含笑內酯的藥理作用及機制研究進展Δ

林 景，莫俊俏，周 欣，宋 艷，黎詠嫦（.海南省第五人民醫院藥學部，海口 57000；2.海南科技職業大學健康科學學院，海口 577；.廣西中醫藥大學藥學院，南寧 50200）

含笑內酯是一種來自天然植物的愈創木烷型倍半萜內酯（化學結構見圖1），在木蘭科植物黃蘭的根皮、臺灣含笑的根皮中均有分布；含笑內酯也可用小白菊內酯為原料通過化學反應得到，其活性與小白菊內酯相當，但穩定性更高、毒性和生產成本更低，更具有作為臨床藥物的潛力[1－2]。現代藥理學研究表明，含笑內酯在抗腫瘤、抗炎、免疫調節、神經保護等方面療效顯著[3－9]。為了解含笑內酯的藥理學研究進展，筆者在中國知網、萬方數據、維普網、PubMed、Web of Science 等數據庫中組合查詢2016年1月－2022年6月發表的相關文獻，對含笑內酯的藥理作用及其機制進行了梳理和歸納，以期為其相關新藥研發和臨床應用提供參考。

圖1 含笑內酯的化學結構圖

1 抗腫瘤作用

1.1 抑制腫瘤細胞增殖

研究表明，有氧糖酵解的代謝重編程是癌癥的重要標志之一，在糖酵解的最后一步，丙酮酸激酶催化磷酸烯醇-丙酮酸轉化為丙酮酸是癌癥代謝重編程中至關重要的一步[10]。通常情況下，丙酮酸激酶的M2 亞型（the M2 isoform of pyruvate kinase，PKM2）在單體、二聚體和四聚體形式之間處于平衡狀態[11]。Li 等[5]研究發現，含笑內酯可通過共價結合半胱氨酸殘基選擇性地激活PKM2，促進丙酮酸激酶形成四聚體，降低PKM2的賴氨酸乙酰化和核易位，進而顯著抑制白血病細胞的增殖和生長。

相關機制研究表明，含笑內酯還可以從多條途徑抑制腫瘤細胞的異常增殖[7，12－14]。例如，白細胞介素6（interleukin 6，IL-6）/信號傳導與轉錄激活子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）通路在胃癌的發生和發展中起著重要作用，含笑內酯可通過阻斷IL-6/STAT3通路來抑制胃癌AGS和N87細胞增殖[7]。另外，含笑內酯能抑制乳腺癌TNBC 細胞的增殖，并可通過降低細胞內谷胱甘肽水平，增強TNBC 細胞對順鉑的敏感性；同時，含笑內酯對肺癌H1299細胞和Calu-1細胞在輻射和缺氧暴露后缺氧誘導因子1α（hypoxia-inducible factor，HIF-1α）的表達也有明顯的抑制作用，其能通過抑制HIF-1α通路使p53 基因缺陷的肺癌細胞對輻射更敏感，從而抑制肺癌細胞異常增殖[12－14]。

1.2 誘導腫瘤細胞凋亡

含笑內酯主要通過線粒體相關途徑誘導腫瘤細胞凋亡。據報道，肌動蛋白可通過細胞骨架驅動的運輸系統促進線粒體從細胞質中招募各種促凋亡蛋白，從而促進細胞凋亡的啟動[15]。Yu等[16]發現，含笑內酯可通過促進線粒體活性氧（reactive oxygen species，ROS）和胱天蛋白酶3（caspase-3）的活化來誘導肝癌細胞凋亡；同時該研究還發現，經含笑內酯處理后的肝癌細胞中線粒體的聚集和F-肌動蛋白纖維的擾動均發生在線粒體ROS活化和肝癌細胞凋亡之前，這表明F-肌動蛋白纖維的擾動可能與線粒體受損和肝癌細胞凋亡有關，這可能是含笑內酯誘導肝癌細胞凋亡的潛在機制之一。Jia 等[6]發現，含笑內酯在抑制人乳腺癌MCF-7 細胞的凋亡過程中伴隨著線粒體裂變增加和動力相關蛋白1（dynamin-related protein 1，Drp1）的上調——在含笑內酯的作用下，Drp1的表達水平增加，導致線粒體分裂及ROS生成增加、線粒體膜電位喪失、細胞色素C釋放增加，進而放大了乳腺癌細胞的凋亡信號，這表明含笑內酯誘導乳腺癌細胞凋亡的機制可能與Drp1作用于ROS-線粒體凋亡途徑有關。還有一些研究發現，含笑內酯還可通過下調腫瘤標志物糖類抗原199（carbohydrate antigen 199，CA199）、CA242、癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、鐵蛋白和甲胎蛋白（alpha fetoprotein，AFP）的表達水平，進一步誘導肝癌H22細胞凋亡；此外，含笑內酯還可通過抑制核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）信號通路、提高caspase-9 蛋白表達水平來誘導卵巢癌HeyA8細胞凋亡[17－18]。

1.3 誘導腫瘤細胞自噬

自噬是機體利用溶酶體降解自身產生的有害物質并維持細胞穩態的自我清潔修護過程[19]。齊春勝等[20]發現，含笑內酯可提高人結腸癌HCT116細胞的自噬率，顯著上調STAT3 的磷酸化水平；同時，該研究采用拉馬克遺傳算法計算出含笑內酯與STAT3 蛋白在體內可直接結合，進一步證實含笑內酯可通過調控STAT3 通路來誘導人結腸癌HCT116細胞發生自噬。

1.4 抑制腫瘤細胞的侵襲和轉移

腫瘤細胞的侵襲和轉移是一個多步驟、多因素參與的復雜過程。Ji 等[21]發現，含笑內酯可選擇性地清除白血病細胞，上調核因子E2 相關因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）、白血紅素加氧酶1（heme oxygenase 1，HO-1）等轉錄因子的水平，通過抑制NF-κB 信號通路和增加ROS 的產生來抑制白血病細胞的轉移。此外，Alwaseem等[22]使用一種新的指紋識別策略誘導了含笑內酯支架上多個碳氫鍵位置的選擇性羥基化，結果發現，羥基化后的含笑內酯可通過靶向重組人過氧化物酶和重組人含硫氧還蛋白結構域蛋白12（thioredoxin domain-containing protein 12，TXNDC12）來抑制白血病細胞的擴散和轉移，表現出良好的抗白血病細胞活性。

綜上，現有研究表明，含笑內酯對于白血病細胞、胃癌細胞、乳腺癌細胞、肺癌細胞、肝癌細胞等有較強的抑制增殖和促凋亡作用，其作用機制包括抑制腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、自噬以及抑制腫瘤細胞侵襲和轉移；同時，含笑內酯能夠調控PKM2/STAT3/NF-κB 等多條通路，提高腫瘤細胞中與機體生長凋亡調控相關的蛋白表達水平，進一步誘導腫瘤細胞凋亡。其良好的抗腫瘤活性對于腫瘤預防以及靶向治療具有重要意義，值得進一步研究。

2 抗炎作用

2.1 NF-κB信號傳導途徑

NF-κB是B淋巴細胞的細胞核中的轉錄因子，能夠控制DNA 轉錄、細胞因子產生和細胞存活。通常情況下，NF-κB 在大多數細胞中均表現為未激活，在細胞質中多與NF-κB 抑制蛋白（inhibitor of NF-κB，IκB）結合；當受到外界刺激后，其可介導多種細胞因子參與炎癥反應[23]。研究發現，含笑內酯能夠抑制強直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）模型小鼠血清中腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-1 β、IL-6、IL-18 和γ-干擾素（interferon-γ，IFN-γ）的含量，降低caspase-1 p10、IL-1β p17、核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3）和caspase-3的蛋白表達水平；同時抑制磷酸化p65（p-p65）的表達，增加磷酸化IκBα（p-IκBα）的表達[24]。這表明，含笑內酯能夠通過抑制NLRP3炎癥小體激活和調節NF-κB信號通路、維持Th1/Th2 的平衡來緩解AS。脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）是革蘭氏陰性菌細胞壁外壁的組成成分，能夠通過增加TNF-α和IL-6 等炎癥細胞因子的分泌引發炎癥反應[25]。Lei等[8]研究發現，含笑內酯能夠顯著抑制LPS誘導的NF-κB 信號通路激活，降低NLRP3 和caspase-1 的表達水平，減少IL-1β和IL-18 的分泌；同時，含笑內酯還能抑制線粒體ROS（mROS）激動劑魚藤酮誘導的NLRP3 炎癥小體激活，這表明含笑內酯可以通過抑制mROS/NF-κB/NLRP3 通路來抑制LPS 誘導的大鼠腎小管上皮細胞炎癥反應。

2.2 PI3K/AKT信號傳導途徑

磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號通路參與調控細胞凋亡和細胞自噬，在細胞分化、增殖、凋亡及葡萄糖轉運等多種細胞轉錄和遷移過程中發揮關鍵作用，與炎癥相關疾病有著密切聯系[26－27]。結核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）在結核病活動期能夠引起患者肉芽腫性肺部病變和全身炎癥反應，研究表明，含笑內酯可減少MTB 所致小鼠單核巨噬細胞白血病細胞中炎癥細胞因子（IL-1β、TNF-α）的異常分泌，顯著抑制誘生型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和環氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX2）的激活以及隨后一氧化氮（NO）的產生，其機制可能與通過PI3K/AKT/NF-κB通路來調控MTB誘導的炎癥反應、抑制NLRP3炎癥小體的激活有關[28]。Qin等[29]的研究進一步證實了含笑內酯能夠抑制LPS 造成的小鼠急性腹膜炎，能降低IL-6、TNF-α、IL-1β、單核細胞趨化蛋白1（monocyte chemotactic peptide-1，MCP-1）、IFN-β 和IL-10 的分泌，其抗炎作用可能是通過抑制PI3K/Akt/p70S6K 和NF-κB 信號通路的激活來發揮的。此外，含笑內酯在金黃色葡萄球菌引起的小鼠腹膜炎中也能夠發揮顯著的抗炎作用，可抑制巨噬細胞和樹突狀細胞中炎癥細胞因子（IL-6、TNF-α）和趨化因子（MCP-1、IFN-γ）的表達，通過調控PI3K/Akt和NF-κB信號通路來降低金黃色葡萄球菌引起的炎癥反應，進而改善肝、腎等器官損傷[30]。

可見，含笑內酯在治療AS 等炎癥相關疾病上具有良好的療效，能夠通過調控NF-κB、PI3K/Akt 等多條炎癥相關信號通路來減輕機體的炎癥反應，提示含笑內酯具有開發成為抗炎藥物的潛力。

3 免疫調節作用

類風濕關節炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種慢性自身免疫性疾病，其特征是關節滑膜炎和周圍關節的侵蝕性破壞[31]。補體組分5a（complement component 5a，C5a）在先天性免疫反應中可與巨噬細胞、中性粒細胞、T細胞等免疫細胞表面結合，通過絲裂原活化的蛋白激酶途徑啟動G 蛋白偶聯信號，從而誘導炎癥細胞因子（如TNF-α、IL-6）的合成[32]。巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）由成骨細胞、滑膜細胞和牙周成纖維細胞產生，其與NF-κB配體受體活化相結合，可調節破骨細胞分化，參與RA等加重骨質流失的慢性炎癥過程[33]。有學者發現，含笑內酯能恢復關節炎模型小鼠M-CSF、金屬蛋白酶組織抑制因子1（tissue inhibitors of metalloproteinase 1，TIMP-1）和C5/C5a的水平，并可以增加B 淋巴細胞趨化因子（B lymphocyte chemoattractant 1，BLC）的表達水平，表明含笑內酯可通過恢復C5/C5a、M-CSF、TIMP-1、BLC 等因子的水平來發揮免疫調節作用[34－35]。

4 神經保護作用

阿爾茨海默病（Alzheimer disease，AD）是最常見的中樞神經系統退行性疾病，由淀粉樣前體蛋白異常加工而來的β淀粉樣蛋白（amyloidβ-protein，Aβ）的積累是AD患者腦部常見的病理特征。小膠質細胞的活化與帕金森、AD 等神經退行性疾病的發病機制密切相關[36]。現代研究表明，含笑內酯能明顯減少轉基因AD 模型小鼠的海馬齒狀回、CA1區和皮質區的Aβ斑塊數量、斑塊面積以及小膠質細胞的數量，且能抑制小膠質細胞的異常活化和聚集；同時，也能減少膠質纖維酸性蛋白星形膠質細胞的數量、抑制星形膠質細胞的活化，并能夠明顯改善轉基因AD模型小鼠的認知障礙[4]。

此外，小膠質細胞參與的神經炎癥被認為在各種神經退行性疾病中可以誘導腦損傷，抑制小膠質細胞的過度激活可能對神經退行性疾病的治療有益[37]。Sun等[38]發現，含笑內酯可顯著減輕LPS刺激BV2小鼠小膠質細胞引發的神經炎癥，降低iNOS、COX-2、TNF-α、IL-6 和NO 的含量，其機制可能與含笑內酯能夠抑制IκBα/NF-κB 通路、Akt 通路的激活以及c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun amino terminal kinase，JNK）、p38 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）激酶和細胞外信號調節激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2）的激活有關；同時，含笑內酯能夠通過增強Nrf2的活性，顯著促進抗氧化蛋白HO-1的表達，這表明含笑內酯可在神經炎癥引發的神經退行性疾病中發揮神經保護的作用。

可見，含笑內酯可通過減少Aβ的積累，抑制小膠質細胞活化等作用來改善神經炎癥反應，可通過調節IκBα/NF-κB、Akt、JNK、MAPK、ERK1/2通路及增強Nrf2的活性來發揮治療神經退行性疾病的作用。

5 肝臟保護作用

非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）是糖尿病、肝纖維化和心血管疾病發展的新危險因素。在NAFLD 進展過程中，炎癥調節異常是導致脂質通量失衡的主要驅動因素，而脂肪酸代謝穩態受損又加重了肝臟和整個系統的炎癥反應[39]。有研究表明，含笑內酯可減輕糖尿病模型小鼠的肝臟脂肪變性，降低血脂水平（三酰甘油、總膽固醇）、肝臟轉氨酶水平（丙氨酸轉氨酶、天冬氨酸轉氨酶）以及炎癥細胞因子（TNF-α、IL-1β）的異常升高，上調肝細胞過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPAR-γ）的含量以及降低p-IκBα和p-NF-κB/p65 的表達水平，從而抑制NF-κB 通路，減少肝細胞中TNF-α和IL-1β的產生[40]。

自噬在改善脂質代謝和肝臟脂肪變性中也同樣發揮著重要作用[41]。PPAR-γ是一種主要的核受體，能夠調節脂質代謝和增加脂質分解，含笑內酯可通過激活腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK）/雷帕霉素靶蛋白抑制劑（mammalian target of rapamycin inhibitors，mTOR）信號通路來上調PPAR-γ的表達，誘導糖尿病模型小鼠的肝細胞發生自噬[40]。

可見，含笑內酯不僅可以減輕肝細胞的炎癥反應和脂肪變性，還可以誘導肝細胞自噬，進一步發揮其肝臟保護作用。

6 腎臟保護作用

腎纖維化是慢性腎臟疾病向終末期腎病進展的最常見特征，這一過程包括腎臟固有細胞損傷、細胞外基質的過度積累以及肌成纖維細胞和成纖維細胞活化增殖等，腎臟固有細胞在損傷過程中發生上皮間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是腎纖維化的重要機制[42]。現有研究表明，異黏蛋白（metadherin，MTDH）是一種參與腎臟纖維形成的因子，含笑內酯能夠特異性抑制MTDH 過表達所誘導的EMT。在2 種腎纖維化小鼠模型（單側輸尿管阻塞模型和缺血再灌注損傷模型）中，含笑內酯能降低模型小鼠纖維連接蛋白和α-平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）的表達水平，并能在一定程度上回調上皮鈣黏素（E-cadherin）的表達水平[9，43]。骨形態發生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）信號是另一種參與纖維形成的細胞外信號，MTDH的過表達可通過調控腎小管上皮細胞中BMP/MAPK 通路來發揮促纖維化作用，而含笑內酯可特異性逆轉這種作用[9，44]。可見，含笑內酯能夠通過抑制MTDH/BMP/MAPK通路來治療腎纖維化。

糖尿病腎病是全球終末期腎病的主要類型之一[45]。已有研究表明，含笑內酯可以保護瘦素受體基因缺陷小鼠（已被廣泛用作糖尿病模型）腎臟免受腎衰竭和炎癥的影響，其機制可能與含笑內酯可抑制MTDH的異常上調有關；同時，MTDH 的下調顯著抑制了NF-κB信號通路的激活，并降低了其下游炎癥細胞因子（如MCP-1、TNF-α、IL-1β、IL-6等）的表達水平；含笑內酯還可通過抑制MTDH 轉錄和促進泛素介導的降解來下調MTDH的表達[46]。以上研究結果表明，含笑內酯可通過抑制MTDH/NF-κB通路來減輕腎臟炎癥，起到預防糖尿病腎損傷的作用。

綜上，含笑內酯可通過抑制MTDH/BMP/MAPK、MTDH/NF-κB等信號通路來減輕腎纖維化，減輕腎臟炎癥，從而發揮腎臟保護的作用。

7 心臟保護作用

阿霉素是一種蒽環類抗腫瘤藥物，臨床用于治療實體腫瘤和造血系統惡性腫瘤[47]。現有研究發現，阿霉素在低劑量時仍可能產生心臟毒性，劑量過高可能會出現充血性心力衰竭，對心臟組織產生有害影響，包括ROS的產生、線粒體的生物能量衰竭、內質網應激、鈣穩態受損、NF-κB 信號通路激活等[48－49]。Kalantary-Charvadeh等[50]發現，含笑內酯對阿霉素誘導的心臟毒性模型小鼠具有保護作用，可有效降低肌酸激酶同工酶MB和心肌肌鈣蛋白Ⅰ水平，改善心臟組織結構及心臟卒中體積；同時，含笑內酯能夠降低NF-κB p65 亞基的活性以及PI3K、磷酸化Akt 和caspase-3 的水平，減少炎癥細胞因子的分泌以及氧化應激造成的損傷，其心臟保護作用機制可能與調節PI3K/Akt/NF-κB信號通路有關。可見，含笑內酯在心臟保護作用方面也具有潛在的應用前景。

8 結語

含笑內酯作為一種三環結構的倍半萜內酯類化合物，已被證實具有多方面的藥理活性，包括抗腫瘤、抗炎、免疫調節、神經保護、肝臟保護、腎臟保護以及心臟保護等，也因此得到眾多科研工作者的研究與關注。有關其藥理活性對應的作用機制也得到初步的明確：含笑內酯可通過抑制腫瘤細胞增殖、調節腫瘤細胞凋亡、誘導腫瘤細胞自噬、抑制腫瘤細胞的侵襲和轉移等發揮抗腫瘤作用；其可通過調控NF-κB、PI3K/Akt 等多條相關信號通路，降低炎癥細胞因子的表達水平；其可恢復機體免疫相關因子表達，發揮免疫調節作用；其可通過減少Aβ的積累、抑制小膠質細胞活化以及調節IκBα/NF-κB、Akt、JNK、MAPK、ERK1/2 通路及增強Nrf2 的活性來發揮神經保護作用；其肝臟保護作用機制包括通過調節AMPK/mTOR 信號通路來上調PPAR-γ的表達等；其腎臟保護作用機制與其可通過調控MTDH/BMP/MAPK、MTDH/NF-κB通路來減輕炎癥反應有關；其心臟保護作用機制包括減輕炎癥反應，降低氧化應激水平，調控PI3K/Akt/NF-κB信號通路等。

可見，含笑內酯可通過多條途徑發揮藥理活性，即與多靶點蛋白、多通路、多途徑調控有關，如含笑內酯能通過調控PKM2/STAT3/NF-κB多條信號通路，以及參與ROS-線粒體凋亡、自噬等多條途徑發揮抗腫瘤作用；可通過參與調控PI3K/Akt/NF-κB 多條通路來抑制機體的炎癥反應。目前，對于含笑內酯抗腫瘤作用的研究多集中在體外分子機制方面，缺乏動物體內實驗的證實；對于抗炎、神經保護等作用的研究則主要以探究相關信號通路為主，今后可從多靶點角度出發深入挖掘含笑內酯的藥效機制。

綜上，含笑內酯是一種具有重要開發價值的化合物，后續可繼續深入研究其藥效機制，以便為其在治療腫瘤、AS等復雜疾病中的應用提供參考。