宮 爽,孫佳明，田淋淋，張 輝

(長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)，長(zhǎng)春 130117)

生物堿，又名植物堿，是一類含氮的有機(jī)堿性化合物。生物堿多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有含氮雜環(huán)，只有少數(shù)生物堿為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的胺類化合物。大部分生物堿能與有機(jī)酸結(jié)合以鹽的形式存在，但極少數(shù)生物堿則以酰胺和糖苷以及有機(jī)酸酯的形式存在。由科研結(jié)果可知，生物堿具有鎮(zhèn)痛、緩解痙攣、抗菌、消除炎癥、降血壓、平喘、抗腫瘤等[1]功效。而其抗腫瘤活性的研究前景最為寬廣，生物堿的抗腫瘤活性具有高效、低毒的的特點(diǎn)，因而成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。中國(guó)現(xiàn)階段已進(jìn)行了千余種天然藥用植物抗腫瘤藥理篩選，其中近百種中草藥具有抗腫瘤藥理作用。結(jié)果證明，具有主要抗腫瘤活性的成分為生物堿類成分。目前具有抗腫瘤功效的生物堿主要有以下幾大類:異喹啉類生物堿、吲哚類生物堿、吡啶類生物堿、喹喏里西啶類生物堿、萜類生物堿、有機(jī)胺類生物堿等。常見(jiàn)的生物堿主要有原小檗堿、喜樹(shù)堿、長(zhǎng)春堿、苦參堿、龍葵總堿、槐定堿類、一葉裻堿、巴豆堿、玫瑰樹(shù)堿、秋水仙堿、三尖杉酯堿等[2-8]。生物堿的抗腫瘤機(jī)制存在多樣性，包括直接誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡或者作用癌細(xì)胞內(nèi)酶影響其活性及影響癌細(xì)胞生長(zhǎng)周期等多個(gè)方面?？傊烊凰幬镏袃?yōu)良抗癌成分及新藥的出現(xiàn)為腫瘤的治療開(kāi)辟了廣闊的天地。歸納總結(jié)其抗腫瘤活性研究進(jìn)展如下。

1 吲哚類(indole)生物堿

吲哚類生物堿主要有從長(zhǎng)春花中提取的長(zhǎng)春堿類、吳茱萸Evodiarutaecarpa(Juss.)Benth.中提取得到的吳茱萸堿類、馬錢(qián)科植物馬錢(qián)Strychnosnux-vomicaL.中提取得到的馬錢(qián)子堿類以及海洋生物堿駱駝蓬堿等，其中以長(zhǎng)春堿類最具代表性。

長(zhǎng)春花Catharanthusroseus(L.)G.Don，夾竹桃科植物，從中提取分離得到雙分子結(jié)構(gòu)吲哚類生物堿——長(zhǎng)春堿類。目前長(zhǎng)春堿類化合物主要包括：長(zhǎng)春堿、長(zhǎng)春新堿、長(zhǎng)春羅辛、長(zhǎng)春羅定、長(zhǎng)春地辛、長(zhǎng)春瑞賓、長(zhǎng)春氟寧、長(zhǎng)春甘酯、脫水長(zhǎng)春堿等。其中長(zhǎng)春堿是第一個(gè)植物來(lái)源的生物堿類抗腫瘤藥，20世紀(jì)60年代于美國(guó)上市，標(biāo)志著生物堿類抗腫瘤藥物的階段性進(jìn)展。長(zhǎng)春堿類抗腫瘤作用活性顯著，目前長(zhǎng)春瑞賓、長(zhǎng)春堿、長(zhǎng)春新堿、長(zhǎng)春地辛以作為抗腫瘤藥物上市并用于臨床[4]其他長(zhǎng)春堿類也處于臨床研究中。

長(zhǎng)春堿類藥物抗腫瘤作用機(jī)制是抑制細(xì)胞的分裂和增殖。通過(guò)藥物與微管蛋白結(jié)合來(lái)抑制微管聚合，阻礙紡錘體微管的形成[9]，干擾細(xì)胞周期的M期使有絲分裂間斷[10]。最終導(dǎo)致細(xì)胞分裂停滯在中期。此外半合成生物堿長(zhǎng)春瑞賓的抗腫瘤機(jī)制則是通過(guò)令Bcl-2失活從而促進(jìn)Bax的表達(dá)增強(qiáng),進(jìn)而引起腫瘤細(xì)胞凋亡。長(zhǎng)春堿類藥物的抗腫瘤作用機(jī)制相似，但由于它們抗腫瘤譜和細(xì)胞毒性存在差異[11]。故每種長(zhǎng)春堿類生物堿類藥物應(yīng)用于不同的腫瘤疾病。長(zhǎng)春堿VLB是一種特異性腫瘤化療藥物,主要作用于腫瘤細(xì)胞M期[12]。VLB一般用于治療實(shí)體瘤,主要包括:非何杰金氏淋巴瘤何杰、金氏病、包括睪丸癌、乳腺癌等。長(zhǎng)春新堿VCR主要用于治療乳腺癌、成神經(jīng)細(xì)胞瘤、肝母細(xì)胞瘤、胚胎性橫紋肌母細(xì)胞瘤、急性淋巴細(xì)胞白血病等疾病。長(zhǎng)春地辛VDS的抗腫瘤活性與上述兩種長(zhǎng)春堿類相似，常用于治療非何杰金氏淋巴瘤、小細(xì)胞肺癌、粒細(xì)胞白血病以及小兒急性淋巴白血病。長(zhǎng)春瑞平VRB主要對(duì)何杰金氏病和乳腺癌及非小細(xì)胞肺癌等有治療作用。而半合成的長(zhǎng)春瑞賓具有特殊的8環(huán)結(jié)構(gòu)，不同于天然長(zhǎng)春花生物堿的傳統(tǒng)9環(huán)結(jié)構(gòu)，這樣使其神經(jīng)毒性大大降低，增強(qiáng)了非小細(xì)胞肺癌的抗腫瘤活性[13]。在腫瘤疾病治療過(guò)程中，長(zhǎng)春堿類藥物常與化療聯(lián)合應(yīng)用，可減少化療的毒性反應(yīng)，從而提高治療效果。例如在泌尿道上皮癌的治療中,長(zhǎng)春堿VLB便與甲氨喋吟、順鉑被聯(lián)使用，治療效果良好，此配伍被作為首選藥物配伍[14]。

2 異喹啉類(isoquinoline)生物堿

在抗腫瘤生物堿中異喹啉類生物堿種類最多，被應(yīng)用也最為廣泛。這一類生物堿廣泛的存在天然藥物中，如防己科、小檗科、罌粟科、毛茛科等植物類群中均有發(fā)現(xiàn)。異喹啉類生物堿的結(jié)構(gòu)具有多樣性，共分為二十幾類，如原小檗堿類、茚并異喹啉類、雙芐基異喹啉類等。比較常見(jiàn)的有小檗堿及罌粟堿和漢防己甲素等。此類生物堿具有抗癌、抑菌、緩解疼痛、降血壓、調(diào)節(jié)免疫力、抗凝血等生理活性。主要介紹小檗堿和罌粟堿。

2.1 小檗堿(berberine) 小檗堿(黃連素)屬于季銨類化合物,黃連、黃柏、黃檗、小檗中均含有此生物堿[15]。20世紀(jì)中期，已有研究證明小檗堿抗癌作用廣泛，對(duì)包括結(jié)腸癌、肝癌、胃癌、肺癌、膀胱癌等在內(nèi)的多種腫瘤細(xì)胞均有抑制活性。小檗堿抗腫瘤作用機(jī)制是調(diào)控細(xì)胞增值周期和抑制腫瘤細(xì)胞復(fù)制增長(zhǎng)能量。小檗堿可以抑制腫瘤細(xì)胞中核酸和嘌呤的合成[16]，從而抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)以及誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)小檗堿處理后,處于DNA合成期的癌細(xì)胞數(shù)量明顯減少[17]，腫瘤細(xì)胞被阻滯在細(xì)胞周期的靜止期和合成前期，這樣延長(zhǎng)了腫瘤細(xì)胞增殖周期，進(jìn)而達(dá)到減慢腫瘤細(xì)胞增殖的目的。此外，小檗堿還能夠抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移，抑制癌細(xì)胞的擴(kuò)散速度[18]。并且小檗堿在抗腫瘤治療中存在時(shí)間和劑量上的依賴性。

2.2 罌粟堿(papaveringe hydrochloride) 罌粟堿，通用名鹽酸罌粟堿，屬于鴉片類生物堿，主要存在于天山紫堇、山紫堇、籽紋紫堇、伏生紫堇、延胡索、紫堇、白屈菜等罌粟科植物中。這些植物中均有抗腫瘤活性明顯的化學(xué)成分[19]。罌粟堿有松弛血管、心臟平滑肌以及抗腫瘤藥理作用。

3 吡啶類(pyridine)生物堿

吡啶類生物堿主要由哌啶或吡啶衍生而成。共分為吡啶類和哌啶類、吲哚里西啶等。此類生物堿主要存在豆科植物中，如苦參、苦豆子等。主要包括苦參堿和氧化苦參堿及槐定堿等。此類生物堿均具有四環(huán)喹嗪啶類骨架結(jié)構(gòu)均，具有良好的抗腫瘤活性?？鼓[瘤作用機(jī)制主要是直接對(duì)腫瘤細(xì)胞長(zhǎng)生殺傷作用、誘導(dǎo)某些腫瘤細(xì)胞向正常細(xì)胞分化、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。主要介紹此類生物堿中最具代表性生物堿苦參堿。

苦參堿類生物堿是腫瘤治療領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的生物堿之一，主要有苦參堿、槐定堿、氧化苦參堿、槐果堿、槐醇?jí)A等。此類生物堿毒副作用小，在抗腫瘤治療過(guò)程中不損傷人體正常細(xì)胞，甚至能升高白細(xì)胞數(shù)、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，這一點(diǎn)很大程度上優(yōu)于其他抗腫瘤化療藥物。故在抗腫瘤治療中，苦參堿常常與其他化療藥物聯(lián)合應(yīng)用，效果良好[20]。研究發(fā)現(xiàn)苦參類生物堿對(duì)人體肝癌細(xì)胞、腎癌細(xì)胞、肺腺癌細(xì)胞等均有抑制作用[21-24]。其作用機(jī)制主要有：第一，抑制腫瘤細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其分化。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)苦參堿處理的腫瘤細(xì)胞，有絲分裂前期的癌細(xì)胞比例明顯增高，中期的癌細(xì)胞比例降低，表明苦參堿具有抑制腫瘤細(xì)胞進(jìn)入中期的作用，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖[25]。第二，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究,腫瘤細(xì)胞用1 mg/mL濃度苦參堿處理后經(jīng)流式細(xì)胞儀檢測(cè)，癌細(xì)胞凋亡率達(dá)18.8%[26]。并且苦參堿的濃度改變細(xì)胞凋亡率也發(fā)生改變，這說(shuō)明苦參堿類藥物在抗腫瘤治療中存在明顯的濃度依賴性。第三，抗腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移與腫瘤細(xì)胞黏附。試驗(yàn)研究結(jié)果證明，肺癌細(xì)胞(肺巨腫瘤細(xì)胞)用苦參堿處理，癌細(xì)胞的內(nèi)皮細(xì)胞通透性下降，癌細(xì)胞表達(dá)量明顯減少。這表明苦參堿可使腫瘤細(xì)胞的黏附性降低，腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞的通透性下降，進(jìn)而抑制腫瘤擴(kuò)散及轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)苦參堿在一定濃度范圍內(nèi)能夠降低人肝癌細(xì)胞黏附力、纖連蛋白黏附力、肝癌細(xì)胞穿膜運(yùn)動(dòng)力、基底膜降解力。經(jīng)苦參堿處理后的癌細(xì)胞基因表達(dá)減弱，癌細(xì)胞的擴(kuò)散受到抑制，這說(shuō)明了苦參堿具有抗轉(zhuǎn)移活性。除了以上三點(diǎn)外，苦參堿類生物堿還具有抑制腫瘤新生血管的形成、抑制及逆轉(zhuǎn)腫瘤的耐藥性，促進(jìn)腫瘤宿主細(xì)胞的抗腫瘤免疫反應(yīng)、抑制某些致癌病毒及炎癥、降低化療藥物的毒副作用、預(yù)防性化療等作用。由此可見(jiàn)，苦參堿類生物堿是一類非常具有研究?jī)r(jià)值的抗腫瘤藥物，其應(yīng)用意義與開(kāi)發(fā)前景尤為廣闊，這將對(duì)抗腫瘤研究具有重大意義。

4 萜類(diterpenes)生物堿

這類生物堿抗腫瘤作用明顯，多為二萜類生物堿，主要存在短葉紅豆杉、鞘柄烏頭(AconitumvaginatumPritz.)等植物中。此類生物堿主要有紫杉醇(taxol)、紫杉次堿(taxotine)等。此類生物堿主要對(duì)子宮癌、乳癌、卵巢癌、肺癌、食道癌等有明顯療效。此類生物堿中最具代表性的是二萜類生物堿紫杉醇。

20世紀(jì)70年代，歐美科學(xué)家在短葉紅豆杉的樹(shù)皮中分離出紫杉醇，為此化合物的首次發(fā)現(xiàn)。紫杉醇屬于二萜類生物堿，結(jié)構(gòu)獨(dú)特且復(fù)雜，故其溶解性不好[27]。紫杉醇是一種廣譜抗腫瘤藥[28]，對(duì)多種臨床惡性腫瘤療效顯著，尤其適用于腫瘤晚期，對(duì)產(chǎn)生耐藥性的腫瘤細(xì)胞活性明顯[29]。紫杉醇主要治療子宮癌、卵巢癌(尤其晚期卵巢癌)、乳腺癌、肺腺癌，食道癌等，其中對(duì)子宮癌、卵巢癌、乳腺癌具有特殊療效。紫杉醇的抗腫瘤作用機(jī)制主要包括：抑制微管解聚、促進(jìn)微管聚合，目前為止僅有紫杉醇有此功效。具體過(guò)程為促使微管蛋白結(jié)合到微管上，抑制微管亞單位的形成，凍結(jié)有絲分裂的紡錘體，從而使細(xì)胞有絲分裂終止，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡[30]。與傳統(tǒng)抗腫瘤藥不同的是，紫杉醇特異性結(jié)合微管蛋白使微管的聚合穩(wěn)定，干擾微管細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)等正常功能，但在此過(guò)程中不會(huì)影響和損傷癌細(xì)胞的遺傳物質(zhì)。

雖然紫杉醇有著良好的抗腫瘤活性，但也存在著明顯的毒副作用，主要會(huì)產(chǎn)生骨髓抑制、肌肉毒性、神經(jīng)毒性等毒性，并且呈現(xiàn)劑量依賴性[31]，這使紫杉醇臨床利用價(jià)值受到了影響，為了解決這一難題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)如何降低紫杉醇毒副作用進(jìn)行了大量研究。法國(guó)羅納普朗克樂(lè)安公司就開(kāi)發(fā)了多西紫杉醇(taxotere)，它屬于半合成紫杉醇衍生物。它與紫杉醇一樣均具有抑制微管解聚、促進(jìn)微管聚合的作用，但與紫杉醇相比，多西紫杉醇具有更廣泛的抗腫瘤作用，活性更明顯，對(duì)乳腺癌的治療效果優(yōu)于紫杉醇[32-33]，并且已是非小細(xì)胞肺癌和晚期卵巢癌的首選藥物。目前此藥物已制劑成型上市應(yīng)用。另外，也可以通過(guò)改變紫杉醇劑型和給藥方法來(lái)降低紫杉醇的毒副作用。目前已有的新劑型包括乳劑、包合物、納米粒、脂質(zhì)體、緩釋劑、植入劑等。原始的給藥方法已發(fā)展為包括腹腔給藥、靜脈給藥、周給藥法等多種新的給藥方式。目前在降低紫杉醇毒副作用研究方面已取得階段性成果。紫杉醇是一種具有廣闊開(kāi)發(fā)前景的抗腫瘤藥物，除此之外在紅豆杉屬植物中還發(fā)現(xiàn)紫杉次堿，其抗腫瘤效果也較為明顯。故在醫(yī)藥領(lǐng)抗癌藥物的研究中，紅豆杉屬植物已成為研究重點(diǎn)[34]。這也將對(duì)人類醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的意義。

5 有機(jī)胺類(amines)生物堿

有機(jī)胺類生物堿也是一類重要的生物堿，這類生物堿的結(jié)構(gòu)獨(dú)特，其生物堿氮原子不結(jié)合在環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。此類生物堿存在多種不同的氨基酸中。秋水仙堿、甜菜堿、麻黃堿、秋水仙胺、益母草堿等都屬于此類生物堿。下面主要介紹一下秋水仙堿和甜菜堿。

5.1 秋水仙堿(colchicine) 秋水仙堿主要存在麗江山慈菇、百合科植物秋水仙中，其性狀為粉末或針狀晶體，顏色為淺黃色或白色，秋水仙堿毒性較大。秋水仙堿是一種廣譜的抗腫瘤藥，應(yīng)用較為廣泛。其抗腫瘤機(jī)制主要是在微管蛋白形成過(guò)程中，秋水仙堿與其二聚體結(jié)合以阻止其轉(zhuǎn)換，從而抑制癌細(xì)胞有絲分裂中期紡錘體的形成，使有絲分裂終止，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡[35]。但因?yàn)槠涠拘暂^大，其用法用量是一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究。

5.2 甜菜堿(betaine) 抗腫瘤、降血壓、抗?jié)儭⒖刮改c功能障礙是甜菜堿最為主要的幾項(xiàng)藥理作用。在抗腫瘤研究中發(fā)現(xiàn)甜菜堿主要對(duì)人肝癌細(xì)胞具有活性。其作用機(jī)制主要是促使癌細(xì)胞遺傳物質(zhì)(DNA)甲基化，改變腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)周期,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡[36]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜合當(dāng)前天然植物中生物堿類成分及其抗腫瘤活性研究進(jìn)展，生物堿作為主要的抗腫瘤活性物質(zhì)具有廣闊的開(kāi)發(fā)及研究前景，天然生物堿類抗癌藥物的應(yīng)用將降低化療藥物所產(chǎn)生的毒副作用，提高抗腫瘤治療效果。但當(dāng)今研究階段，還有一部分生物堿的抗癌機(jī)制還不健全完善，有待進(jìn)一步研究。生物堿抗癌作用機(jī)制的深入研究將為今后醫(yī)學(xué)中抗腫瘤新藥的研制提供重要的指導(dǎo)和依據(jù)。生物堿類抗腫瘤藥物的研究與開(kāi)發(fā)將為人類醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)，具有深淵的意義。

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