中性粒白细胞5-LOX 活 性［52］。

宋亚玲等［53］采用脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7炎症反应模型研究了金银花中的酚酸类成分，并刺激巨噬细胞产生TNF-α和白细胞介素-6（IL-6），达到抑制5-LOX 的目的。

去甲二氢愈创木酸代谢（nordihydroguaiaretic acid，NDGA）可以通过5-LOX 代谢途径抑制花生四烯酸代谢，是一种有效的5-LOX 抑制剂，可抑制多种类型的肿瘤细胞，包括恶性胶质瘤、胰腺癌、胃癌、宫颈癌、肺癌和其他肿瘤细胞的增殖，并引起其凋亡［54-55］。

2.6 醌类

醌类化合物具有抗肿瘤、抗炎及抗病毒等多种生物活性［56-57］。在大鼠胸腔注射白细胞悬液进行紫草素体外活性测试实验发现，紫草素对LTB4和5HETH 生物合成的抑制率在一定浓度范围内的剂量效应关系呈正相关，表明紫草素对5-LOX 具 有抑制作用［58］。

2.7 挥发油

挥发油主要来源于芳香中药。在抗菌和抗病毒药物的研究和开发中具有较大的潜力和优势［59］。

当归挥发油藁本内酯对5-LOX 有一定的抑制作用，当归挥发油通过抑制5-LOX 的活性，抑制LTB4的生成从而减弱炎症反应，这表明挥发油能抑制5-LOX 的活性［60］。

2.8 多糖类

多糖在抗肿瘤、抗炎、抗病毒等方面具有生物活性［61-62］。卫智权等［63］研究了芒果苷对脂多糖诱导的慢性炎症中COX-1／COX-2和5-LOX 的抑制作用。采用酶联免疫吸附法（ELISA）检测白细胞中COX-1／COX-2 和5-LOX 的基因表达。结果显示，高剂量和中剂量芒果苷组白细胞中的COX-2和5-LOX 水平和基因表达降低。即芒果苷对脂多糖引起的慢性炎症中COX-1、COX-2与5-LOX 的表达均有抑制作用。

3 展望

现代科技的发展和多学科多领域的优势互补，使天然5-LOX 抑制剂对于疾病的防治具有广阔的前景。在疾病治疗中，中药因成分复杂、剂量难以控制和作用机制不明确等原因，应用受到限制。5-LOX 研究的深度更侧重于其在疾病发生发展中的作用。未来我们不仅要加强对人体组织中5-LOX的表达与疾病关系及其作用机制的研究，还要开发和研究5-LOX 抑制剂与其他酶类联合的抑制剂，为加强治疗、预防相关疾病、减少相关疾病的发生提供更多新思路。我国有丰富的植物类中药资源，种类繁多，种群具有多样性，应用历史悠久，在中华民族的繁衍过程中起到不可或缺的作用。在中医药整体辨证施治的理论指导下，根据中药及其临床应用经验，选择与5-LOX 相关疾病的处方和试验方，运用现代科学技术手段筛选处方和试验方或单味中药中的活性成分进行系统研究，如筛选活性部位、活性单体化合物，或在活性单体化合物的基础上进行结构修饰或类似物的合成以获得新化合物，并结合体内外活性实验，寻找高效的5-LOX 抑制剂，进一步开发药物，促进中医药的发展。