蟲草素的功效研究進展

蟲草素是從北冬蟲夏草（Cordyceps militaris）分離出來的一種天然成份，為腺苷類似物，已有許多研究表明其具有治療或輔助治療各類疾病的潛力，其中包括炎癥類疾病和癌癥。蟲草素的生物學功能包括了以下幾個方面：引起細胞死亡，阻止細胞生長，抑制多種炎癥基因表達，減少細胞遷移等。動物實驗表明，蟲草素能夠阻止炎癥的發生，減少腫瘤發生。蟲草素的生物學效應的分子機理包括了調控炎癥及腫瘤發生相關基因的表達，抑制許多重要激酶底物的磷酸化，或直接影響蛋白合成。目前，有關蟲草素功效的研究主要表現在以下方面。

蟲草素抑制細胞增殖

Chang W等在血管平滑肌細胞上檢測了蟲草素在MMP系統中的作用。他們在膨脹受傷的SD大鼠的頸動脈上用蟲草素處理（20uM/每天）后，抑制了大鼠大動脈平滑肌細胞(RaoSMCs)的增殖。進一步機制研究表明，在I型膠原激活的RaoSMCs中，蟲草素明顯地抑制了MMP-2和MMP-9的活性，同時也明顯抑制了金屬蛋白酶胞外基質(EMMPRIN)的表達，并表現出劑量效應。另外還發現，蟲草素抑制和RaoSMCs畸形生長有關的COX-2基因的表達[1]。

ShiP等用流式細胞術和MTT等方法發現蟲草素能夠抑制肝癌細胞BEL-7402的生存，并誘導細胞凋亡。用二維雙向電泳質譜分析發現了8個影響細胞代謝的蛋白表達明顯受蟲草素調控，和對照相比，兩個蛋白下調，6個蛋白上調。該結果表明蟲草素可能通過影響代謝相關的蛋白的表達來抑制腫瘤細胞的生長[2]。

Nakamura K等用非選擇性和選擇性腺苷A1,A2a, A2b and A3受體激動劑和拮抗劑來篩選蟲草素的抗腫瘤靶點，發現腺苷和2‘脫氧腺苷(濃度為100 M)沒有作用，只有一個選擇性的腺苷A3受體激動劑(Cl-IB-MECA)顯著地抑制B16-BL16小鼠黑色素瘤細胞(IC50=50 M)和小鼠 Lewis肺癌細胞(IC50=14 M)的生長。而且，蟲草素的抑制作用可以被一個選擇性的腺苷A3受體拮抗劑(MRS1191)所拮抗。另外，體外實驗表明蟲草素明顯抑制B16-BL16小鼠黑色素瘤細胞(IC50=39 M)和小鼠Lewis肺癌細胞 (IC50=48 M)的生長。這些結果表明蟲草素對小鼠黑色素瘤細胞和小鼠Lewis肺癌細胞的生長抑制作用是通過促進腫瘤細胞中的腺苷A3受體來實現的[3]。

Jung SM等通過MTT實驗，胸腺嘧啶摻入實驗，FACS分析，免疫印跡分析，激酶分析及免疫沉淀分析等多種實驗方法檢測了蟲草素在血管平滑肌細胞（VSMC）細胞中的作用及其機制，結果發現蟲草素抑制細胞生長，誘導細胞滯留在G1期，下調cyclin家族蛋白和CDK蛋白的表達，上調p27KIP1的表達，同時發現蟲草素能夠激活JNK, p38MAPK及ERK1/2信號通路。用ERK1/2信號通路特異性抑制劑U0126或者RNAi干擾ERK的功能后，發現p27KIP1的表達下調，細胞生長受到抑制，細胞周期蛋白表達下降。蟲草素處理后Ras的活性下降。過表達Ras的顯性負突變體RasN17后能夠逆轉蟲草素引起的ERK1/2的活性，增強P27KIPI的表達，抑制細胞增殖和細胞周期蛋白的表達[4]。

蟲草素誘導細胞凋亡

Wu WC等用形態觀察，細胞生存分析，Annexin V-FITC分析及流式細胞術分析等方法研究了蟲草素在人口鱗狀癌細胞系OEC-M1上的促凋亡作用。結果表明，蟲草素處理后(100uM)3到48小時內，聚集的細胞數增加，并觀察到蟲草素處理12小時后細胞質膜出泡。在細胞存活實驗中發現，隨著蟲草素處理劑量的增加和處理時間的延長，細胞存活率明顯下降(P<0.05)，并且發現蟲草素主要引起的是細胞的早期凋亡。細胞周期分析結果表明蟲草素處理后細胞的G1期縮短，G2期和次G1期增加[5]。

蟲草素是聚腺苷酸化的一個特異性抑制劑，Thomadaki H等在白血病和淋巴瘤細胞系（如U937，K562，HL60，Daudi，Molt-4等）中研究了蟲草素對抗癌藥物etoposide誘導的細胞凋亡的作用，通過檢測poly（A）聚合酶PAP的活性，DNA剪切，DAPI染色，Caspase-6活 性 及 DeltaPsi（m）變化等發現，etoposide單獨處理后細胞凋亡很明顯，PAP活性發生變化，而用蟲草素和etoposide共同處理后發現，不同類型細胞響應不同，其中在U937和K562細胞中抑制凋亡，而在HL-60細胞中促進凋亡，在Daudi，Molt-4細胞中不影響etoposide引起的細胞凋亡，這是因為有另外一條凋亡通路[6]。

Chen LS等提出了用直接針對RNA合成過程的藥物來治療多發性骨髓瘤（MM）的假說，他們用蟲草素（因為蟲草素是聚腺苷酸化的一個特異性抑制劑）進行了驗證，結果表明給MM.1S細胞加入蟲草素的三磷酸鹽代謝物后，能夠抑制RNA合成和細胞生長，蟲草素處理48小時后，有50%的細胞是annexin-V陽性的凋亡細胞。另外，該研究小組還檢測了一些半衰期短的基因在蛋白水平的變化，結果發現，MET在蟲草素處理48小時后轉錄水平降低了10%，而Bcl-2,XIAP, Mcl-1或survivin等的蛋白水平沒有變化，caspases-8, -9 and-3的活性有變化，因此蟲草素可以作為一種新的治療多發性骨髓瘤的藥物[7]。

Choi S等研究了蟲草素在乳腺癌細胞系（MDA-MB-231和MCF-7）中誘導的細胞凋亡是否和雌激素有關，結果表明在MDAMB-231中，蟲草素誘導的細胞凋亡可能是通過線粒體途徑介導的凋亡通路，蟲草素能夠增加線粒體上Bax的轉移，并呈現出劑量效應，從而導致細胞色素C的釋放和caspases-9和caspases-3的激活。有趣的是，蟲草素處理MCF7細胞后，細胞呈現出自噬性細胞死亡，這種自噬性死亡可以應用在凋亡缺陷的MCF7細胞上，而不受雌激素的影響。盡管自噬作用在一些腫瘤的轉移過程中起的作用是促進細胞生存，而在蟲草素誘導的MCF-7細胞死亡中可能很重要。總之，該研究認為蟲草素能夠有效的殺死體外培養的乳腺癌細胞MDA-MB-231 and MCF-7。這將為蟲草素作為不依賴雌激素的乳腺癌臨床藥物研究提供了一定的理論基礎[8]。

蟲草素抑制細胞遷移，入侵和腫瘤發生

Nakamura K等研究了蟲草素（3'-脫氧腺苷）對靜脈注射B16-BL6黑色素瘤后形成的造血轉移型小鼠模型的抗轉移作用。加入各種濃度的蟲草素(0.3, 1 and 3mg/ml)3小時后，小鼠肺部結節形成的數量減少（注入腫瘤后15天），并呈現出劑量效應。進一步機制研究表明，用蟲草素(3mg/ml)預處理3個小時的B16-BL6細胞的侵襲力顯著降低。但是，同樣的條件下，蟲草素(3mg/ml)沒有影響B16-BL6細胞的生長曲線。這些結果表明某種程度上，蟲草素通過抑制鼠黑色素瘤細胞的侵襲力來抑制腫瘤轉移[8]。

Ying Ying Wong等研究進一步確認了蟲草素能夠降低多聚腺苷酸尾poly(A)的長度，尤其是對一些mRNAs。低濃度的蟲草素在使poly(A)改變的同時，也抑制NIH3T3成纖維細胞的增殖，而高濃度的蟲草素抑制細胞貼附，降低粘著斑的形成。此外，他們還發現蟲草素通過抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路抑制蛋白合成，在敲除4EBP的細胞中，蟲草素對蛋白翻譯的影響抑制作用明顯減弱。進一步機制研究表明，蟲草素對mTOR信號通路和蛋白合成的抑制作用是AMPK活化介導的。因此，該研究認為已報道的蟲草素的許多生物學活性可能與其對mTOR和AMPK信號通路的作用有關[9]。

Jeong JW等發現蟲草素下調人前列腺癌細胞LNCaP細胞間緊密聯結及MMPS的活性,可能通過抑制相關的Akt通路的激活來阻抑LNCaP細胞的轉移和侵襲[10]。

Xiao L等發現蟲草素通過抑制白蛋白誘發的Rac1活性增加及NOX4表達導致的NAPDH氧化酶的激活及細胞內ROS的過激等反應，進而抑制白蛋白誘導的腎小管細胞HK2的EMT形成[11]。

Jin ML等發現蟲草素抑制NRK-49F的增殖及TGF-β1誘導的α-SMA FN表達，明顯的削弱的Smad2/3的核轉位和聚集。同時，蟲草素不僅增加了HGF的表達，還刺激了HGF的分泌及HGF受體的磷酸化。蟲草素通過抑制成纖維細胞的激活而保護腎臟[12]。

蟲草素抑制炎癥

Kim HG等在脂多糖（LPS）刺激的RAW 264.7巨噬細胞中，檢測蟲草素對抗炎級聯反應的作用。在LPS活化的巨噬細胞中，發現蟲草素能夠抑制NO的產生。進一步分析蟲草素抑制NO產量及誘導一氧化氮合成酶(iNOS)表達的分子機制，該研究小組檢測了LPS活化的巨噬細胞中Akt和 MAP 激酶的活性。結果發現蟲草素顯著抑制Akt和p38的磷酸化，抑制腫瘤壞死因子（TNF-a）的表達，抑制IKB a的磷酸化和NF-kB的核轉移。在RAW 264.7細胞，蟲草素使環氧化 酶 -2（COX-2） 和 iNOS的 表達顯著降低。因此，該研究認為蟲草素抑制NO的產量是通過抑制NF-kB活性、Akt和p38的磷酸化以及降低iNOS and COX-2基因的表達來實現的。因此，蟲草素可能成為潛在的治療炎癥相關紊亂反應的藥物[13]。

Kim H等研究發現，蟲草素能夠抑制肺損傷相關的炎癥，同時，其還能通過抑制PARP殺傷BRCA1缺陷的乳腺癌細胞[14]。

蟲草素抑制脂肪細胞分化

Liu Q等研究發現冬蟲夏草能夠明顯抑制3T3-L1前脂肪細胞向脂肪細胞的分化，其中冬蟲夏草的三個成份蟲草素、鳥苷和色氨酸對前期脂肪形成的作用比脂肪分解的作用更明顯，而且三種成份同時使用能夠顯著增加抗脂肪形成的活性[15]。

Takahashi S等發現在前脂肪細胞分化過程中，蟲草素能夠抑制成熟脂肪細胞中磷脂的聚集，并負向調控脂肪形成。

他們進一步發現蟲草素抗脂肪形成的作用是可逆的，并發現這是由腺苷轉運子所介導的，而不是由A(1), A(2)和 A(3)受體介導的，其他包括ATP, ADP和 腺苷等腺苷相關的底物無法重現蟲草素的功效。

機制分析發現蟲草素能夠抑制早期的脂肪形成通路C/EBPβ-PPARγ，并發現這種作用主要是通過抑制Akt和激活AMP激酶來阻止mTORC1信號通路來實現的[16]。

蟲草素抑制mRNA的聚腺苷化

Werner E.G等在L5178Y細胞進行體內研究表明蟲草素顯著抑制細胞增殖(50%抑制率, 0.27 M)。蟲草素三磷酸鹽（3'-dATP）對L5178y 細胞中DNA依賴的DNA聚合酶α、β沒有影響，中等強度地抑制小鼠肝臟中DNA依賴的RNA聚合酶I, II, III催化的三磷酸腺苷摻入RNA的效率，強烈抑制核多聚腺苷酸poly(A)聚合酶（取自輸卵管）或胞質末端riboadenylate轉移酶（從小牛胸腺獲得）的活性，并發現這一抑制作用是與三磷酸腺苷相競爭的[17]。

蟲草素抑制蛋白合成

S.Penman等1977年 發 現在HeLa 細胞中蟲草素能夠抑制mRNA的合成，而對核不均一RNA和mRNA到胞質的轉運沒有影響[18]。

蟲草素抑制血小板聚集

Cho HJ等發現蟲草素抑制了thapsigargin （一個腫瘤促發劑）誘導的血小板聚集，并且呈現出劑量效應，并且能夠明顯地減少細胞基質中游離的Ca+濃度。蟲草素能夠增加thapsigargin減少的cGMP水平。因此，本研究小組認為蟲草素能夠在血小板聚集的血栓形成疾病中起到好的作用，其作用機制可能是通過調節Ca+實現的[19]。

蟲草素對代謝的影響

蟲草素還能促進脂肪代謝。例如，Zhu HB等通過用蟲草素治療高脂血癥的倉鼠，結果發現其能促進其肝代謝和血液中的血脂代謝[20]。

總之，我們可以看出，目前對于蟲草素的研究，有關細胞增殖，細胞凋亡，細胞遷移及腫瘤形成方面的研究比較多，另外，對于炎癥，脂肪分化，蛋白合成及代謝等方面的研究也是新的熱點。

后記

本篇綜述根據國際學術期刊（Medine line）提供的科學論文整理而成，由于時間緊促，可能有很多錯誤和遺漏。本文作者希望將國際學術界關于蟲草素的效用、作用機理研究最近進展介紹給國內同行，希望能夠促進我國在蟲草素生產及臨床應用上的研究，推動這一產業健康發展。

1.Chang, W., et al., Cordycepin inhibits vascular smooth muscle cell proliferation. Eur J Pharmacol, 2008.597(1-3): p. 64-9.

2.Shi, P., et al., Proteomic detection of changes in protein expression induced by cordycepin in human hepatocellular carcinoma BEL-7402 cells. Methods Find Exp Clin Pharmacol, 2008. 30(5):p. 347-53.

3.Nakamura, K., et al., Antitumor effect of cordycepin (3'-deoxyadenosine) on mouse melanoma and lung carcinoma cells involves adenosine A3 receptor stimulation. Anticancer Res, 2006.26(1A): p. 43-7.

4.Jung, S.M., et al., Ras/ERK1 pathway regulation of p27KIP1-mediated G1-phase cell-cycle arrest in cordycepininduced inhibition of the proliferation of vascular smooth muscle cells. Eur J Pharmacol, 2012. 681(1-3): p. 15-22.

5.Wu, W.C., et al., The apoptotic effect of cordycepin on human OEC-M1 oral cancer cell line. Cancer Chemother Pharmacol, 2007. 60(1): p. 103-11.

6.Thomadaki, H., et al., The role of cordycepin in cancer treatment via induction or inhibition of apoptosis:implication of polyadenylation in a cell type specifi c manner. Cancer Chemother Pharmacol, 2008. 61(2): p. 251-65.

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9.Wong, Y.Y., et al., Cordycepin inhibits protein synthesis and cell adhesion through effects on signal transduction. J Biol Chem,2010. 285(4): p. 2610-21.

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