香豆素類化合物的藥理作用研究進展

張國鐸，李 航

(重慶市第一人民醫(yī)院，重慶 400011)

香豆素(coumarins)是具有苯駢α－吡喃酮結(jié)構(gòu)的一類化合物，可看作是順式鄰羥基桂皮酸脫水形成的內(nèi)酯，絕大多數(shù)在C－7位有羥基或烴基，具有芳香氣味。香豆素類化合物在自然界分布廣泛，特別是在傘形科、蕓香科、豆科、菊科、木犀科和茄科植物中較多，如蛇床子、獨活、白芷、前胡、秦皮、茵陳、補骨脂、續(xù)隨子等;少數(shù)發(fā)現(xiàn)于動物和微生物，如來自發(fā)光真菌(Armillarialla tabescens)的亮菌素類，從海洋真菌中分離出的異香豆素，以及中藥僵蠶中含有的香豆素。現(xiàn)代研究表明，香豆素類化合物具有廣泛的藥理活性，如抗腫瘤、抗艾滋病、抗病毒、抗真菌、抗細菌、抗凝血、抗氧化、增強人體免疫功能等作用，在臨床上有廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)就其研究進展介紹如下。

1 抗腫瘤作用

早在20世紀60年代，便有香豆素類化合物抗腫瘤作用的報道。近年來，越來越多的具有抗腫瘤活性的香豆素被分離或合成出來。如Reutrakul等[1]從南亞植物 Mammea harmandii中分離出11種香豆素，并通過體外試驗證實其中3種香豆素有較強的抗腫瘤作用。Ju等[2]從北美植物 Zanthoxylum americanum中分離出4種吡喃香豆素和2種木脂素，其中3種香豆素對人白血病細胞HL－60有明顯的增殖抑制作用。Musa等[3]通過軛合反應(yīng)結(jié)合形成若干個香豆素－雌激素軛合物，并證實其中的軛合物11和13對MCF 7，MDA－MB－435等人乳腺癌細胞株有較強的細胞毒作用。楊秀偉等[4－7]評價了40余種香豆素類化合物對人鼻咽癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、表皮癌、膀胱癌、白血病等7種細胞株的抑制作用，發(fā)現(xiàn)傘形花內(nèi)酯劉寄奴酸酯、牛防風素、羌活苷、前胡素和傘形花內(nèi)酯等香豆素有明顯的抗腫瘤作用，且不同的藥物對不同種腫瘤有特異的抑制活性。

香豆素類化合物抗腫瘤的作用機制也是多方面的。Kempen 等[8－9]研究發(fā)現(xiàn)，2 個溴代香豆素衍生物在體外博伊登室趨化試驗(Boyden chamber assay)中可抑制人纖維肉瘤HT1080的侵襲和轉(zhuǎn)移能力，且能抑制人乳腺癌MDA－MB231裸鼠移植瘤的生長，并認為其抗轉(zhuǎn)移作用與尿激酶、纖溶酶、基質(zhì)金屬蛋白酶－2(MMP－2)、基質(zhì)金屬蛋白酶－9(MMP－9)等酶的抑制無關(guān)。Thati等[10]合成了二氧乙酸雙菲羅啉香豆素的銅絡(luò)合物，發(fā)現(xiàn)其在體外有顯著的抗腫瘤作用，而對正常細胞無明顯抑制作用，且高濃度下可引起因DNA完全降解而出現(xiàn)的細胞壞死，低濃度下則可誘導劑量依賴的亞二倍體凋亡峰(Sub－G1峰)的產(chǎn)生。Riveiro等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，7，8－二羥基－4－甲基香豆素可通過活化 JNKs、抑制ERK1/2和PI3K/Akt信號通路，下調(diào)原癌基因c－myc，并通過非p53依賴的機制誘導細胞周期抑制因子p21WAF1/CIP1的表達，進而促進腫瘤細胞凋亡，發(fā)揮抗腫瘤作用。Yamazaki等[12]從中藥刺五加中提取分離出異秦皮素，發(fā)現(xiàn)非細胞毒濃度的異秦皮素即可通過抑制ERK1/2磷酸化，在mRNA和蛋白水平抑制人肝癌HepG2及HuH－7細胞基質(zhì)金屬蛋白酶－7(MMP－7)的表達以及肝癌細胞的體外侵襲。此外，香豆素類化合物還可抑制腫瘤血管生成[13]，抑制絲氨酸蛋白酶[14]，下調(diào)核因子－κB、通過線粒體途徑誘導Caspase酶依賴的細胞凋亡[15]，抑制癌基因ras表達、通過上調(diào)Bcl 2蛋白家族促凋亡因子表達而誘導凋亡[16]，抑制NAD(P)H苯醌氧化還原酶活性[17]，調(diào)控促分裂原活化蛋白激酶(mitogen－activated protein kinases，MAPK)通路誘導凋亡[18]，抑制人類表皮生長因子受體2(HER 2)和上皮生長因子受體(EGFR)表達[19]，以及具有預防腫瘤的作用[20－21]。

藥物發(fā)揮藥理活性往往與其結(jié)構(gòu)的特殊性有關(guān)。對香豆素抗腫瘤作用的構(gòu)效關(guān)系也有較多研究報道。Kawaii等[22]比較了33種香豆素的抗腫瘤活性，其結(jié)構(gòu)主要是含異戊烯基的香豆素、呋喃香豆素和吡喃香豆素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中11種香豆素(包括osthenone、山黃陂素、黃陂香豆素、齒葉黃陂素、去甲齒葉黃陂素、歐前胡素、邪蒿內(nèi)酯、花椒內(nèi)酯、軟木花椒素、脫水長葉九里香內(nèi)酯、蛇床子素等)對人肺腺癌細胞A549、鼠黑色素瘤細胞4A5、人白血病細胞CCRF－HSB－2、人胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移細胞TGBC11TKB均有不同程度的抑制作用，但對正常的人HUVEC、人包皮角化細胞HFK沒有或僅有很弱的抑制作用，并且通過結(jié)構(gòu)分析，認為香豆素芳香環(huán)上的異戊烯基結(jié)構(gòu)、羥基石炭酸結(jié)構(gòu)、1，1－二甲基烯丙基結(jié)構(gòu)均與其活性密切相關(guān)。Riviere等[23]從馬達加斯加民間藥物傘形科植物 Phellolophium madagascariense Baker中分離提取出蛇床子素、尤里香醇、橙皮內(nèi)酯等3種香豆素，初步的研究發(fā)現(xiàn)，它們對人前列腺癌激素敏感細胞株LNCaP、人前列腺癌激素抵抗細胞株P(guān)C3及DU145、鼠白血病細胞株L1210等均有增殖抑制作用，而這3種香豆素的芳香環(huán)上均有異戊烯基結(jié)構(gòu)。Kempen等[9]通過對多種結(jié)構(gòu)衍生的香豆素抗腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移活性的比較，發(fā)現(xiàn)C－3位上的芳香酯基較硫代酸酯和酰胺酯基更能誘導較強的活性，而在C－6位上乙酰氧甲基和乙酰氨基甲基的作用一致。Belluti等[24]將白藜蘆醇的抗腫瘤活性基團3，5－二甲氧基苯基連接到多個香豆素的母核上，發(fā)現(xiàn)其中兩個帶有7－甲氧基的香豆素復合物具有較強的抑制人上皮細胞A431、黑色素瘤細胞JR8增殖的作用，并可誘導人肺癌細胞H460凋亡、誘導G2/M期細胞周期阻滯。

2 抗人類免疫缺陷病毒(HIV)作用

艾滋病即獲得性免疫缺陷綜合征(acquired immunodeficiency syndrome，AIDS)，由 HIV引起，目前用于臨床治療的藥物，主要以HIV的逆轉(zhuǎn)錄酶(HIV－RT)、HIV整合酶、HIV蛋白酶為靶點。1992年Kashman等[25]首次發(fā)現(xiàn)，藤黃科胡桐屬植物 Calophyllum lanigerum的抽提液對HIV的復制具有很強的抑制作用并對人體正常細胞有保護作用，而其活性物質(zhì)為香豆素類化合物Calanolide A及Calanolide B，它們對HIV－1－RT有高度專一性，且作用劑量較低，對常用抗艾滋病藥耐藥株也有較強抑制作用。該藥是唯一進入臨床試驗階段的抗HIV植物提取物，其后也有大量經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造的活性增強的衍生物出現(xiàn)。Shikishima等[26]從 Prangos tschimgnica地上部分的甲醇提取物中分離得到33個呋喃香豆素，經(jīng)篩選發(fā)現(xiàn)其中獨活素、栓翅芹烯醇、石當歸素、補骨脂素和佛手內(nèi)酯均具有抗HIV活性。3－苯氧丙基－4－羥基香豆素及其3－取代的衍生物，均可以競爭性抑制HIV病毒蛋白酶活性[27－28]。Tewtrakul等[29]從亞洲熱帶地區(qū)使用的植物藥菊科 Eclipta prostrata Linn.中分離出6個化合物，其中化合物蟛蜞菊內(nèi)脂(wedelolactone)可以抑制HIV整合酶和HIV蛋白酶活性。Lin等[30]研究發(fā)現(xiàn)，一種香豆素衍生物BPRHIV001可通過減少Akt磷酸化，抑制 HIV－1編碼的RNA結(jié)合蛋白Tat的轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮抗HIV－1作用。

3 抗氧化作用

游離氧自由基在人體內(nèi)的過度蓄積可損傷脂質(zhì)、蛋白、DNA等，從而引起多種疾病。香豆素類化合物的主要藥理活性之一即是清除體內(nèi)過多的氧自由基。Pedersen等[31]研究了22種結(jié)構(gòu)上相關(guān)的4－甲基香豆素對自由基的清除作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)10μmol/L的O－二羥基香豆素可顯著降低應(yīng)激引起細胞內(nèi)產(chǎn)生的活性氧簇(ROS)，作用較m－二羥基和單羥基取代的類似物強，而且O－二乙酸基衍生物也有很好的自由基清除作用。由于4－甲基香豆素在體內(nèi)代謝時不產(chǎn)生有毒的環(huán)氧化物中間體，因而被認為是很有希望的抗氧化劑前體藥物。Soltani等[32]研究了異戊烯基化的香豆素傘形花素的抗氧化作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該藥可保護人外周淋巴細胞免受自由基引起的DNA損傷。Beillerot等[33]研究發(fā)現(xiàn)，4－甲基－7，8－二羥基香豆素可降低阿霉素引起的人乳腺癌細胞MCF－7內(nèi)ROS的產(chǎn)生，同時不降低阿霉素的抗腫瘤效果。Murat Bilgin等[34]發(fā)現(xiàn)香豆素具有很好的抗氧化和肝細胞保護作用，可有效防治四氯化碳引起的大鼠血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、天門冬酸氨基轉(zhuǎn)移酶、堿性磷酸酶的升高，其中具有6，7－二羥基結(jié)構(gòu)的七葉亭作用最強，而具有6，7－二甲氧基結(jié)構(gòu)的濱蒿內(nèi)酯作用次之，提示其抗氧化效用與結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

4 抗凝血作用

香豆素類抗凝血藥屬于維生素K拮抗劑(VKAs)，半個世紀來一直是口服抗凝治療的基本藥物，主要包括雙香豆素(dicoumarol)、芐丙酮香豆素(warfarin)、醋硝香豆素(aceniciumarol)、苯丙香豆素(phenprocoumon)和環(huán)香豆素(cyclocumarol)，均具有4－羥基香豆素的基本結(jié)構(gòu)。作用原理是這些藥物的化學結(jié)構(gòu)與維生素K相似，在肝臟中與維生素K競爭性地結(jié)合酶蛋白，抑制酶蛋白活性，從而抑制凝血酶原及維生素K依賴的凝血因子的合成。其中華法林因在胃腸道吸收快而安全，在臨床應(yīng)用廣泛[35]。

5 其他

香豆素類化合物還具有抗真菌、抗細菌、抗骨質(zhì)疏松、抗心律失常、降血壓、光敏等復雜多樣的藥理活性，是具有較大臨床應(yīng)用價值的一類化合物。

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