鄭義 劉艷菊 田鳳

(1.河南中醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院 河南 鄭州 450008;2.河南中醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院 河南 鄭州 450016)

β－欖香烯(elemene)是我國(guó)自行姜科植物溫郁金(莪術(shù))中提取的二類(lèi)非細(xì)胞毒性抗腫瘤藥物。大量研究結(jié)果表明β－欖香烯是抗腫瘤作用的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，具有廣譜、低毒、高效等優(yōu)點(diǎn)，主要機(jī)制是誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，同時(shí)還能抑制轉(zhuǎn)移、抗腫瘤細(xì)胞耐藥、增強(qiáng)機(jī)體免疫、增強(qiáng)化療、放療效果等。但β－欖香烯分子中只含C、H兩種元素，造成其水溶性差，不利于跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，生物利用度低。在其結(jié)構(gòu)中引入親水基團(tuán)，增強(qiáng)水溶性，提高抗癌活性［1］。改造β－欖香烯的結(jié)構(gòu)，研究其藥理、藥效，有望獲得活性高的抗癌新藥。本文重點(diǎn)對(duì)β－欖香烯衍生物抗腫瘤作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 β－欖香烯含氮衍生物

1.1 β－欖香烯氨基酸衍生物 細(xì)胞凋亡是一個(gè)由基因調(diào)控的主動(dòng)而有序的細(xì)胞自我消亡過(guò)程。細(xì)胞周期包括間期(G1、S、G2)、分裂期(M)，其中有絲分裂在G1期對(duì)氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求最大，腫瘤細(xì)胞也快速增殖，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常細(xì)胞。β－欖香烯通過(guò)作用于腫瘤細(xì)胞G0/G1期，阻礙腫瘤細(xì)胞從S期進(jìn)入G2、M期而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)［2］，基于此，徐莉英等［3］將氨基酸引入β－欖香烯中，β－欖香烯氨基酸衍生物不僅水溶性好，體內(nèi)外抗癌活性也比β－欖香烯強(qiáng)，β－欖香烯氨基酸衍生物的抗腫瘤作用機(jī)制與β－欖香烯一致，均為誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、增強(qiáng)免疫功能等。于志瀛［4］用AO/EB熒光雙染法研究β－欖香烯衍生物(ET)誘導(dǎo)NB4細(xì)胞凋亡的機(jī)制，結(jié)果顯示:用不同濃度的β－欖香烯－13－色氨酸(ET)處理白血病細(xì)胞(NB4)12 h后，細(xì)胞出現(xiàn)了染色質(zhì)凝固、邊緣化、凋亡小體及核斷裂等典型的調(diào)亡形態(tài)學(xué)改變。通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)一步確證，ET主要是誘導(dǎo)NB4細(xì)胞凋亡來(lái)達(dá)到抗腫瘤效果。王芬等［5］研究報(bào)道N－(β－欖香烯－13－基)－脯氨酸對(duì)A549細(xì)胞有抑制作用，其抑制作用高于β－欖香烯;N－(β－欖香烯－13－基)－賴(lài)氨酸對(duì)HeLa、SGC－7901細(xì)胞有抑制作用，N－(β－欖香烯－13基)－賴(lài)氨酸對(duì)HeLa、U251細(xì)胞有抑制作用，其抑制作用均高于β－欖香烯。以上說(shuō)明通過(guò)在β－欖香烯結(jié)構(gòu)中引入氨基酸或寡肽片段均能增強(qiáng)其體外抗癌活性。但部分衍生物的活性較低，推測(cè)可能是由于癌細(xì)胞對(duì)不同氨基酸及寡肽片段吸收率不同，或者是由于β－欖香烯衍生物在實(shí)驗(yàn)pH范圍內(nèi)溶解度低而導(dǎo)致藥效不高。

1.2 β－欖香烯聚乙二醇衍生物 聚乙二醇(PEG)具有良好的水溶性和生物相容性，將其引入β－欖香烯結(jié)構(gòu)中有望得到水溶性好、抗癌活性高的β－欖香烯衍生物。成康民等［6］采用WST－1染色法研究β－欖香烯聚乙二醇衍生物抗腫瘤活性，細(xì)胞存活率檢測(cè)表明β－欖香烯聚乙二醇的衍生物對(duì)K562和HeLa細(xì)胞株的抑制作用明顯強(qiáng)于β－欖香烯，且抗腫瘤活性與衍生物的分子量存在一定的關(guān)系，分子量小于2 000，隨著分子量的增大，抗癌活性增強(qiáng)，分子量大于5 000的衍生物活性降低，推測(cè)可能PEG分子量太大將掩蓋β－欖香烯本身結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。

1.3 β－欖香烯芳雜環(huán)衍生物 徐莉英等［7］合成了系列β－欖香烯芳雜環(huán)衍生物，采用SRB法研究衍生物對(duì)癌細(xì)胞增殖的抑制作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)β－欖香烯芳雜環(huán)衍生物對(duì)HL－60、He-La、SGC－7901三種癌細(xì)胞的IC50值均遠(yuǎn)低于β－欖香烯。說(shuō)明在β－欖香烯結(jié)構(gòu)中引入含氮芳雜環(huán)，可提高其水溶性和體外抗癌活性。且引入不同的含氮芳雜環(huán)，其體外抗腫瘤活性無(wú)顯著差異，表明芳雜環(huán)的結(jié)構(gòu)對(duì)體外抗腫瘤活性不起決定性作用。徐莉英［8］通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)，初步探討對(duì)人癌細(xì)胞HL－60、SGC－7901、HeLa、BEL－7402和HepG2增殖抑制作用，凋亡形態(tài)學(xué)及生化學(xué)檢測(cè)證明，這類(lèi)化合物能將腫瘤細(xì)胞阻滯于G0/G1期，并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

1.4 β－欖香烯胺類(lèi)衍生物 徐莉英等［9］合成了一系列β－欖香烯胺類(lèi)衍生物并研究其抗癌活性，結(jié)果表明β－欖香烯胺類(lèi)衍生物對(duì)HL－60、HeLa、SGC－7901細(xì)胞的增殖具有抑制作用，且大多數(shù)衍生物的活性高于β－欖香烯，尤其金剛烷胺類(lèi)衍生物的活性較強(qiáng)，N－取代哌嗪類(lèi)衍生物的活性較弱。體外抗癌活性試驗(yàn)結(jié)果表明，β－欖香烯取代哌嗪衍生物(DX－1、DX－2)，體外對(duì)K562、HL60、HeLa、SGC－7901、PC3、LNCap等細(xì)胞株的IC50值比β－欖香烯的低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)［9］，無(wú)明顯骨髓抑制作用，且對(duì)化療藥物耐受的MCF－7/Adr細(xì)胞株具有同樣的敏感性。小鼠體內(nèi)抗癌活性試驗(yàn)結(jié)果是β－欖香烯取代哌嗪衍生物(DX－1、DX－2)在小鼠體內(nèi)可顯著抑制移植性腫瘤在小鼠體內(nèi)的原位生長(zhǎng)，抑制活性高于或相當(dāng)于β－欖香烯，其抗癌機(jī)制為抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。王敬敬等［10］在β－欖香烯取代哌嗪類(lèi)衍生物(DX－1、DX－2)的哌嗪基4－位氮上引入取代苯甲酰基或取代苯丙烯?；铣搔拢瓩煜阆┤〈哙乎０奉?lèi)衍生物并研究其抗腫瘤活性，MTT法測(cè)定β－欖香烯取代哌嗪類(lèi)酰胺衍生物對(duì)人癌細(xì)胞的增殖抑制作用結(jié)果表明，β－欖香烯取代哌嗪類(lèi)酰胺衍生物對(duì)人黑色素瘤細(xì)胞A375－S2的抑制活性高于未酰胺化的哌嗪類(lèi)衍生物。

2 β－欖香烯醚類(lèi)衍生物

某一課題組研究了十幾種β－欖香烯單取代醚類(lèi)化合物的體外對(duì)K562和HeLa癌細(xì)胞株的抑制作用，除極少數(shù)衍生物對(duì)K562細(xì)胞的IC50值比β－欖香烯低外，部分化合物活性?xún)H略強(qiáng)于β－欖香烯，部分單取代醚類(lèi)化合物的活性與β－欖香烯相當(dāng)。

3 β－欖香烯醇酯類(lèi)衍生物

文獻(xiàn)資料表明β－欖香烯含氮衍生物氮原子上的活潑氫原子對(duì)其體外抗腫瘤活性起重要作用。當(dāng)?shù)由系幕顫姎湓颖蝗〈?，體外抗腫瘤活性顯著降低［11－12］。比較所有氨基酸β－欖香烯醇酯類(lèi)化合物氨基酸－(β－欖香烯－13－基)酯的IC50值發(fā)現(xiàn):其中苯并四氫吡咯取代的甘氨酸－(β－欖香烯－13－基)酯的活性明顯高于其他化合物，可能是由于其結(jié)構(gòu)中除含有氨基酸結(jié)構(gòu)片段外，吲哚環(huán)中的氮原子上還含有一個(gè)活潑氫原子。化合物(β－欖香烯－13－基)羧酸酯活性最低，可能是由于二元酸的2個(gè)羧基都與β－欖香烯成酯，水溶性降低的緣故。

4 β－欖香烯放射性衍生物

任云峰等［13］合成了β－欖香烯含氮衍生物放射性配合物，從3種β－欖香烯二(2－吡啶甲基)－胺與錸的配合物的體外活性數(shù)據(jù)看，β－欖香烯含氮衍生物配合物對(duì)HeLa細(xì)胞的IC50值在10.3～11.2 M，對(duì)LLC細(xì)胞的IC50值在4.8～7.8 M，抑制活性遠(yuǎn)高于β－欖香烯，其機(jī)制是減少Rb蛋白磷酸化，下調(diào)細(xì)胞周期素D1的表達(dá)，將細(xì)胞阻滯在G1期。研究顯示采用放射性標(biāo)記法合成β－欖香烯三羰基錸配合物，并進(jìn)行體外抗癌活性的研究，β－欖香烯三羰基錸配合物抗癌活性明顯強(qiáng)于β－欖香烯。

5 β－欖香烯吲哚衍生物

武芳莉等［14］在β－欖香烯吲哚衍生物的合成及其體外抗K562細(xì)胞增殖活性的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)β－欖香烯進(jìn)行了一系列結(jié)構(gòu)修飾工作［9－10］，并進(jìn)行了體外抗癌活性篩選，結(jié)果顯示，β－欖香烯的色氨酸及色氨酸甲酯衍生物表現(xiàn)出比其他氨基酸衍生物更高的體外抗癌活性。體內(nèi)抗癌試驗(yàn)結(jié)果表明，β－欖香烯的色氨酸甲酯衍生物可以顯著抑制移植性肝癌H22細(xì)胞、Lewis肺癌LL/2細(xì)胞在小鼠體內(nèi)的原位生長(zhǎng)［3］?？鼓[瘤作用機(jī)制誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡［15－16］。

6 β－欖香烯糖苷衍生物

在β－欖香烯骨架及其雙鍵不受破壞的前提下，引入羥基、氨基等親水性基團(tuán)可以獲得抗癌活性好的β－欖香烯衍生物［3］。糖類(lèi)物質(zhì)的親水性較強(qiáng)，在細(xì)胞識(shí)別、信號(hào)傳導(dǎo)等諸多生理活動(dòng)中有積極的作用。眾多糖類(lèi)化合物在抗菌、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤等方面性能良好。通過(guò)糖苷化對(duì)β－欖香烯進(jìn)行糖基化修飾，可以改變藥物分子的構(gòu)象，提高其水溶性或生物活性，增加藥物對(duì)受體的親和能力，有望獲得活性高、水溶性好的抗癌藥物。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)近十多年對(duì)β－欖香烯衍生物抗腫瘤作用機(jī)制進(jìn)行了大量的研究，結(jié)果表明，誘導(dǎo)凋亡是β－欖香烯衍生物的主要抗腫瘤機(jī)制，但很多結(jié)果還需要深入的研究?？傊拢瓩煜阆┭苌锬芸朔壳芭R床使用的β－欖香烯抗癌活性不太高且水溶性較差的缺點(diǎn)，這不僅為抗腫瘤藥物的研究提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也為腫瘤的治療提供了有效的手段?；诖藢?duì)β－欖香烯衍生物的研究也成為較熱門(mén)的領(lǐng)域。

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