五环三萜类化合物抗肿瘤活性及其机制研究进展

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【摘要】五环三萜类化合物是一类广泛存在于天然植物中的三萜类化合物，大多具有抗肿瘤活性。其抗肿瘤作用机制主要为抑制肿瘤细胞增殖诱导肿瘤细胞凋亡，抗血管生成和抗侵袭。本文将主要从五环三萜类化合物的抗肿瘤活性和抗肿瘤作用机制方面的研究进展作一综述。

【关键词】三萜类化合物；抗肿瘤

【中图分类号】R965【文献标识码】A【文章编号】1007-8517(2009)12-0014-02

三萜类化合物是有6个异戊二稀结构单元联结而成的化合物，大部分由30个碳原子组成，少部分含27个碳原子的萜类化合物。它们广泛存在于自然界，菌类蕨类单子叶双子叶植物动物及海洋生物中。三萜类化合物的结构类型丰富，除个别是无环三萜二环三萜及三环三萜外，以四环三萜和五环三萜两大类为主。五环三萜类化合物具有较强的生物活性，包括抗炎抗菌抗病毒免疫调节调节血糖降血压和抗肿瘤活性[2]。近年来其抗肿瘤活性和机制受到国内外研究者越来越多的重视，本文将主要从五环三萜类化合物的结构类型抗肿瘤活性及其抗肿瘤机制方面作一综述。

1结构类型[1]

五环三萜类化合物类型较多，主要有齐墩果烷（Oleanane）型乌苏烷（Ursane）型羽扇豆烷（Lupane）型和木栓烷（Friede-lane）型。

1.1齐墩果烷型又称β-香树脂烷型，此类三萜在植物界分布极为广泛，有的呈游离状态，有的成酯或苷的结合状态存在。本类型皂甙结构当中大多含有C3-β-OH，其五个六元环中A/BB/CC/D环均为反式，D/E环多数是顺式排列，也有反式排列的情况。本型的代表物为齐墩果酸（oleanolic acid）和甘草酸。

1.2乌苏烷型又称α-香树脂烷型，此类三萜大多是乌苏酸的衍生物。其A/BB/CC/D环均为反式，D/E环为顺式结构。其代表物为乌苏酸（ursolic acid），又称熊果酸。

1.3羽扇豆烷型羽扇豆烷三萜类E环为五元碳环，且在E环19位有异丙基以α-构型取代，A/BB/CC/D及D/E均为反式。本型的代表物为白桦酸（betulinic acid），又称桦木酸。

1.4木栓烷型木栓烷在生源上是由齐墩果烯甲基移位演变而来的。本型的代表物为雷公藤酮。

2抗肿瘤活性

2.1齐墩果烷型五环三萜化合物的抗肿瘤活性许多植物中都富含齐墩果烷型三萜化合物，其中齐墩果酸的含量最为丰富。Kim[3]等发现齐墩果酸在体外对人肿瘤细胞株A549SK-OV-3HCT-15具有一定的细胞毒作用，其IC50值分别是35.927.226.5μmol/L。而Chiang[4]等从无花果属小叶榕中提取出的齐墩果酮在体外对人鼻咽癌细胞HONE-1及人口腔癌细胞KB亦具有较强的细胞毒作用，其IC50值分别是7.26.3μmol/L。近来，Chen[5]等发现6种人工合成的齐墩果酸衍生物不仅在体外对肝癌细胞具有很强的细胞毒作用，而且在体内对肝癌亦具有一定的抑制作用，为其未来开发成治疗肝癌的新药提供了一定的依据。

2.2乌苏烷型五环三萜化合物的抗肿瘤活性有不少研究均发现该类化合物具有抗肿瘤活性，其中对熊果酸的研究最为深入。熊果酸为一广谱的抗肿瘤化合物，在体外对多种肿瘤细胞有毒性作用[3][6]。熊果酸不但能抑制肿瘤细胞生长，而且还能抑制肿瘤新生血管的形成。王杰军[7]等研究表明62.5～500μg/ml的熊果酸能抑制血管内皮细胞的生长，且呈剂量依赖性关系。在500μg/ml时，对血管内皮细胞迁移及小管形成均有较强的抑制作用。Zhang[8]等发现一种新型的乌苏烷型五环三萜化合物（astilbotriterpenic acid）在体外对Bcap37HelaHepG2HO-8910K562等多株肿瘤细胞株具有诱导细胞凋亡的作用。

2.3羽扇豆烷型五环三萜化合物的抗肿瘤活性迄今发现的具有抗肿瘤活性的该类化合物不多，其中研究最多的是桦木酸和23-羟基桦木酸。研究发现桦木酸对多种肿瘤细胞都有很好的杀伤作用[3，9，10]，而且对正常细胞中的外周血淋巴细胞和皮肤成纤维细胞没有毒性[10]。Pan等[11]发现一种新型的羽扇豆烷型五环三萜化合物（2,3,3beta-O-[(E)-coumaroyl]betulinic acid）在体外对人肿瘤细胞COLO 205和AGS有很强的毒性作用。23-羟基桦木酸在体外对肿瘤细胞的作用与桦木酸相似，在体内还可显著抑制小鼠黑色素瘤的生长[12]。

2.4木栓烷型五环三萜化合物的抗肿瘤活性虽然有不少报道认为该类化合物具有抗肿瘤活性，但是大多数研究仅停留在细胞毒水平。有研究发现，Celastrol在体外对A549MCF-7HCT-8KB多株人肿瘤细胞有细胞毒活性，其IC50值分别为0.250.210.230.20μg/ml[13]。而Olmedo[14]等发现的一种新型的fridelane acid（pluricostatic acid）在体外对MCF-7H-460SF-268等肿瘤细胞有一定的细胞毒作用。

3抗肿瘤作用机制

3.1诱导细胞凋亡许多基因产物均参与了细胞凋亡过程，其中包括肿瘤坏死因子受体基因超家族的产物即死亡受体连接蛋白天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶（Caspases）和家族调节蛋白（Bcl-2 protein family regulators）等。黄炜[15]等在体外用AO/EB荧光双染法和DNA断裂的脱氧核苷酸转移酶末端标记法证明甘草酸18β-甘草次酸熊果酸和齐墩果酸，发现它们均有诱导PGCL3人肺癌细胞凋亡的作用。张秋萍等[16]研究表明：在40μmol/L的乌苏酸作用下，K562细胞呈现凋亡现象，与此同时伴有细胞内Bcl-2表达下降，Bax表达升高，Caspase-3被剪切活化，导致DNA损伤和断裂。说明乌苏酸在体外对K562细胞有诱导凋亡作用,其作用机制与提高Bax的表达、诱导Caspase-3活化可能有关。Tang[17]等也发现经过乌苏酸处理后HepG2细胞有凋亡小体的出现，同时细胞内Bcl-2表达下降，通过使磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3-K）/Akt信号通路的失活进而激活Caspase-3。桦木酸诱导的肿瘤细胞的凋亡与CD95和p53磷酸化状态无关，它是直接通过线粒体的变化以及依赖于激活caspase-8和caspase-3[18]。

3.2阻遏细胞周期肿瘤发生主要与细胞周期调控失调后细胞无限制增殖有关。参与细胞周期调控的分子主要有细胞周期蛋白（cyclin）细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）和细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂（CKIs）三大类。其中，CDKs是调控网络的核心，cyclins对CDKs具有正性调控作用，CKIs则具有负性调控作用,它们共同构成了细胞周期调控的分子基础。Kim[19]等研究表明:：乌苏酸处理的HepG2细胞主要被阻遏在G0/G1期，并伴有S期细胞数减少，乌苏酸使周期蛋白依赖性激酶抑制因子1(WAF1)的表达增加，表明WAF1参与乌苏酸的细胞周期阻遏作用。Hsu[20]等发现乌苏酸可以通过明显降低cyclinDl,cyclinD2和cyclinE的表达,激活CDK2、4、6，并伴随WAF1的蓄积，从而阻遏A549细胞于G0/G1期。而WAF1可能是以p53依赖方式蓄积的。Sun[21]等发现3beta-Hydroxy-12-oleanen-27-oicacid（ATA）能够使Hela细胞被阻遏在G0/G1期。桦木酸也能使肿瘤细胞被阻遏在G0/G1期，但其对细胞周期的影响可能与抑制DNA聚合酶和拓扑异构酶活性有关[22]。

3.3抗血管生成新生血管形成在肿瘤的生长和转移中是至关重要的一个病理过程，而在肿瘤新生血管的形成过程中，血管内皮细胞的活化增殖迁移及小管形成是其关键步骤。通过药物抑制血管内皮细胞的增殖迁移和小管形成可有效阻止新生血管的形成,进而可有效抑制肿瘤的生长和转移。Soho等[23]以鸡胚胎绒毛试验模型研究乌苏酸和齐墩果酸的抗血管生成作用，乌苏酸的ID50值为5μg/CAM，而齐墩果酸的ID50值为40μg/CAM；同时乌苏酸抑制牛动脉血管内皮细胞增殖的IC50值为5μmol/L，而乌苏酸的IC50值为20μmol/L。这说明了乌苏酸在抑制肿瘤血管生成方面比齐墩果酸有更大的潜力。Medina等[24]在研究中也发现乌苏酸能抑制血管生成的每一个关键步骤,，如内皮细胞的增生迁移分化，同时通过刺激间质金属蛋白酶-2（matrix metallo proteinases，MMP-2）和尿激酶使细胞外基质降解。最近有研究人员发现[25]两种由齐墩果酸合成的五环三萜类化合物CDDO-Me和CDDO-Imm有潜在的抗肿瘤血管生成活性，在体内它们能够抑制卡波氏肉瘤的血管生成；而在体外，在血管内皮生长因子的刺激下，它们通过抑制细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路来抑制人脐静脉内皮细胞。

3.4抗肿瘤侵袭作用肿瘤侵袭是指肿瘤细胞离开原发生长部位，突破基底膜和细胞外基质构成的屏障，侵犯比邻的正常组织，肿瘤的侵袭转移是癌症病人死亡的主要原因。瘤细胞侵袭能力与其诱导产生蛋白酶降解细胞外基质基底膜的能力密切相关。黄炜[15]等用天然基底膜胶重建基底膜的模型进行肿瘤细胞侵袭定量实验，发现甘草酸18β-甘草次酸乌苏酸和齐墩果酸有抑制人PGCL3肺癌细胞侵袭的作用。为了探讨其抗侵袭机理,他们对癌细胞侵袭的三个基本环节―粘附运动和降解进行分析研究,发现上述药物处理后使PGCL3细胞对层粘连蛋白的粘附能力趋化运动能力和组织蛋白酶B的分泌显著下降。可见4种药物的抗侵袭机理包括粘附运动和降解能力的抑制，而不是对某一环节的阻断作用。这和细胞分化诱导剂维甲酸和丁酸钠的抗侵袭作用十分相似。乌苏酸能降低人HT1080纤维肉瘤细胞中MMP-9的基因表达，从而产生抗侵袭作用。由于糖皮质激素受体的对抗剂RU486可以阻断乌苏酸降低MMP-9基因表达的作用，同时乌苏酸可以增加胞核内的糖皮质激素受体，因此，认为乌苏酸可能通过刺激糖皮质激素受体的核转位而降低MMP-9的表达来发挥抗侵袭作用[26]。

4展望

五环三萜类化合物在自然界中分布广泛，资源丰富，不良反应小，在抗肿瘤药物的筛选中获得了不少有活性的化合物，而且这些化合物抗肿瘤作用呈现多部位多环节多靶点的特点，既能使药物长时间持续发挥效力，又能使患者带瘤生存时间延长，但由于构效关系的不明确，使为进一步提高其药效的努力受到限制。通过进一步重点研究五环三萜类化合物抗癌活性的构效关系，研究通过化学修饰提高抗癌活性和生物利用度的技术措施，有望使其成为一类新型的天然抗癌新药。

参考文献

[1]姚庆生.天然药物化学[M].第3版.北京:人民卫生出版社,2002:257-268.

[2]王杰军,王兵,郭静,等.熊果酸体外抑制血管形成的研究[J].第二军医大学学报,2002,21:1071.

[3]～[26](略)

(收稿日期：2009.03.10)