天然5-脂氧合酶抑制劑的研究進展

鄭花嬋，賀依依，何 苗，徐 虹，宋小妹，鄧 翀，張化為，王 薇，姜 祎*

1.陜西中醫藥大學藥學院，咸陽 712046；2.陜西省中藥基礎與新藥研究重點實驗室，咸陽 712046

5-脂氧合酶（5-lipoxygenase，5-LOX）存在于人體各種組織和細胞中，參與細胞代謝，與人體中的多種疾病密切相關［1］。5-LOX 是一種非血紅素鐵蛋白多功能氧化酶，當細胞內炎癥因子刺激機體時，細胞質胞漿型磷脂酶A2被激活，促進膜磷脂釋放出花生四烯酸（Arachidonate，AA），5-LOX 酶催化AA 生成白三烯A4（Leukortienes A4，LTA4），白三烯是強烈的白細胞激活劑和與許多常見疾病直接相關的重要炎癥介質［2-3］。尋找高效、低毒、天然的5-LOX 酶抑制劑能為卵巢疾病、心臟疾病、腎臟疾病及肺病等的治療提供新思路，為新藥的研發提供先導化合物。

1 5-LOX與疾病的關系

5-LOX 是炎癥反應的主要參與者，它促進腫瘤血管生成、腫瘤細胞侵襲、細胞增殖和凋亡途徑的破壞，5-LOX 已成為腫瘤治療的靶標［4］。5-LOX 產物，例如5-羥過氧化二十碳四烯酸 （5-hydroperoxy-6，8，11，14-eicosatetraenoic acid，5-HPETE）、5-羥 基 二 十 碳 四 烯 酸（5-hydroxyeicosatetraenoic acid，5-HETE）、LTA4等具有致癌作用，在動物研究中，多種5-LOX 產物與腫瘤發生相關，花生四烯酸與5-LOX 酶結合產生的白三烯（LTs）在腫瘤組織中的表達水平高于正常組織［5-6］。此外，5-LOX 過表達對卵巢組織、腦組織、心組織及腎組織等都有一定損害。

1.1 卵巢組織中5-LOX 表達與疾病的關系

卵巢癌是女性生殖系統中常見的惡性腫瘤，5-LOX 的過度表達在卵巢瘤的發生、生長、侵襲和轉移中發揮著重要作用［7-8］。錢曉丹［9］采用免疫組化方法檢測5-LOX 在卵巢上皮性腫瘤組織中的表達，與正常對照組卵巢上皮腫瘤組織中5-LOX 的表達對比發現，其在良性卵巢組織中呈弱表達，但在上皮卵巢腫瘤組織和惡性卵巢腫瘤組織中明顯過度表達，此外，在大鼠卵巢癌誘導的實驗中也得到了類似的結果，表明5-LOX 的表達可能與癌細胞的分化、增殖、惡性侵襲及卵巢癌的發生有關。

劉慧等［10］在缺氧環境下檢測卵巢癌組織中5-LOX 與缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）抗體的表達，結果發現，5-LOX 與HIF-1α抗體的表達具有明顯的正相關性，因此5-LOX 可作為治療卵巢癌的潛在靶點，為卵巢癌的發病機制、診斷和治療提供新的思路與方法。

1.2 腦組織中5-LOX 表達與疾病的關系

腦膠質瘤是成人最常見的腦腫瘤，5-LOX 的過度表達與腦膠質瘤細胞的增殖、凋亡和血管再生顯著相關［11-12］。MANTOVANI A 等［13］采用免疫組織化學方法檢測5-LOX在各種類型的腦腫瘤中的表達，結果表明，5-LOX 在腦膜瘤、神經膠質瘤、星形細胞瘤、轉移性腦腫瘤細胞和外胚層神經上皮細胞的細胞質、細胞核或核膜中均有高表達，5-LOX 已被證明在人的生長發育中起重要作用，5-LOX 抑制劑的應用可能抑制癌細胞的增殖。

5-LOX 參與阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）的病理生理過程［14］。抑制5-LOX 可減少β淀粉樣蛋白沉積、蛋白磷酸化、減輕神經炎癥反應、調節突觸功能及改善AD 的認知功能。黃茂葵等［15］研究大鼠外科腦損傷模型采用右側額葉切除法建立外科腦損傷（SBI）模型，結果發現，腦損傷后，5-LOX 高表達于損傷區周圍神經元，這加重了腦損傷，表明5-LOX 在加重腦損傷中起著促進作用。

1.3 心臟中5-LOX 表達與疾病的關系

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是冠心病的主要病理基礎，炎癥是AS發生發展的一個關鍵致病因素［16］。5-LOX催化AA 產生的5-HETE代謝物在炎癥細胞的功能中起主要作用。因此，5-LOX 的過表達可能是冠心病發病機制中的一個重要因素。在AS的研究中，CIPOLLONE F 等［17］研究發現，冠心病患者血管斑塊中5-LOX 的表達水平顯著高于健康人。BACK M 等［18］在體外培養人冠狀動脈平滑肌細胞時，發現白細胞白三烯B4（LTB4）可促使人冠狀動脈平滑肌細胞的增殖和遷移，加快冠狀動脈粥樣硬化的形成，這提示5-LOX可能促進AS的形成。

血管壁炎癥是冠狀動脈血管壁斑塊破裂的重要誘因，繼而導致冠脈血栓的形成和心肌細胞缺血性壞死［19-20］。此外，5-LOX 基因的單倍型A（Hap A）或單倍型B（HapB）與心肌梗死的發生有關［21］。

1.4 腎組織中5-LOX 表達與疾病的關系

腎細胞癌（renal cell carcinoma，RCC）是泌尿系統的常見腫瘤，發病率高，早期診斷困難，預后差［22］。5-LOX 的過度表達會加重RCC的發展。王彥彬等［23］應用免疫組化方法檢測5-LOX 在RCC 和正常腎組織中的表達及RCC 微血管密度，結果表明，RCC 組織中5-LOX 的陽性表達率高于正常腎組織，因此，抑制5-LOX 的過度表達可能是RCC 治療腫瘤組織生長的新途徑。

1.5 肺組織中5-LOX 表達與疾病的關系

肺癌是嚴重影響人類健康的惡性腫瘤，在與肺癌發生相關的諸多因素中，5-LOX 越來越受到重視。張金標［24］在研究肺癌及其影響因素的過程中發現，毛狀樣蛋白-1在肺癌組織中的表達高于正常組織，毛狀樣蛋白-1上調5-LOX 的表達，進而導致5-LOX 下游產物5-HETE 和LTB4的增加，從而促進肺癌的發生、發展，這提示5-LOX 的過度表達可能在肺癌發病中起促進作用。AVIS I M 等［25］利用免疫組織化學法在肺癌標本中檢測到了5-LOX 蛋白的高表達，驗證了5-LOX 的高表達可能促進肺癌的發生。

1.6 其他組織中5-LOX 表達與疾病的關系

5-LOX 還與多種其他組織腫瘤的出現、發展和轉移有關。5-LOX 在肝癌、結腸癌、胰腺癌、膀胱腫瘤和胃癌的細胞系中的表達增加［26］。張強［27］用不同濃度5-LOX 抑制劑體外培養人肝癌Hep G2細胞，檢測5-LOX 抑制劑對細胞遷移和細胞侵襲的抑制作用。實驗結果表明，5-LOX 抑制劑組的劃痕愈合率明顯低于空白對照組，且隨著5-LOX 濃度的增加，劃痕愈合率的趨勢逐漸降低。隨著5-LOX 抑制劑濃度的增加，5-LOX 抑制劑對人肝癌HepG2 細胞的抑制率逐漸增加，說明5-LOX 抑制劑可以抑制人肝癌細胞系Hep G2 遷移及侵襲。衷燦梅等［28］用免疫組織化學法檢測胃癌組織及癌旁組織中5-LOX 的表達，發現5-LOX 在胃癌組織中的陽性表達率為54.8%，高于相應的癌旁組織。這提示5-LOX 在胃癌的發生發展中起重要作用。

2 天然5-LOX抑制劑

2.1 黃酮類化合物

黃酮類化合物具有廣泛的藥理和生物活性［29］。側柏總黃酮對5-LOX 的活性有強烈的抑制作用，側柏葉的乙醇提取物對LTB4及5-羥二十碳四烯酸（5-HETE）的生物合成有強烈的抑制作用，表明側柏葉可能是通過抑制5-LOX 的活性發揮作用［30-32］。

康愿濤等［33］研究了射干中的單體成分包括野鳶尾苷、野鳶尾黃素及次野鳶尾黃素等對5-LOX 活性的影響，結果表明，各單體成分對5-LOX 均有一定的抑制作用，其中野鳶尾黃素具有良好的抑制活性，抑制率接近100%。李博［34］應用超濾液質聯用技術篩選紅壤土茯苓乙酸乙酯提取物中抑制5-LOX 的活性成分，實驗發現，白藜蘆醇與5-LOX 結合率高，結合常數高達59.53%，說明白藜蘆醇對5-LOX 具有較好的抑制作用。

2.2 香豆素類

香豆素具有鎮痛抗炎、抗艾滋病、抗氧化、抗凝血及抗心律失常作用，它的抗腫瘤作用也逐漸被發掘［35-36］。中藥白芷中的有效成分異歐前胡素可有效抑制環氧合酶-1（COX-1）、環氧合酶-2（COX-2）及5-LOX 活性［37］。ABAD M J等［38］研究了Cachrys trifida中歐前胡素、異歐前胡素對巨噬細胞功能的影響，發現2種化合物濃度＞15 mol·L－1時即可抑制5-LOX 的活性。

2.3 生物堿類

生物堿具有抗腫瘤、抗菌消炎、抗病毒、抗心律失常、鎮痛和解痙等生物活性［39-40］。5-LOX 代謝途徑與COX-2之間存在顯著的代償機制，COX 的過度抑制會增加體內白三烯的生物合成［41-42］。吳茱萸堿和吳茱萸次堿可以抑制細胞中5-LOX的活性［43］。LEE S K 等［44］研究發現，菘藍提取色胺酮（吲哚類生物堿）對細胞和非細胞體系中COX-2、5-LOX 均有一定的抑制效應。

2.4 萜類

萜類化合物具有保肝、利膽、降血糖血脂、抗炎及鎮痛的生理活性［45-46］。MOON T C 等［47］從落新 婦 根中 分 離 得 到三萜類化合物astilbic acid，體外活性測試表明，astilbic acid可以抑制骨髓單個核細胞LTC4生成，從而達到抑制5-LOX 的目的。VIJAYA N V 等［48］從假馬齒莧［Bacopa monnieri（L.）Wettst］中分離出假馬齒莧皂苷。活性實驗表明，乙醇提物、乙酸乙酯組分和假馬齒莧皂素能顯著抑制小鼠單核細胞模型中5-LOX、15-脂氧合酶（15-LOX）和COX-2活性，抑制脂氧合酶（COX）及環氧合酶（LOX），下調腫瘤壞死因子-α（TNF-α），并發揮抗炎作用。

大鼠腹膜白細胞體外實驗證明，從菲律賓假澤蘭（M.cordatavar.Indica Kitam）中分離出的藤薇甘菊內酯呈劑量依賴地抑制5-LOX 的代謝產物LTB4和5-HETE 的生成［49］。吳深寶等［50］探討雷公藤內酯醇在胰腺癌細胞中5-LOX 蛋白的表達及對癌細胞生長的影響中發現，胰腺癌細胞株中會表達5-LOXm RNA，而正常胰腺導管細胞不表達，同時證實胰腺癌細胞有5-LOX 蛋白的表達，且導管癌細胞分化越好，5-LOX 蛋白表達越強。這表明雷公藤內酯醇會抑制5-LOX 蛋白的表達。

2.5 酚酸類

酚類化合物可抑制白血病細胞的生長，其抗增殖作用與常規抗癌因子相當或優于常規抗癌因子［51］。厚樸酚可能抑制大鼠中性粒白細胞中LTB4和5-HETE 產物的生物合成。白細胞中的LTB4和5-HETE 生物合成量越多，5-LOX 的活性就越大。研究證明，厚樸酚可能會抑制中性粒白細胞5-LOX 活 性［52］。

宋亞玲等［53］采用脂多糖誘導的小鼠巨噬細胞RAW264.7炎癥反應模型研究了金銀花中的酚酸類成分，并刺激巨噬細胞產生TNF-α和白細胞介素-6（IL-6），達到抑制5-LOX 的目的。

去甲二氫愈創木酸代謝（nordihydroguaiaretic acid，NDGA）可以通過5-LOX 代謝途徑抑制花生四烯酸代謝，是一種有效的5-LOX 抑制劑，可抑制多種類型的腫瘤細胞，包括惡性膠質瘤、胰腺癌、胃癌、宮頸癌、肺癌和其他腫瘤細胞的增殖，并引起其凋亡［54-55］。

2.6 醌類

醌類化合物具有抗腫瘤、抗炎及抗病毒等多種生物活性［56-57］。在大鼠胸腔注射白細胞懸液進行紫草素體外活性測試實驗發現，紫草素對LTB4和5HETH 生物合成的抑制率在一定濃度范圍內的劑量效應關系呈正相關，表明紫草素對5-LOX 具 有抑制作用［58］。

2.7 揮發油

揮發油主要來源于芳香中藥。在抗菌和抗病毒藥物的研究和開發中具有較大的潛力和優勢［59］。

當歸揮發油藁本內酯對5-LOX 有一定的抑制作用，當歸揮發油通過抑制5-LOX 的活性，抑制LTB4的生成從而減弱炎癥反應，這表明揮發油能抑制5-LOX 的活性［60］。

2.8 多糖類

多糖在抗腫瘤、抗炎、抗病毒等方面具有生物活性［61-62］。衛智權等［63］研究了芒果苷對脂多糖誘導的慢性炎癥中COX-1／COX-2和5-LOX 的抑制作用。采用酶聯免疫吸附法（ELISA）檢測白細胞中COX-1／COX-2 和5-LOX 的基因表達。結果顯示，高劑量和中劑量芒果苷組白細胞中的COX-2和5-LOX 水平和基因表達降低。即芒果苷對脂多糖引起的慢性炎癥中COX-1、COX-2與5-LOX 的表達均有抑制作用。

3 展望

現代科技的發展和多學科多領域的優勢互補，使天然5-LOX 抑制劑對于疾病的防治具有廣闊的前景。在疾病治療中，中藥因成分復雜、劑量難以控制和作用機制不明確等原因，應用受到限制。5-LOX 研究的深度更側重于其在疾病發生發展中的作用。未來我們不僅要加強對人體組織中5-LOX的表達與疾病關系及其作用機制的研究，還要開發和研究5-LOX 抑制劑與其他酶類聯合的抑制劑，為加強治療、預防相關疾病、減少相關疾病的發生提供更多新思路。我國有豐富的植物類中藥資源，種類繁多，種群具有多樣性，應用歷史悠久，在中華民族的繁衍過程中起到不可或缺的作用。在中醫藥整體辨證施治的理論指導下，根據中藥及其臨床應用經驗，選擇與5-LOX 相關疾病的處方和試驗方，運用現代科學技術手段篩選處方和試驗方或單味中藥中的活性成分進行系統研究，如篩選活性部位、活性單體化合物，或在活性單體化合物的基礎上進行結構修飾或類似物的合成以獲得新化合物，并結合體內外活性實驗，尋找高效的5-LOX 抑制劑，進一步開發藥物，促進中醫藥的發展。