徐夢(mèng)豪，侯召華，林榮芳，高云龍，趙祥忠

〔齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353〕

海參（Sea cucumber）有 1 200 多種，在亞洲食用歷史悠久，尤其是在中國(guó)、日本和南亞[1-2]，其富含的海參多糖、多肽、蛋白質(zhì)、皂苷及海參磷脂等物質(zhì)在抗癌、抗氧化、提高免疫力和降血脂等方面功能顯著[3-6]。冰島刺參（Cucumaria frondosa）又稱(chēng)葉瓜參、紅極參、紅筋參，屬于棘皮動(dòng)物門(mén)（Echinodermata）海參綱（Holothuroidea）枝手目（Dendrochirota）瓜參科（Cucumariidae）海洋動(dòng)物[7]，主要生長(zhǎng)于大西洋北部，海水溫度常年保持在4 ℃左右，冰島、挪威及俄羅斯等國(guó)家都有分布。冰島刺參中富含多種多肽、多糖及三萜糖苷等活性成分，其中三萜糖苷類(lèi)化合物具有廣泛的生物學(xué)作用，如抗腫瘤、抗真菌、溶血、細(xì)胞抑制、促凋亡和免疫調(diào)節(jié)等活性[8]。近些年，冰島刺參中三萜糖苷的抗癌作用引起廣大研究學(xué)者的關(guān)注。

癌癥是致死率最高的人類(lèi)疾病之一。目前，批準(zhǔn)的癌癥治療藥物約60% 為天然藥物[9-11]，其中主要為植物性成分，而天然海洋化合物及類(lèi)似物發(fā)展空間巨大，有望成為下一個(gè)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)[12-13]。已從海洋生物中分離出多種具有功能活性的化合物，以原料或添加劑的形式制作成保健品、功能性食品、特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品以及藥品。許多海洋動(dòng)植物中存在的天然產(chǎn)物具有抗誘變和抗致癌作用，并可通過(guò)預(yù)防或延緩癌癥的發(fā)展而抑制一個(gè)或多個(gè)致癌階段。海洋是發(fā)現(xiàn)新的先導(dǎo)化合物以開(kāi)發(fā)新的抗癌藥物和預(yù)防癌癥的營(yíng)養(yǎng)食品的來(lái)源地[14]。

1952 年Nigrelli[15]研究發(fā)現(xiàn)，海參皂苷對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)具有抑制作用，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究，從各種海參中提取的三萜糖苷類(lèi)化合物已被證實(shí)具有抗癌活性[16-20]。糖苷是由糖基和三萜或甾體苷元組成的物質(zhì)，冰島刺參富含三萜類(lèi)糖苷物質(zhì)[21]，從冰島刺參中提取的Frondoside A 是一種特殊的三萜糖苷，研究表明在體外和體內(nèi)均可抑制腫瘤的生長(zhǎng)[22-25]。Frondoside A 通過(guò)多種方式阻止癌癥的發(fā)展，它在廣泛的實(shí)體惡性腫瘤和白血病中顯示出強(qiáng)大的抗癌作用，盡管這種化合物抗腫瘤活性的確切機(jī)制尚未完全闡明[26-27]，但也受到了特別的關(guān)注。

本文綜述了國(guó)內(nèi)外對(duì)Frondoside A 抗癌作用的最新研究，以期為FrondosideA開(kāi)發(fā)和利用提供理論基礎(chǔ)。

1 Frondoside A 的結(jié)構(gòu)與提取方法

Frondoside A 是一種水溶性或脂溶性三萜類(lèi)糖苷，分子量為1 334 Da，在糖苷配基的C-16 處帶有乙酰氧基，是一種羊毛甾烷衍生物（圖1）。Frondoside A屬于戊糖苷，木糖為第三個(gè)單糖殘基，3-O-甲基葡萄糖為末端單糖殘基，并且在第一個(gè)糖殘基上連接有一個(gè)硫酸根基團(tuán)。Frondoside A 與其結(jié)構(gòu)最接近的Cucumarioside A2-2（圖 2）（來(lái)自 Cucumaria japonica）在糖苷配基C-16 的官能團(tuán)和碳水化合物鏈中的第3 個(gè)碳水化合物基團(tuán)不同。同樣來(lái)自于冰島刺參的Frondoside B（圖3）和Frondoside C（圖4）的濃度稍高，分別有2個(gè)和3 個(gè)硫酸鹽基團(tuán)，與Frondoside A 中的1 個(gè)相比，還有一些其他較小的結(jié)構(gòu)差異。

圖1 Frondoside A 的結(jié)構(gòu)Fig. 1 Structure of Frondoside A

圖2 Cucumarioside A2-2 的結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of Cucumarioside A2-2

圖3 Frondoside B 的結(jié)構(gòu)Fig. 3 Structure of Frondoside B

圖4 Frondoside C 的結(jié)構(gòu)Fig. 4 Structure of Frondoside C

Frondoside A 主要存在于冰島刺參的表皮中，F(xiàn)rondoside A 的產(chǎn)率約為0.1%[28]?，F(xiàn)已從冰島刺參中分離和純化得到高純度Frondoside A。將冷凍干燥的冰島刺參粉末溶解在氯仿/甲醇中，氮?dú)獯蹈?；?乙酸乙酯萃取，水相過(guò)柱進(jìn)行純化，得到高純度Frondoside A。

2 抗癌機(jī)理研究進(jìn)展

2.1 Frondoside A抗癌總結(jié)

目前，F(xiàn)rondoside A 抗癌活性已在體內(nèi)和體外試驗(yàn)上得到廣泛驗(yàn)證。針對(duì)不同的癌癥細(xì)胞，已經(jīng)使用多種不同的方法測(cè)試了Frondoside A 對(duì)癌細(xì)胞的影響。這其中包括胰腺導(dǎo)管腺癌、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌、結(jié)腸癌、前列腺癌、宮頸癌、膀胱癌（過(guò)渡細(xì)胞）、伯基特淋巴瘤、惡性生殖細(xì)胞和急性白血病的研究[24，26，29-39]。結(jié)果匯總于表1。

表1 Frondoside A 抗癌作用的研究總結(jié)Table 1 A review of Frondoside A's anti-cancer effects

2.2 Frondoside A 對(duì)癌細(xì)胞生長(zhǎng)及增殖的影響

Dyshlovoy 等[36]研究 Frondoside A 對(duì)人前列腺癌細(xì)胞系（PC-3、DU145、VCaP、22Rv1 和 LNCaP）的抗癌作用，F(xiàn)rondoside A 會(huì)使癌細(xì)胞活力降低并抑制癌細(xì)胞集落的形成，與其他細(xì)胞系相比，雄激素敏感性腫瘤細(xì)胞系對(duì) Frondoside A 更為敏感（IC50 為 0.5～2.0 mol/L），體外研究表明，在PC-3 細(xì)胞系處理48 h 后，細(xì)胞停止周期生長(zhǎng)，但在DU145 細(xì)胞系中卻沒(méi)有出現(xiàn)這種情況；體內(nèi)研究證實(shí)了在異種移植模型中具有顯著的腫瘤生長(zhǎng)抑制作用，這與體外結(jié)果一致，在治療過(guò)程中，未觀察到小鼠體重的變化，也未出現(xiàn)小鼠死亡現(xiàn)象，但是，隨著Frondoside A 濃度的升高，脾臟相較于空白組增大，在治療組中觀察到淋巴細(xì)胞增多和單核細(xì)胞增多，這可以用Frondoside A 的免疫調(diào)節(jié)作用來(lái)解釋。Dyshlovoy 等[37]用 0.3～0.6 mol/L Frondoside A處理伯基特淋巴瘤細(xì)胞系，48 h 后細(xì)胞活力得到顯著抑制，與Frondoside A 在其他實(shí)體瘤中的作用相比，伯基特淋巴瘤中IC50 要低得多。

如上所述，F(xiàn)rondoside A 對(duì)癌細(xì)胞生長(zhǎng)及增殖具有顯著抑制作用。Shemaili 等[40]將 Frondoside A 的活性與Frondoside B 和Frondoside C 進(jìn)行了比較研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，針對(duì)體外培養(yǎng)的 AsPC-1 和S2103 人胰腺癌細(xì)胞，F(xiàn)rondoside A 比結(jié)構(gòu)很相似的Frondoside B能更加有效地減少存活癌細(xì)胞的數(shù)量，而三硫酸化的Frondoside C 對(duì)癌細(xì)胞活力基本沒(méi)有影響。Janakiram等[34]應(yīng)用從冰島刺參中得到的 Frondanol A5 粗提物（除含F(xiàn)rondoside A 以外，還含有Frondoside B 等其他化合物）對(duì)大鼠結(jié)腸癌模型的治療研究結(jié)果顯示，F(xiàn)rondanol A5 對(duì)大鼠細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶抑制劑21 基因的表達(dá)顯著增加，并顯示出Frondanol A5 對(duì)大鼠模型具有抑制癌細(xì)胞增殖的作用。Janakiram 等[19,35]在對(duì)沙門(mén)氏菌性息肉病小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，使用Frondanol A5 作為膳食補(bǔ)充劑可顯著減少小腸腫瘤的增殖，并可減少大腸息肉的發(fā)生范圍。

2.3 Frondoside A 對(duì)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲的影響

癌癥的發(fā)展與機(jī)體內(nèi)對(duì)細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲的限制有關(guān)，當(dāng)癌癥患者機(jī)體對(duì)癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移限制失控，會(huì)導(dǎo)致大量癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲正常細(xì)胞的生存空間。在這個(gè)過(guò)程中，基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）會(huì)破壞正常細(xì)胞外基質(zhì)[30]，從而使癌細(xì)胞能夠侵入包括血管和淋巴管在內(nèi)的相鄰組織，促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移。Park 等[30]采用傷口愈合和基質(zhì)膠侵襲測(cè)定法研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)rondoside A 對(duì)人乳腺癌細(xì)胞的抗轉(zhuǎn)移作用是通過(guò)抑制AP-1 和NFB 的 TPA 活化，以及降低 PI3K/Akt、ERK1/2 和 p38 MAPK 信號(hào)的 TPA 活化，從而抑制 MMP-9 的表達(dá)，降低了其分泌數(shù)量和酶活性。Attoub 等[32]將LNM 35肺癌細(xì)胞植入小鼠皮下建立試驗(yàn)小鼠癌癥模型后，使用Frondoside A 對(duì)其進(jìn)行治療，采用高（1 mg/kg/d）、低（10g/kg/d）兩個(gè)劑量組通過(guò)腹膜內(nèi)給藥，連續(xù)給藥25d，結(jié)果顯示，低劑量組小鼠淋巴結(jié)的平均重量與對(duì)照組相比降低了50%（P ＜0.05），高劑量組小鼠淋巴結(jié)的平均重量變化值與低劑量組一致。Dyshlovoy 等[36]將PC-3 和DU145 前列腺癌細(xì)胞組成的2 種異種移植物，分別植入2 組小鼠體內(nèi)創(chuàng)建2 種癌癥動(dòng)物模型來(lái)研究Frondoside A 對(duì)前列腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移影響研究，結(jié)果表明，給藥25 d 后，F(xiàn)rondoside A 可以顯著減少 PC-3 模型的癌細(xì)胞向肺部轉(zhuǎn)移的數(shù)量（P ＜0.01）；在DU145模型組中應(yīng)用Frondoside A 給藥25 d 后，小鼠的肺部中未發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞，并且小鼠血液中腫瘤細(xì)胞數(shù)量較給藥前也明顯減少（P=0.475）。

2.4 Frondoside A 誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的作用

Li 等[24]的研究表明，Bcl-2 基因家族的表達(dá)會(huì)抑制癌細(xì)胞的凋亡，抗癌藥物的促癌細(xì)胞凋亡作用，就是通過(guò)減少Bcl-2 基因的抗凋亡蛋白的表達(dá)和增加促凋亡蛋白來(lái)實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞中半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶（caspase -3,-7,-9）會(huì)促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)Frondoside A 可以激活多種癌細(xì)胞系中caspase-3,-7,-9 的表達(dá)，促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡[26，32，36]。Li 等[24]在研究人胰腺癌細(xì)胞系A(chǔ)sPC-1 時(shí)，使用Frondoside A 對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行處理，治療后增加了膜聯(lián)蛋白V陽(yáng)性細(xì)胞，起到了抑制癌細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡的作用。通過(guò)蛋白印跡分析從處理過(guò)的細(xì)胞中提取的蛋白質(zhì)，顯示出與caspases-3,-7,-9 的活性形式相對(duì)應(yīng)的條帶增加。Park等[30]在關(guān)于人胰腺癌細(xì)胞系的研究中，通過(guò)蛋白印跡分析，F(xiàn)rondoside A 處理后的癌細(xì)胞中抗凋亡蛋白減少，Bcl-2 基因表達(dá)受到抑制，促凋亡蛋白Bax 顯著增加，同時(shí)發(fā)現(xiàn)Frondoside A 激活了這些細(xì)胞系中的p53基因。Attoub 等[32]在人類(lèi)肺癌 LNM35、A549 和 NCIH460 細(xì)胞系的研究中，癌細(xì)胞的凋亡通過(guò)sub-G1 期中細(xì)胞數(shù)量的增加得到證實(shí)，并且也由相同的caspases激活介導(dǎo)。Marzouqi 等[29]用不同濃度的Frondoside A處理人雌激素受體陰性乳腺癌細(xì)胞系（MDA-MB-231）24 h 后，p53 基因的表達(dá)水平較高，且呈劑量依賴(lài)性，這再次證實(shí)了Frondoside A 在該細(xì)胞系中誘導(dǎo)的cas-pase 依賴(lài)性凋亡。

2.5 Frondoside A 對(duì)腫瘤血管生成的影響

癌細(xì)胞由于具有無(wú)限增殖的特點(diǎn)，在其不斷分裂增殖的過(guò)程中，體積會(huì)不斷變大，最后變成較大的腫瘤組織塊。此時(shí)的腫瘤組織還會(huì)繼續(xù)分裂增殖，逐漸生成新的毛細(xì)血管網(wǎng)，從而不斷地汲取機(jī)體內(nèi)的養(yǎng)分。目前，已經(jīng)有針對(duì)抗血管生成的靶向藥，通過(guò)抑制腫瘤組織血管的生成，達(dá)到治療癌癥的目的。Attoub 等[32]在研究肺癌LNM35 細(xì)胞系異種移植物小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，適量濃度Frondoside A 會(huì)抑制堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的表達(dá)，從而抑制新血管形成，這一結(jié)果證實(shí)了試驗(yàn)所觀察到的腫瘤血管減少是由適量濃度的Frondoside A 復(fù)合作用所產(chǎn)生的，而不是單純由細(xì)胞凋亡和死亡所致。因?yàn)槟[瘤組織的血液供應(yīng)對(duì)癌細(xì)胞生長(zhǎng)至關(guān)重要，所以可通過(guò)抑制腫瘤新血管形成，有助于減緩癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，并且可作為抑制其擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移一種治療方式。

2.6 Frondoside A對(duì)多藥耐藥性（MDR）腫瘤的影響

癌癥治療領(lǐng)域中面臨的主要問(wèn)題是癌細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生耐藥性，這種現(xiàn)象稱(chēng)為多藥耐藥性。對(duì)于早期治療中使用的藥物，由于癌細(xì)胞逐漸產(chǎn)生的耐藥性，會(huì)使其治療效果打折扣，導(dǎo)致癌細(xì)胞不可控。癌細(xì)胞出現(xiàn)耐藥性的機(jī)制有很多，其中包括癌細(xì)胞改變藥物的代謝，體內(nèi)解毒系統(tǒng)使藥物失活以及滲透性糖蛋白（P-糖蛋白）的過(guò)度表達(dá)等[41-42]。P-糖蛋白的過(guò)度表達(dá)會(huì)將藥物從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞外，使藥物無(wú)法發(fā)揮正常作用，其活性可以通過(guò)熒光素染料的流量來(lái)測(cè)定，該染料通過(guò)擴(kuò)散穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。Menchinskaya 等[31]用Frondoside A（0.001～0.1g/mL）或Frondoside A 與膽固醇的復(fù)合物處理細(xì)胞，處理后的細(xì)胞內(nèi)熒光水平升高，表明P-糖蛋白受到抑制。這也表明Frondoside A 可作為治療MDR 癌癥的一種選擇。

2.7 Frondoside A與其它抗癌藥物的協(xié)同作用

Shemaili等[39]在對(duì)無(wú)胸腺小鼠移植兩種類(lèi)型的人類(lèi)胰腺癌細(xì)胞系A(chǔ)sPC-1 和S2013 的研究中表明，在接受安慰劑治療的動(dòng)物體內(nèi)，腫瘤迅速生長(zhǎng)，吉西他濱治療組腫瘤均顯著縮小。吉西他濱(4 mg/kg/dose)和Frondoside A(100g/kg/d)聯(lián)合用藥組，對(duì)比單一用藥治療組，治療效果更加顯著。研究者認(rèn)為，聯(lián)合用藥組中的兩種藥劑成分都激活了細(xì)胞凋亡途徑，兩種藥物的協(xié)同作用效果非常顯著。Attoub 等[32]使用能抑制DNA 復(fù)制的順鉑與Frondoside A，在具有LMN35 肺癌細(xì)胞的小鼠異種移植模型中，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第10 d，順鉑治療組的腫瘤大小降低了約40%，順鉑和Frondoside A（10g/kg·d）聯(lián)合用藥組將腫瘤生長(zhǎng)的降低了68%（P ＜ 0.05）。Marzouqi 等[29]還發(fā)現(xiàn) Frondoside A可增強(qiáng)紫杉醇在人乳腺癌 MDA-MB-231 細(xì)胞系異種移植物中的作用，紫杉醇與腹膜內(nèi)注射FrondosideA（100g/kg·d）配合使用，可顯著降低腫瘤體積和重量（P ＜0.001 和P ＜0.01）。治療后檢測(cè)肌酐水平和肝酶的變化，均未見(jiàn)毒性反應(yīng)。此外，Dhaheri 等[43]利用沙利霉素對(duì)MDA-MB-231 細(xì)胞系抗生長(zhǎng)作用的研究中，沙利霉素與Frondoside A 聯(lián)合使用時(shí)，沙利霉素的使用效果也被增強(qiáng)。Sajwani 等[44]對(duì)CCRF-CEM，THP-1 和HL-60 急性白血病細(xì)胞系的研究中，F(xiàn)rondoside A 與長(zhǎng)春新堿，天冬酰胺酶和潑尼松著3 種藥物聯(lián)合使用對(duì)CCRF-CEM和THP-1 細(xì)胞具有協(xié)同作用。

3 小結(jié)與展望

冰島刺參是棘皮動(dòng)物中常見(jiàn)的一類(lèi)，受到地理環(huán)境以及當(dāng)?shù)厥秤昧?xí)俗的影響，未得到過(guò)多的關(guān)注。近年來(lái)，隨著冰島刺參活性成分不斷被研究，其具有的免疫、抗炎和抗癌等特性愈發(fā)受到關(guān)注。目前研究表明冰島刺參中的Frondoside A 在所有固體惡性腫瘤、淋巴瘤和白血病細(xì)胞類(lèi)型中均具有一定的抗癌作用。在動(dòng)物試驗(yàn)中，F(xiàn)rondoside A 具有良好的耐受性，并且對(duì)骨髓、肝臟、腎臟或其他組織沒(méi)有毒性，F(xiàn)rondoside A 作為一種天然物質(zhì)，沒(méi)有任何副作用，因此更安全。Frondoside A 的抗癌作用不是特異性的，這使其成為治療多種類(lèi)型惡性疾病的潛在藥劑，F(xiàn)rondoside A 可以作為單一藥物或與其他藥物聯(lián)合治療廣泛的惡性腫瘤，這種聯(lián)合方法在未來(lái)針對(duì)癌癥的治療中是具有發(fā)展前景的。我國(guó)是養(yǎng)殖和食用海參大國(guó)，近年來(lái)冰島刺參進(jìn)口額度不斷提高，冰島刺參初加工制品逐漸被國(guó)人所認(rèn)可。但是，國(guó)內(nèi)對(duì)于冰島刺參的研究還處于起步階段，其綜合利用程度遠(yuǎn)不如國(guó)產(chǎn)海參。探究冰島刺參中所含有的Frondoside A 及其他天然活性成分，高效利用冰島刺參，提高冰島刺參附加值是未來(lái)的研究方向。