海參皂苷抗乳腺癌作用的研究進(jìn)展

崔 闖 鄭詩蕓 朱為康

近年來的研究證實(shí)，海洋天然產(chǎn)物含有廣泛的生物活性化合物，在某些疾病的治療中顯示出重要作用。流行病學(xué)研究也表明，許多亞洲國家的魚類和海鮮消費(fèi)量高，相應(yīng)的肺癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌和前列腺癌等特定類型癌癥的發(fā)生率較低[1]。海參作為一種海洋棘皮動物，不僅是珍貴的食品，也是名貴的藥材。據(jù)《本草綱目拾遺》記載：海參，味甘咸，補(bǔ)腎，益精髓，攝小便，壯陽療痿，其性溫補(bǔ)，足敵人參，故名海參。因此，關(guān)于海參及其代謝產(chǎn)物的研究逐漸受到了關(guān)注。越來越多的研究證實(shí)，海參來源化合物——主要包括海參皂苷和海參多糖等，均具有抗乳腺腫瘤活性[2,3]。

一、海參皂苷的抗乳腺癌活性

三萜皂苷是海洋棘皮動物海參最主要的次生代謝產(chǎn)物。它們具有溶血、細(xì)胞毒性、抗真菌等由膜促作用引起的生物活性[2]。已有證據(jù)表明，這些天然產(chǎn)物在體外可抑制多種人類腫瘤細(xì)胞系的增殖，一些糖苷類藥物的應(yīng)用可減少癌細(xì)胞的黏附，抑制癌細(xì)胞的遷移和管形成，抑制血管生成，抑制細(xì)胞增殖，抑制集落形成和腫瘤侵襲。而在嚙齒動物體內(nèi)腹腔注射一些海參三萜皂苷溶液可顯著降低腫瘤負(fù)擔(dān)和轉(zhuǎn)移[4]。目前已知的海參三萜皂苷有70余種，多數(shù)為羊毛甾烷型三萜皂苷，其中部分已被證實(shí)具有包括抗乳腺癌在內(nèi)的抗多種腫瘤活性(表1)。

表1 部分具有抗腫瘤活性的海參皂苷化合物

Frondoside A作為一種以海參為特有來源的三萜皂苷化合物，廣泛存在于多個品種的海參之中，受到了較多的關(guān)注[5]。Frondoside A已被證實(shí)在多種模型中都具有明顯的抗癌活性[4,6]。有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)rondoside A能夠抑制人乳腺癌細(xì)胞的存活、遷移、侵襲和乳腺癌異種移植瘤的生長。在體內(nèi)研究中，該海參皂苷可以顯著抑制無胸腺小鼠移植瘤MDA-MB-231的生長，且無明顯毒性不良反應(yīng)。

從越南粉疣海參(Cercodemas anceps)醇提物中分離得到的7個全錫型三萜皂苷表現(xiàn)出了顯著的抗腫瘤活性。經(jīng)磺酰羅丹明B比色法測試，這些化合物對包括人乳腺癌細(xì)胞MCF7在內(nèi)的5種人腫瘤細(xì)胞株具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性。從該種海參中提取得到的另外8個三萜二糖苷和3個三萜四糖苷，經(jīng)測試也具有抗乳腺癌活性[7，8]。

從黑乳海參(Holothuria nobilis)分離得到的海參皂苷Nobiliside D也被證明具有抗腫瘤活性[9]。研究者使用xCELLigence實(shí)時細(xì)胞分析選用多種腫瘤細(xì)胞株進(jìn)行抗腫瘤試驗(yàn)，結(jié)果表明，該化合物對不同的腫瘤細(xì)胞系具有不同的抑制作用，且其對乳腺癌和白血病的抗腫瘤活性更為顯著。

此外，從玉足海參(Seaothuria leucospilota)、梅花參(Thelenota ananas)等多種海參中提取得到的海參皂苷也都顯示出了較為顯著的抗乳腺癌活性[10]。研究者結(jié)合生物學(xué)與化學(xué)的技術(shù)和方法，采用活性追蹤分離結(jié)合多維化學(xué)導(dǎo)向技術(shù)，從海參提取物中篩選出抗乳腺癌活性成分，并在細(xì)胞水平上進(jìn)行了確證。

除海參皂苷外，海參多糖、海參肽等也是常見的海參次生產(chǎn)物。海參多糖是從各種海參中提取出來的活性物質(zhì)，是海參體壁的主要成分，目前在海參中主要發(fā)現(xiàn)有海參硫酸軟骨素和海參巖藻多糖兩種活性多糖[11, 12]。海參多糖具有抗凝血與抗血栓形成、抗腫瘤、抗氧化、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)等多種生物活性[13]。海參肽是海參經(jīng)水解后分離純化得到的生物活性物質(zhì)。研究表明, 海參多肽具有抗氧化、促進(jìn)膠原蛋白分泌、降血壓、抗腫瘤、抑制炎癥、抗疲勞等多種功能。海參寡肽可通過刺激Th細(xì)胞、細(xì)胞因子分泌和抗體產(chǎn)生而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[14]。

二、海參皂苷抗腫瘤作用機(jī)制

在對海參皂苷抗腫瘤作用機(jī)制的研究過程中，其展現(xiàn)出了良好的生物學(xué)和藥理學(xué)特性，包括細(xì)胞毒性、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期阻滯、抗轉(zhuǎn)移和抗血管生成特性等多種特性促使其表現(xiàn)出良好的抗癌作用。

1.細(xì)胞毒性：海參皂苷對乳腺癌細(xì)胞具有直接的毒性作用。海參體腔液提取物已經(jīng)顯示出對三陰性MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞具有細(xì)胞毒性作用，總提取物和分餾提取物都是三陰性乳腺癌細(xì)胞活力和生長的有效抑制劑[15]。而從刺參中提取的海參皂苷表現(xiàn)出了對NK細(xì)胞活化和細(xì)胞毒性的影響，抗體中和試驗(yàn)表明，補(bǔ)體受體3可能是海參皂苷激活NK細(xì)胞的關(guān)鍵受體[16]。一項(xiàng)對來自遠(yuǎn)東海星的海參皂苷細(xì)胞毒性研究發(fā)現(xiàn)，三萜海參皂苷具有溶膜作用并可通過結(jié)合靶細(xì)胞質(zhì)膜成分發(fā)揮細(xì)胞毒性作用[17]。

2.誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡：凋亡的誘導(dǎo)是細(xì)胞毒性抗腫瘤劑最突出的標(biāo)志之一。從海參中分離出的某些天然化合物通過幾種不同的機(jī)制誘導(dǎo)凋亡途徑，從而抑制癌癥的進(jìn)展[18]。研究表明，海參中的幾種海參皂苷化合物可能具有作為MDM2癌基因或趨化因子受體CXCR4抑制劑的潛力。海參皂苷Frondoside A表現(xiàn)出了對MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞程序性細(xì)胞死亡的影響，這表現(xiàn)在熒光活化細(xì)胞分選分析中亞G1組分中細(xì)胞比例的增加，caspase-3/7以及caspase-8和caspase-9活性的增加，提示Frondoside A具有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用[6]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)rondoside A可以發(fā)揮其細(xì)胞毒性作用，通過激活p53有效地促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的凋亡，進(jìn)而促進(jìn)caspase-9和caspase-3/7細(xì)胞的死亡途徑。

3.細(xì)胞周期阻滯：凋亡的誘導(dǎo)是細(xì)胞毒性抗腫瘤劑最突出的標(biāo)志之一，而停止細(xì)胞周期可以預(yù)防癌細(xì)胞的生長和分裂，則是癌癥治療的主要策略之一[19]。已有證據(jù)表明，海參醇提物和水提物在相同和非細(xì)胞毒性濃度下均能顯著抑制MDA-MB-231細(xì)胞的增殖，使細(xì)胞周期的S期停止[20]。海參低分子量巖藻糖基硫酸軟骨素也可通過激活LLC腫瘤細(xì)胞caspase-3的活性，增加p53/p21的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和凋亡[21]。

4.抗轉(zhuǎn)移和抗血管生成：轉(zhuǎn)移和血管生成是癌細(xì)胞獲得的最危險的過程。有證據(jù)表明,海參皂苷能抑制乳腺癌細(xì)胞的生存能力和血管內(nèi)皮生長因子-D、轉(zhuǎn)化生長因子-β mRNA的表達(dá)，通過抑制血管生成抑制腫瘤生長[22]。遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)移擴(kuò)散是乳腺癌的主要死亡原因，并且缺乏對其進(jìn)行專門預(yù)防的治療策略[23]。有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)rondoside A可以抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移，對抗前列腺素E受體EP4和EP2。在包括乳腺癌在內(nèi)的許多惡性腫瘤中，升高的環(huán)氧合酶-2活性通過產(chǎn)生高水平的前列腺素E2來促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移其作用于前列腺素E受體，主要是EP4和EP2。研究者發(fā)現(xiàn)，給予荷乳腺移植瘤的小鼠靜脈注射Frondoside A，可抑制腫瘤向肺部的自發(fā)轉(zhuǎn)移，且在體外研究也發(fā)現(xiàn)其可以抑制腫瘤細(xì)胞對EP2或EP4激動劑的體外遷移，證明其具有抗乳腺癌轉(zhuǎn)移的活性。

5.減毒增效作用：乳腺癌細(xì)胞的耐藥是影響乳腺癌患者治療預(yù)后的一大難題。紫杉醇是乳腺癌的常見化療藥物，然而其耐藥現(xiàn)象的發(fā)生屢見不鮮。研究發(fā)現(xiàn)，海參皂苷Frondoside A具有增強(qiáng)紫杉醇對乳腺癌細(xì)胞的殺傷力的作用，并可能逆轉(zhuǎn)乳腺癌細(xì)胞對紫杉醇的多藥耐藥[24]。海參皂苷自身的溶血毒性一直是其推廣應(yīng)用時需要克服的問題。為克服海參皂苷的溶血毒性，有研究者制備了用于靜脈注射的海參皂苷Echinoside A納米脂質(zhì)體，通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了其對海參皂苷溶血毒性的抑制作用，并申請了相關(guān)專利。Nga等[25]也研究發(fā)現(xiàn)，海參皂苷Cercodemasoide A納米脂質(zhì)體可提高其對癌癥干細(xì)胞靶向治療的生物利用度和適用能力，從而增強(qiáng)其抗腫瘤活性。

三、其他皂苷類化合物的研究進(jìn)展

皂苷在自然界中分布十分廣泛，除了來自海參外，其還是人參、柴胡、白頭翁等中草藥的主要活性成分。我國對于中草藥的藥理學(xué)研究起步較早，近年來隨著中醫(yī)藥抗腫瘤研究的不斷深入，中草藥來源的皂苷化合物抗腫瘤活性逐步得到證實(shí)。目前對于人參皂苷的活性研究已較深入，人參皂苷的種類較多，其中四環(huán)三萜類人參皂苷Rg3為人參的的主要抗腫瘤活性成分。研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg3可通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，抑制腫瘤細(xì)胞黏附和侵襲，增強(qiáng)機(jī)體免疫等機(jī)制發(fā)揮抗腫瘤作用[26]。柴胡皂苷A為五環(huán)三萜類齊墩果烷型衍生物，是中藥柴胡的主要有效成分，研究發(fā)現(xiàn)，其對于肝癌、結(jié)腸癌、乳腺癌等多種癌癥均有較強(qiáng)的抑制作用[27]。白頭翁皂苷是從白頭翁中提取的五環(huán)三萜類皂苷，大量研究表明，目前已知的多種白頭翁皂苷皆具有廣譜、高效的抗腫瘤作用，且其對于不同腫瘤的抑制作用及相關(guān)機(jī)制也存在差異[28]。薯蕷皂苷元作為類固醇基化合物廣泛存在于葫蘆巴、薯蕷、黃精、重樓等多種中草藥中，研究發(fā)現(xiàn)，其可通過抑制腫瘤細(xì)胞遷移、抑制腫瘤細(xì)胞增殖與生長、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等機(jī)制來發(fā)揮抗腫瘤作用，且其對乳腺癌、胃癌、肺癌等均具有較好的抑制作用[29]。

四、展 望

隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，人類對地球的開發(fā)探索也隨之發(fā)展，海洋這一神秘的存在逐漸向人類揭開了面紗。研究發(fā)現(xiàn)，長期生活在海洋這一特殊且極端的環(huán)境，為了對抗其高鹽分，光照缺乏，氧氣缺乏，以及深海中巨大的壓力，海洋生物已經(jīng)發(fā)生或者完成了與陸地生物截然不同的生存進(jìn)化。在對部分海洋生物及其代謝產(chǎn)物的研究中，其新穎的特殊的生物活性被不斷發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用。來源于各種海洋生物以及其代謝產(chǎn)物的海洋天然產(chǎn)物作為一種針對多種腫瘤在內(nèi)的各種人類疾病的新興的藥物來源，逐漸受到了生命科學(xué)領(lǐng)域的研究者們的高度重視。我國是世界上最早應(yīng)用海洋藥物的國家，早在《詩經(jīng)》和《黃帝內(nèi)經(jīng)》中就開始有藥用海洋生物的記載，且海洋藥物在我國民間應(yīng)用也較為廣泛，然而長久以來，與國外比較，中國海洋藥物開發(fā)利用方面存在嚴(yán)重的不足，這與我國巨大的海洋藥物資源的潛力是不相匹配的。在中國，海參是傳統(tǒng)的滋補(bǔ)食品和藥材，而另一種以“參”命名的名貴中藥材——人參，也早已被發(fā)現(xiàn)含有豐富的皂苷類物質(zhì)。國內(nèi)對于人參皂苷的研究已經(jīng)非常深入，對其相關(guān)藥理作用也進(jìn)行了深入闡明，而對海參皂苷的研究尚處于起步階段。目前已發(fā)現(xiàn)的海參皂苷類物質(zhì)大部分都由國外研究者完成。在中醫(yī)藥現(xiàn)代化的大背景下，我國應(yīng)該加強(qiáng)海參皂苷的相關(guān)研究。

目前乳腺癌的治療為局部治療與全身治療相結(jié)合的綜合治療模式，包括手術(shù)、放療、化療、內(nèi)分泌治療等多種手段。然而，這些治療方法也具有局限性，放療、化療治療對消化道和造血系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)牟涣挤磻?yīng)。因此，應(yīng)該積極從中醫(yī)藥、動植物等尋求低毒的具有抗腫瘤活性的天然物質(zhì)來解決這一問題。海參皂苷、海參多糖等海參來源化合物已被大量研究證實(shí)有著良好的抗腫瘤活性，在今后的乳腺癌臨床治療中具有良好的應(yīng)用前景。但目前對海參皂苷的抗腫瘤作用機(jī)制研究還有所不足，由于海參皂苷的提取難度較高，且其種類眾多，對其抗腫瘤作用機(jī)制的研究呈現(xiàn)碎片化，尚缺乏系統(tǒng)性。此外，海參皂苷特有的溶血活性及其高濃度下對正常細(xì)胞的毒性作用也是阻礙對其相關(guān)機(jī)制進(jìn)一步深入研究的因素之一，通過利用最新的納米載藥技術(shù)對其劑型進(jìn)行改良或可解決這一問題。國內(nèi)對于中草藥來源的皂苷化合物的研究已取得了頗多成果，而對海參皂苷的研究相對缺乏，但二者的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性具有相似性，因此相關(guān)的研究技術(shù)和方法可以互相借鑒，從而減少研究過程中的困難，促進(jìn)皂苷類抗腫瘤藥物的開發(fā)應(yīng)用。