毛蘭素抗腫瘤活性研究進展

(北京市理化分析測試中心，北京 100089)

毛蘭素是一種低分子量天然化合物，從化學結構上看，屬聯芐類化合物，化學名為2-甲氧基-5- [2-(3，4，5-三甲氧基-苯基)-乙基]-苯酚(圖1)，分子量為318.36[1]。主要分離自鐵皮石斛和鼓槌石斛，其在產自云南的鐵皮石斛中的含量約為 0.013%[2]。石斛屬植物生長條件苛刻，由于環境破壞及人為掠奪性采挖，有些物種已瀕臨滅絕。毛蘭屬等近緣植物常混作或作石斛類藥材的替代品，毛蘭屬植物僅從E. carinata中分離得到毛蘭素[3]。傳統中醫里，毛蘭素常用作解熱劑和鎮痛劑。目前研究表明毛蘭素具有抗氧化、抗血管生成、抗腫瘤效應，可能成為癌癥治療的有效藥物。毛蘭素以其獨特的結構，在新藥開發方面具有一定的優勢。本文通過總結毛蘭素近年來在抗腫瘤效應方面的研究進展，闡述與抗癌活性相關的初步分子機制，但其詳細調控機制尚需深入研究，為今后合理開發利用我國特色名貴中藥材資源奠定堅實基礎。

圖1 毛蘭素的化學結構式

1 毛蘭素的抗腫瘤效應

基于天然產物的抗腫瘤藥物近年來研究較多。現代藥理研究發現，石斛屬植物所含化學成分結構多，藥理作用廣泛，具有抗腫瘤、抗衰老、增強機體免疫力、擴張血管以及抗血小板凝集等作用，尤因其具有抗腫瘤和增強機體免疫力作用而備受國內外廣大學者關注。毛蘭素作為石斛屬植物中的活性成分，研究表明此類化合物具有抗菌、抗病毒以及抗腫瘤活性，對于包括肺癌、肝癌、乳腺癌、胃癌、結腸癌、膀胱癌、黑色素瘤、人早幼粒白血病等多種腫瘤細胞都具有明顯的抑制效應(表1)[4- 6,9- 17]。毛蘭素對于腫瘤細胞具有高選擇性，而正常細胞不受影響。有研究報道相對于毛蘭素對乳腺癌T47D細胞存活力的抑制作用相比，毛蘭素處理對正常乳腺上皮MCF10A細胞活性沒有顯著的抑制作用[5]。在多藥耐藥性方面，毛蘭素和鼓槌素都能增加阿霉素在多藥耐藥性細胞中的積累，對抗腫瘤的耐藥性。在前期的分子機理研究方面，毛蘭素能夠激活死亡受體介導的外部凋亡途經和內部線粒體途徑誘導腫瘤細胞凋亡[7]；通過ROS依賴的JNK/c-jun信號轉導途徑誘導腫瘤細胞凋亡和自噬；調節金屬蛋白酶的表達抑制腫瘤遷移和腫瘤血管生成；抑制人骨肉瘤G2 / M轉換而將細胞周期阻滯于G2 / M期。

表1 毛蘭素對于不同腫瘤細胞的抑制效應比較

2 毛蘭素的細胞毒性效應

毛蘭素在體內和體外具有抑制多種癌癥的治療潛力。對急性早幼粒細胞白血病HL-60細胞的增殖具有有效的抑制活性，與細胞凋亡和由毛蘭素誘導的bcl-2和bax基因的表達改變有關。通過降低Bcl-2表達和激活caspase信號，調節MPP和TIMP的穩態表達，誘導乳腺癌T47D細胞并引起細胞周期停滯[5]。活性氧(ROS)作為一種信號分子，在細胞凋亡和自噬過程中發揮重要作用，它作為一種誘導劑和介質激活JNK/c-jun信號轉導途徑。毛蘭素通過激活ROS依賴的JNK/c-jun信號轉導途徑誘導人骨肉瘤細胞系凋亡和自噬，通過激活外在途徑和內在途徑誘導腫瘤細胞凋亡[6]。

Caspase酶系作為細胞凋亡的中樞效應器, 在細胞凋亡的啟動及進程中發揮著極為重要的作用。絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)是真核生物信號傳遞網絡中的重要途徑之一, 其中JNK/SAPK 和p38 MAPK 信號轉導通路在炎癥與細胞凋亡等應激反應中發揮重要作用[8]。朱啟彧等實驗表明毛蘭素能顯著激活膀胱癌細胞的SAPK/JNK信號通路，引起JNK、c-Jun和Bcl-2的磷酸化, 激活Caspase 級聯反應，最終觸發PARP 斷裂從而誘導膀胱癌細胞凋亡[9]。此外，體外細胞毒性實驗表明，毛蘭素對于人類髓性白血病K562細胞[10]、人白血病HL-60細胞[11]、胃癌、肝癌和結腸癌[12]等細胞都具有明顯的抑制效應。進一步分子機理的研究發現，毛蘭素對于白血病細胞的促凋亡作用是通過下調Bcl-2，上調Bax 表達而實現的[13]。毛蘭素通過降低胃癌細胞端粒酶的活性促其凋亡[14]；通過下調抗凋亡蛋白Bcl-xL和X連鎖凋亡抑制蛋白(XIAP)的蛋白表達，激活Caspase-9、Caspase-7及PARP活性，誘導SW480結腸癌細胞的凋亡[15]；通過抑制Akt激酶活性、下調Mcl-1表達以及激活PARP活性，實現對人肝癌Huh7 細胞的增殖起到抑制作用[16]；毛蘭素與 5-Fu的聯合作用效應研究表明毛蘭素與5-Fu聯用可增強 5-Fu 抗胃癌效果，并使其劑量大幅減少，同時發現毛蘭素與 5-Fu均可通過改變凋亡相關因子 Bax、Bcl-2、Caspase的表達發揮抗胃癌作用[17]。

3 毛蘭素抑制血管生成作用

血管新生在腫瘤的生長、浸潤和轉移等過程中發揮著重要的作用。血管生成是新生血管形成的過程，是腫瘤進程的標志。隨著對腫瘤發展及血管生成認識的逐步加深，針對腫瘤血管生成的抗癌策略己成為一個新的研究熱點。龔燕晴等研究表明毛蘭素能夠引起乳酸生成減少，葡萄糖的消耗，降低細胞內ATP水平，通過JNK / SAPK途徑抑制內皮細胞代謝[18]。丁玥等研究表明毛蘭素可以明顯下調小鼠Lewis肺癌細胞(2LL)中IDO的表達，抑制了IDO的酶活性，顯著抑制IDO誘導的2LL細胞的侵襲和轉移能力。毛蘭素可能是通過阻斷JAK2/STAT3的磷酸化，下調其下游靶基因MMP-2和MMP-9的表達，并減少IDO介導的炎癥介質COX-2、HIF-1α及IL-6的表達，從而對IDO誘導的血管生成產生抑制作用[4]。此外，Zengyang Yu等報道毛蘭素能夠阻斷視網膜內皮細胞和小膠質細胞中的ERK1 / 2介導的HIF-1α活化而消除HG誘導的VEGF表達，進一步抑制VEGF誘導的VEGFR2及其下游信號的激活，從而抑制視網膜新血管生成視網膜內皮細胞，成為治療糖尿病視網膜病變的潛在手段[19]。

4 毛蘭素對腫瘤細胞周期的影響

腫瘤的惡性增生從生物學角度看，主要表現在兩個方面：一是腫瘤細胞的不滅性，即細胞凋亡障礙；二是細胞增殖失控，程序發生紊亂，即增殖超常加快(中藥及其活性成分在抗腫瘤中對細胞周期影響的研究進展)。細胞周期是一個非常復雜的細胞調控過程，這其中涉及到很多蛋白。細胞完成分裂需要經過分裂間期及分裂期，分裂間期主要包括 G1、S、G2/M期，，因此只有順利的合成分裂間期所需各種酶和蛋白質等細胞才能進入正常分裂期，若干擾其中任何環節都將導致細胞停止分裂而被阻滯于某一分裂階段，這也是許多抗腫瘤藥物的作用機理。崔旭琴等研究表明，毛蘭素能顯著抑制結腸癌SW480細胞的增殖，并誘導細胞周期阻滯于G2/M期；XIAP(X連鎖凋亡抑制蛋白)參與細胞周期、細胞凋亡與增殖的調控以及血管生成等過程。毛蘭素通過下調XIAP、Bcl-xL蛋白表達以及激活Caspase-9、Caspase-7、Caspase-3 和PARP活性來發揮抗腫瘤作用[15]。蘇鵬等在肝癌細胞中的研究發現毛蘭素能誘導人肝癌Huh7 細胞調亡并使其細胞周期阻滯于G2/M 期；抑制Akt激酶活性、下調Mcl-1 蛋白表達以及激活PARP活性從而對Huh7癌細胞的增殖產生抑制作用[16]。H Wang等研究表明毛蘭素處理的人骨肉瘤細胞中p21, p27 andphospho-Cdc25c表達上調，通過抑制人骨肉瘤細胞G2 / M轉換而將細胞周期阻滯于G2 / M期[6]。除此之外，毛蘭素也能夠誘導HL-60細胞、胃癌細胞細胞周期阻滯于G2/M 期，從而影響腫瘤細胞的增殖[11,17]。

5 毛蘭素抗腫瘤細胞多藥耐藥性作用

腫瘤細胞對多種化療藥物的耐受性是人類癌癥治療中的主要障礙，可能還會引起治療的失敗。多藥耐藥性(MDR)機制之一與MDR-1基因產物即P-糖蛋白的過度表達有關，抑制P-糖蛋白的化合物,就能夠翻轉(reverse)MDR表型，使腫瘤細胞在較低毒性下對化療藥物敏感，以達到治療效果。我國學者采用轉染人類MDR-1基因，對長春花堿及阿霉素具有交叉耐藥性的鼠黑色素瘤細胞株觀察鼓槌石斛中分得的毛蘭素和鼓槌石斛素體外抗腫瘤多藥耐藥性作用，結果表明兩個化合物均能在一定程度上增加阿霉素在多藥耐藥細胞株中的積累，因此，毛蘭素在多要耐藥性方面具有進一步的研究價值[20]。

6 毛蘭素在腫瘤治療的體內實驗研究

石斛具有增強機體免疫功能和抗癌作用，臨床上常用于惡性腫瘤的輔助治療。它能改善腫瘤患者的臨床癥狀，減輕放、化療引起的副作用，增強免疫功能，提高生存質量，延長生存時間。馬國祥等研究表明毛蘭素對肝癌小白鼠的抑瘤率效應最強，達到50.82%。樣品組小鼠體重增加比陽性對照組低，脾臟的重量比陽性樣品輕，提示有一定的免疫抑制作用。其原因在于抑制小鼠腎臟微粒體的Na+,K+-ATP酶、逆轉錄酶及DNA聚合酶作用，使腫瘤細胞的復制受阻[21]。龔燕晴等研究結果表明毛蘭素能夠引起異種移植的人肝癌Bel7402和黑素瘤A375的中度生長延遲并在4小時內顯著誘導血管停止生長。體外消除自發或堿性成纖維細胞生長因子誘導的雞胚胎新血管形成并抑制人臍靜脈內皮細胞增殖[22]。

7 總結

腫瘤分子靶向藥物因其特異性強、耐受性好等特點, 在腫瘤治療中占有越來越重要的地位. 以腫瘤細胞特異性分子靶點為導向的藥物研發已經成為現代抗腫瘤藥物發展的主流趨勢[23]。作為新型分子靶向抗腫瘤藥物先導化合物重要來源之一的我國傳統中藥應予以重要關注[16]。近年來，毛蘭素被證明對體外和體內的多種腫瘤具有細胞毒性作用，其對轉化細胞的細胞毒性是高選擇性的，與現有藥物相比副作用水平較低。毛蘭素具有獨特的分子結構和顯著的抗腫瘤效應，是一種極有潛力的抗腫瘤分子靶向藥物，但由于目前對于該藥物抗腫瘤效應的分子機制的研究有限，對于藥物與凋亡、周期和腫瘤遷移等信號轉導通路的相關性有待進一步探索，該藥物對于不同腫瘤模型動物的藥效及毒性效應仍需要深入研究。本文通過總結毛蘭素近年來在抗腫瘤效應方面的研究進展，闡述與抗癌活性相關的初步分子機制，為今后合理開發利用我國特色名貴中藥材資源奠定基礎。

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