皂角刺抗腫瘤作用有效成分研究進展＊

陳海霞(綜述) 肖順漢(審校)

(四川瀘州醫學院藥理學教研室,四川 瀘州 646000)

近年來,中草藥及其活性成分抗腫瘤作用的研究已成為國內熱點,天然物有效成分在新藥及新藥先導化合物中占有不可替代的作用,越來越受到人們的關注。皂角刺(Spina Gleditsiae),又稱皂刺、天丁、皂針等,是我國民間常用的中草藥,始載于《本草綱目》,具有消腫脫毒、排膿及殺蟲之功,常用于消炎、鎮痛及癌癥等治療,已被列為抗癌中草藥之一。皂角刺分布于東北、華北、華東、華南、以及四川、貴州等地,為雙子葉植物藥豆科植物,藥用部位主要是皂莢(Gleditsia sinensis Lam.)的棘刺。中藥化學成分含黃酮、皂苷、三萜、氨基酸、酚類等,具有抗癌作用的部分主要是黃酮類化合物。黃酮類化合物為黃顏木素、非瑟素及少許無色花青素等。目前國內外尚無對皂角刺抗腫瘤有效成分的系統研究,化學成分研究局限在醇提取部分的分離。本文參考近年來的文獻,就皂角刺的抗腫瘤有效成分做了初步總結,綜述如下。

1 鑒別研究

《中國藥典》規定,皂角刺為主刺及1-2次分枝的棘刺,分枝基部常有小阜狀隆起,刺端銳尖,表面紫棕色或紫褐色,有的帶淺色斑塊。體輕、質硬不易折斷,斷面皮部極薄,木部黃白色,髓部疏松,紅棕色。無臭,味淡。但是,由于皂角刺與其同屬植物如山皂角刺等在性狀及形態上均相似,且因其原生藥較堅硬,包裝不便,常切成飲片收購,造成長期以來有不少偽品與其魚目混珠,難以鑒別。1991年,劉靜[1]等就從性狀、組織及粉末顯微特征方面對皂角刺及其五種混偽品(酸棗刺、野薔薇等)進行了比較研究,為皂角刺的真偽鑒別提供依據。周日寶[2]主要從兩方面對皂角刺及其同屬植物山皂莢、華南皂莢、絨毛皂莢和滇皂莢的棘刺進行了鑒別研究,其中薄層層析顯示皂角刺與其同屬植物在斑點數量、分布上均有區別,而紫外吸收光譜上最大吸收峰也有明顯差異。王蘭[3]采用熒光分析法、0.2﹪茚三酮反應、1﹪FeCl3反應對皂角刺及其同屬植物山皂角刺進行理化鑒別,預試出兩者在含黃酮、酚類、氨基酸成分上有較大的差異。王云珠[4]等采用紫外吸收光譜法及一階導數光譜法對皂角刺及其偽品豆科植物野皂莢刺、山皂夾及薔薇科植物插田泡,根據皂角刺與野皂角刺在吸收度上不同,與山皂角刺、插田泡的最大吸收波長及吸收度亦有差異進行了鑒別。

2 抗癌有效成分研究

2.1 黃酮類化合物-槲皮素 據文獻資料報道,對槲皮素抗腫瘤的研究較多。槲皮素是從皂角刺中分離得到的黃酮類化合物之一,也是許多植物藥中所含的主要成分,具有較強的抗腫瘤活性,可誘導多種腫瘤細胞凋亡,對腫瘤有化學預防和治療雙重作用。槲皮素誘導腫瘤細胞凋亡過程可能受凋亡促進基因(如野生型p53、p16)、凋亡抑制基因(如bcl-2、ras)以及雙相調節基因(如c-myc)等共同調節[5]。研究發現[6]槲皮素 7μ g?ml-1可顯著抑制人乳腺癌MDA-MB468細胞株的生長和突變型P53蛋白的表達,作用呈時間和劑量依賴性。李巖松[7,8]等報告了槲皮素可能通過對人早幼粒白血病細胞系 HL-60中p53、bcl-2 、c-myc、cyclin D1基因表達的抑制,來促進 HL-60細胞凋亡和抑制增殖,且呈明顯的濃度依賴關系。謝慶文[9]等用三種不同濃度的槲皮素處理呈突變型p53基因的急性早幼粒細胞白血病NB4細胞株,結果在 30-90μ mol?L-1濃度時抑制作用明顯。Ranelletti[10]等發現10mmol槲皮素可抑制p21-ras癌基因在結腸癌細胞系中的表達,具有時間和劑量依賴性。另有研究報道,槲皮素可抑制ras基因依賴型腫瘤細胞(鼠乳腺癌細胞、人膀胱癌細胞等)的增殖和遷移[11],認為槲皮素是對ras高表達腫瘤的有效化學預防藥。

李萬華[12]等用有機溶劑萃取、反復柱層析方法,分離純化皂角刺中黃酮類化合物,通過NMR,MS等波譜技術對其進行化學結構鑒定,并對部分化合物進行體外活性篩選。結果從皂角刺中首次分離得到兩種單體黃酮類化合物,結構鑒定為(+)trans-2R,3R-3',4',5,7-tetrahydroxyflavanonol(1)和8-C-glucopyranosyl-3,4',7-trihydroxyflavone(2)。其中化合物2顯示出明顯的組織蛋白酶B(Cathepsin B,CB)抑制活性。CB是溶酶體內半胱氨酸蛋白水解酶,可促進腫瘤細胞向深部組織浸潤及遠處轉移,表明皂角刺在抑制腫瘤血管生成和侵襲轉移上可能有重要作用。

2.2 黃顏木素 張珉[13]等以激活的永生型大鼠肝儲脂細胞HSC-T6細胞為靶細胞,血小板衍生生長因子(PDGF)、轉化生長因子β1(TGFβ1)為刺激因素,研究皂角剌中的活性成分——黃顏木素對細胞增殖和膠原合成的影響。發現黃顏木素(6.25-50μ mol?L-1)以劑量依賴方式顯著抑制PDGF作用的刺激,50.00μ mol?L-1時完全抑制此作用,并能抑制 TGFβ1誘導的肝星狀細胞膠原合成。在肝纖維化的發生、發展過程中,PDGF及TGFβ1是兩個最重要的促纖維化因子,而黃顏木素對此具有雙重抑制作用,表明黃顏木素可抑制肝星狀細胞的激活、增殖和膠原合成。

許哲[14]等從皂角刺的乙醇提取物中分離得到8種化合物,并采用四甲基偶氮唑鹽(MTT)比色法測定它們的體外抗腫瘤活性成分,其中兩種黃酮類化合物的抗腫瘤活性為皂角刺中首次發現。化合物33β-acetoxyolean-12-en-28-oic acid對人肝癌細胞株Bel-7402、人宮頸癌細胞株HeLa、人纖維肉瘤細胞株HT1080、人口腔表皮樣癌細胞株 KB、人肺癌細胞株 A549、人胃腺癌細胞株SGC-7901、小鼠肝癌細胞株HepG2等7種腫瘤細胞的生長均有較強的抑制作用,IC50為11.61-18.73 mg?L-1;化合物1黃顏木素除對A549之外的6種腫瘤細胞株抑制作用良好,IC50為 11.34-19.32mg?L-1。

2.3 皂角皂苷 從傳統藥物中提取有效成分是一個復雜的過程,人們在不斷的摸索中,發現皂苷是皂角刺中另一重要的抗癌化合物。有研究報道[15],皂角刺醇提出物皂苷(SSG)對前列腺癌PC-3細胞抑制率可高達97.24%,流式細胞儀檢測顯示,給藥各組與陰性對照組相比,PC-3細胞的凋亡率均升高且呈濃度依賴關系。表明皂角刺活性成分之一的皂苷對PC-3細胞有顯著抑制增殖和誘導凋亡的作用。另外,皂角刺醇提物對小鼠宮頸癌U14的生長亦有一定的抑制作用,其機制可能是抑制增殖細胞核抗原(PCNA)和突變型 p53蛋白的表達[16]。

自英國科學家Hickman等1992年首次提出將誘導腫瘤細胞凋亡作為腫瘤治療主要手段后,腫瘤細胞誘導凋亡治療已成為國際腫瘤研究的一個熱點,誘導腫瘤細胞凋亡也成為篩選抗癌藥物的新靶點。介導腫瘤細胞發生凋亡或提高腫瘤壞死因子(TNF)活性,通過促進機體的細胞免疫功能誘導腫瘤細胞凋亡。

香港某大學曾報道[17],從慢性白血病和急性白血病患者身上獲取癌細胞,通過RT-PCR技術及流式細胞儀檢測顯示,13-28μ g?ml-1的皂角刺浸出物就能抑制HL-60細胞的增殖,誘導癌細胞編程性死亡,并呈時間-劑量依賴關系。結果表明皂角刺浸出物可成為慢性和急性白血病的化療藥物。又有學者利用酶聯檢測不同濃度皂角刺總黃酮對ICR小鼠腹腔巨噬細胞釋放腫瘤壞死因子的影響,發現皂角刺對TNF有明顯的抑制作用[18]。

2.4 其它——三萜類 2000年,李萬華[19]等用正丁醇從皂角刺中首次分離出兩個三萜類化合物,經鑒定為刺囊酸(Echinocystic acid)和皂莢皂甙C(Gleditsia saponin C)。但未對它們的藥理作用及抗癌效應作進一步的研究。2007年,李萬華[20]等發現皂角刺中含有豐富的白樺脂酸型三萜：白樺脂酸(1),alphitolic acid(2),3β-O-trans-p-coumaroyl alphitolic acid(3),3β-O-trans-p-caffeoyl alphitolic acid(4)和zizyberanalic acid(5)。其中化合物1、2和5顯示出強烈的抗 HIV活性,EC50值均小于 0.064μ g?ml-1。這對抗HIV新藥開發和皂角刺新的藥用功效開發有重要實用價值。

據國外文獻,Lim[21]等人在皂角刺抗誘變成分的研究中,鑒定到了一個三萜類物質和四個類固醇類物質,并通過埃姆斯試驗和SOS呈色測驗表明皂角刺甲醇提取物具有強大的抗誘變和抗毒作用。

3 小結

皂角刺作為傳統藥物之一,來源廣泛、作用多樣、不良反應小,無論作為單味藥還是復方組成,在臨床應用上都是一味十分有效的中藥材。皂角刺更多的具有抗腫瘤活性的物質基礎還在不斷地被分離純化,目前研究局限在醇提取部分的分離,尚未找到完全單一的活性成分,對很多有效成分的化學結構還不清楚。隨著現代生物技術的發展和利用,今后可望在皂角刺活性成分的分離純化、結構修飾等方面進一步研究,從分子水平研究其有效成分的抗腫瘤作用,找到安全有效的抗癌新藥,為腫瘤患者的治療帶來福音!

1 劉靜,陳俊華,舒光明.皂角刺及五種混偽品的鑒別研究[J].中藥材,1991,14(5)：21-25.

2 周日寶,石國強.皂角刺及其偽品同屬植物棘刺的理化鑒別[J].湖南中醫學院學報,1999,19(1)：17-17.

3 王蘭.皂角刺與山皂角刺的鑒別[J].云南中醫中藥雜志,2003,24(6)：47-47.

4 王云珠,孫立偉,劉文權.皂角刺及其偽品的性狀及理化鑒別[J].遼寧中醫雜志,2005,32(7)：720.

5 王海燕,郭良淼,何麗婭.槲皮素誘導腫瘤細胞凋亡的相關基因調控[J].中藥藥理與臨床,2005,21(6)：89-91.

6 Avila MA,Velasco JA,Cansado J,et a1.Quereetin mediates the down-regu-lation of mutant p53 in human breast cancer cell line MDA M B468[J].Cancer Res,1994,54(9)：2424-2428.

7 李巖松,康鐵幫,粱念慈.槲皮索對HL-60細胞中p53、bcl-2基因表達的影響[J].中國藥理學通報,1999,15(3)：255-257.

8 黃應桂,李巖松,康鐵幫.槲皮素對HL-60細胞中c-my c和cyclin DI基因表達的影響[J].癌癥,2000,19(8)：832-832.

9 謝慶文,趙勁秋,方智雯.槲皮索對NB4細胞株p53及蛋白的影響[J].上海第二醫科大學學報,2001,21(1)：8-10.

10 Ranelletti FO,Maggiano N,Serra FG,et a1.Quercetin lnhibits p21-ras aexpression in human colon cancer cell lines and in primary colorectal tumors[J].Int J Cancer,2000,85(3)：438-445.

11 Lu HA,Niggenmann B,Zanker KS,et a1.Suppression of the proliferalion an migration of oncogenic ras-dependent cell line cultured in a three dimensional collogen matrix by flaronoid-structure molecules[J].J Cel Res Clin Oncol,1996,122(6)：335-342.

12 李萬華,李琴,王小剛,等.皂角刺中黃酮類化學成分的分離鑒定[J].西北大學學報(自然科學版),2005,35(6)：763-765.

13 張珉,張俊平,王杰松,等.黃顏木素對HSC-T6細胞增殖和膠原合成的影響[J].第二軍醫大學學報,1999,20(5)：304-305.

14 徐哲,陳曉輝,王漪檬,等.皂角刺抗腫瘤活性成分的分離鑒定與活性測定[J].沈陽藥科大學學報,2008,25(2)：108-111.

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16 龍玲,耿果霞,李青旺,等.皂角刺抑制小鼠宮頸癌U14的生長及對增殖細胞核抗原和 p53表達的影響[J].中國中藥雜志,2006,3l(2)：150-153.

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19 李萬華,傅建熙,范代娣,等.皂角刺化學成分的研究[J].西北大學學報(自然科學版),2000,30(2)：137-138.

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21 Lim JC,Park JH,Budesinsky M,et al.Antimutagenic constituents from the thorns of Gleditsia sinensis[J].Chem Pharm Bull,2005,53(5)：561-564.