藤黃屬植物籠狀呫噸酮類化學成分與抗腫瘤作用研究進展

張俊艷，張 倩，金穎慧

（河北省滄州中西醫結合醫院，河北滄州 061000）

藤黃屬植物多為喬木或灌木，主要分布于亞洲熱帶地區、波利尼西亞西部、非洲南部等地區。我國主產于福建、海南、西藏、貴州、廣西等地，有20多種，藥用植物有藤黃、嶺南山竹子、大葉藤黃、大果藤黃、大苞藤黃、長裂藤黃、莽吉柿等，多用于治療癰疽腫毒、頑癬、惡瘡、跌撲損傷、燙火傷、腫瘤等，具有消腫排膿、散瘀血、殺蟲止癢等功效。近年來，從該屬植物中分離出的化學成分已達數百種，其特征性成分籠狀呫噸酮類化合物具有抗腫瘤、抗菌、抗炎等作用。本研究中以“藤黃屬”“籠狀呫噸酮”“化學成分”“抗腫瘤作用”為關鍵詞，采用計算機檢索中國知網和PubMed 數據庫中1995 年至2023 年的相關文獻，對籠狀呫噸酮類化學成分的波譜學特征、化合物及衍生物的抗腫瘤作用綜述如下，為更深入地開發及應用該屬植物提供參考。

1 化學成分

籠狀呫噸酮類化合物是藤黃屬植物的特征性化學成分，從藤黃屬植物藤黃G.hanburyi、G.afzelii、怒江藤黃G.nujiangensis、大葉藤黃G.xanthochymus、大苞藤黃G.bracteata、G.propinqua、G.cantleyana、G.sortechinii、G.lateriflora、金絲李G.paucinervis、嶺南山竹子G.oblongifolia、單花山竹子G.oligantha中分離出近百種此類化學成分，取代基主要有異戊烯基、異戊二烯基、羧基、羥甲基、甲氧基、羥基等。藤黃屬植物中報道的籠狀呫噸類化合物來源與化學成分見表1。

表1 籠狀呫噸酮類化合物來源與化學成分Tab.1 Source and chemical components of caged xanthones compounds

2 化學成分波譜學特征

2.1 紫外光譜、紅外光譜、質譜特征

紫外光譜：籠狀呫噸酮類化合物多在360 nm 波長處有強吸收，部分化合物在290 nm 和320 nm 波長處均存在較強吸收。

紅外光譜：籠狀呫噸酮類化合物中的異戊烯基、羥基、雙鍵、羰基等特征官能團在紅外光譜中有較強吸收。異戊烯基雙鍵在波數1 626～1 595 cm-1之間有吸收峰，酮羰基在波數1 744 cm-1左右有吸收峰，α，β-不飽和酮羰基在波數1 689 cm-1左右有吸收峰，鄰羥基締合羰基在波數1 635 cm-1左右有特征吸收峰，羥基在波數3 475～3 430 cm-1左右有吸收峰，苯環在波數1 610～1 400 cm-1之間有吸收峰，雙鍵在波數1 622 cm-1左右有特征吸收峰［30］。

質譜：目前，關于籠狀呫噸酮類化合物的質譜特征報道較少。質譜主要用于天然產物結構鑒定后期驗證化合物結構式和分子量。對分離出的籠狀呫噸酮類化合物進行分析發現，采用電子轟擊質譜（EI-MS）法有分子離子峰出現，主要碎片離子峰質荷比（m/z）分別為295，245，189，69，43。

2.2 核磁共振波譜特征

2.2.1 母核

藤黃屬植物中主要為籠狀多異戊烯基呫噸酮類，還含有吡喃環、呋喃環等結構類型。對前期分離出的化合物的分析發現，該結構在1H-NMR中，H-11、H-21、H - 22 特征信號位移分別在δ 3.45～δ 3.50、δ 2.30～δ 2.50、δ 2.50～δ 3.00；在13C-NMR中，C-13、C-14、C - 23 3 個連氧碳信號位移分別在δ 83.5、δ 91.0、δ 84.0 附近。母核上有6 位羥基及8 位、12 位酮羰基等特征官能團結構，其中6位羥基氫化學位移信號一般位于δ 12.7 左右，8 位酮羰基碳的位移信號一般位于δ 156～δ 161 之間，12 位酮羰基碳的位移信號位于δ 202.5～δ 203.5 之間。9 位和10 位間常有雙鍵存在，H - 10 位移信號位于δ 7.50～δ 7.55之間，偶合常數位于6.8～7.2 Hz 之間，當10 位雙鍵被甲氧基取代時，氫信號向高場位移3×10-6。

2.2.2 取代基

化合物中含有多個異戊烯基，多個雙鍵單質子信號在1H - NMR 譜中，表現為三重峰，一般在δ 5.02～δ 6.60 出現化學位移；當含有吡喃環時，2 個烯氫的位移信號出現在δ 6.55 和δ 5.45 附近，與吡喃環相連的芳香碳信號會向低場位移2×10-6左右；連接異戊烯基結構時，異戊烯基所連接位置碳向高場位移4×10-6左右；羧基、醛基或羥甲基通常會取代C - 28 位，當28 位連接官能團為順式結構時，27 位氫的化學位移值在δ 5.8～δ 6.5 之間；連接的官能團為反式結構時，27 位氫的化學位移一般位于δ 6.60 左右。連接官能團順反式結構不同，其所連接的甲基碳位移相差10 × 10-6左右。在13C - NMR 譜中，28 位連接的羧基碳的位移信號一般出現在δ 170.0～δ 172.0，在δ 194.5 附近也會出現醛基碳的位移信號。當羧基或醛基取代母核結構上異戊烯基的其中1 個甲基時，連接的另1 個甲基氫信號向較低場位移，一般位于δ 1.70～δ 1.90之間。

3 抗腫瘤作用

3.1 藤黃酸

抑制細胞增殖：藤黃酸能抑制Wnt3α/β- 聯蛋白（Wnt3α/β- catenin）信號通路中Wnt3α 蛋白、存活蛋白（Survivin）、β- catenin 的表達，從而抑制腎癌細胞（RC-2）的增殖，促進RC-2凋亡［31］。唐冬等［32］的研究表明，藤黃酸對PC-3 細胞的抑制增殖作用明顯，且呈濃度依賴性。邱旭彬等［33］的研究表明，通過對細胞周期的阻滯作用，藤黃酸可明顯抑制人結腸癌HCT-116 細胞的增殖。

誘導細胞凋亡：藤黃酸通過作用于B淋巴細胞瘤因子相關X 蛋白（Bax）、B 淋巴細胞瘤- 2（Bcl - 2）、活化的聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（Cleaved PARP）、細胞色素C（cytochrome C）蛋白的表達，激活線粒體凋亡，從而誘導人結腸癌細胞（SW480/LOVO）凋亡［34］。在促滲劑和低頻超聲的輔助下，經皮給藥小鼠的抗黑色素細胞瘤的活性增強，能有效提高腫瘤組織中藥物的濃度，通過誘導細胞凋亡達到抗腫瘤的目的［35］。

調控細胞生長：體內試驗表明，乳鐵蛋白修飾藤黃酸脂質體能通過促進結直腸癌腫瘤細胞的凋亡和自噬，改善腫瘤微環境等方式抑制腫瘤細胞的生長［36］。藤黃酸可誘導胰腺癌細胞發生自我保護性自噬，促進胰腺癌細胞的凋亡［37］。

其他：藤黃酸能增加耐藥細胞對化學治療藥物的敏感性，有逆轉白血病細胞（K562/A02）多藥耐藥性的作用，可能成為一種新的多藥耐藥的逆轉藥物［38］。能抑制膀胱癌細胞（BIU-87）的侵襲與轉移，其抑制能力在一定濃度范圍內呈劑量依賴性［39］。降低肺組織中腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素1β（IL-1β）的表達水平，抑制中性粒細胞聚集，從而減輕肺組織損傷和肺水腫［40］。

3.2 新藤黃酸

抑制細胞增殖：蘇婧婧等［41］的研究表明，新藤黃酸對人胃癌細胞（SGC-7901）的生長和增殖有抑制作用，主要通過誘導細胞凋亡來實現。通過誘導腦膠質瘤細胞（U87）的自噬作用，抑制細胞增殖［42］。抑制可能與內質網應激反應相關的人鼻咽癌細胞（CNE - 2Z）的增殖［43］。對宮頸癌細胞株（HeLa）［44］、裸鼠皮下移植瘤［45］具有抑制增殖和遷移、促進凋亡的作用，且與新藤黃酸的濃度呈正相關。

誘導細胞凋亡：新藤黃酸能抑制黑色素瘤細胞（B16）中磷脂酰肌醇-3-激酶/絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶/ 哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/ Akt/ mTOR）信號通路的過度活化，一定范圍內誘導細胞凋亡［46］；能通過抵制腎素-血管緊張素系統/Raf/胞外調節蛋白激酶（Raf/Raf/Erk）信號通路中Ras、Raf、磷酸化Erk 1/2（p - Erk 1/ 2）蛋白的表達，誘導A549 細胞凋亡［47］；抑制卵巢癌細胞（A2780）的增殖，并誘導發生在線粒體上的凋亡，與濃度呈正相關［48］；抑制人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）血管的生成，并促使細胞凋亡［49］。

3.3 其他

細胞毒性：藤黃中得到的12 - hydroxygambogefic acid A 和22，23 - dihydroxydihydrogambogenic acid 對A549 細胞無細胞毒活性，對結腸癌細胞（HCT116）和MDA - MB - 231 細胞的細胞毒活性較弱，半數抑制濃度（IC50）分別為11.9，34.6 μmol/ L［2］；isogambogenic acid，10 - ethoxy gambogic acid，10 - methoxygambogenic acid，10-methoxygambogic acid對HL-60，SMMC-7721，胃癌（BGC-83）細胞均有較強的細胞毒性［9］；分離出的13 種化合物中，除methyl 8，8a - dihydromorellate 外，均對HeLa 細胞有較強的細胞毒性，IC50為0.56～8.68 μmol / L［10］。化合物10α- ethoxy - 9，10-dihydromorellic acid，garcinolic acid，10α-ethoxy-9，10 - dihydrogambogenic acid 對A549、人乳腺癌細胞（SK -BR-3）、HCT116 細胞和肝癌細胞（HepG2）均有明顯的體外細胞毒性［11］。（-）- doitunggarcinone J 和doitunggarcinone K 對結腸癌細胞株具有細胞毒性，IC50分別為14.23，23.95 μmol/L［20］。SHADID 等［22］的研究發現，化合物cantleyanone B，cantleyanone C，cantleyanone D，7 -hydroxyforbesione對MDA-MB-231細胞、乳腺癌細胞（MCF - 7）、HeLa 細胞和卵巢癌細胞（CaOV - 3）均有顯著的細胞毒性，IC50為0.22～17.17 μg/mL。（2S）-epimer 30 - hydroxyepigambogic acid，30 - hydroxygambogic acid［6］，isogambogenic acid，gaudichaudic acid，deoxygaudichaudione A［7］對人白血病（K562/ S）和抗阿霉素K562/ R 細胞株均有顯著的細胞毒性。在Garcinia lateriflora中分離出了多種黃酮類化合物，只有籠狀呫噸酮結構化合物對HT-29細胞顯示出細胞毒活性［26］。

誘導細胞凋亡：噻唑藍（MTT）法試驗證明，oliganthone C，oliganthone D，oliganthone E，oliganthone F，gaudichaudione H，7 - Hydroxyforbesione，cantleyanone A，cantleyanone B，oliganthone B 對A549 細胞活性有抑制作用，其中oliganthone C，oliganthone D，oliganthone E 可誘導細胞凋亡［29］。采用MTT 法對單花山竹子中分離出的14 種化合物進行肺腺癌細胞（A549）、HeLa、慢性粒細胞白血病細胞株（K562）和前列腺癌細胞系（PC3）細胞毒性試驗，均表現出細胞毒活性，IC50為1.9～14.3 μmol/L。其中，garcioligantone D 誘導的HeLa 細胞凋亡可能參與了半胱天冬酶依賴性通路［50］。Garciyunnanin B能誘導HeLa-C3細胞凋亡［27］。

抑制細胞活性與增殖：怒江藤黃中分離出的nujiangefolin D 對HeLa、胰腺癌細胞（PANC - 1）和乳腺癌細胞株（MDA-MB-231）具有一定的細胞毒活性，IC50分別為（5.6 ± 0.1）μmol/ L、（9.1 ± 0.2）μmol/ L、（8.3 ±0.2）μmol/L，通過與AKT 結構的主要位點進行虛擬對接，抑制細胞增殖，可能與mTOR 信號通路有關，推測nujiangefolin D 可能成為治療宮頸癌的潛在mTOR 抑制劑［15］。大苞藤黃中分離出的7 種化合物對人白血病細胞（HL - 60，K562）的生長抑制作用明顯，IC50為0.2～8.8 μmol/L［18］。Epigambogollic acid，gambogollic acid 對A549細胞和肝癌細胞（SMMC-7221）均有抑制作用［3］。在對化合物garcineobractatin A，garcibractatin A，garcibractone A，garcibractone B 進行的HeLa，A549，PC - 3，結腸癌細胞（HT - 29）和前列腺基質細胞（WPMY - 1）的抑制活性試驗中，garcineobractatin A 具有較強的體外抑制活性，IC50為1.11～2.93 μmol/ L［17］；garcinoxanthocin A 和garcinoxanthocin B 能抑制膠質瘤細胞活性，IC50為1.6～6.5 μmol/L［16］。異藤黃寧抑制膽管癌細胞（KKU - 100）的遷移和侵襲，并呈劑量依賴性，其作用機制為下調基質金屬蛋白酶2（MMP - 2）、環氧合酶2（COX-2）、尿激酶型纖溶酶原激活物（uPA）的表達，與抑制細胞核因子-κB（NF-κB）轉位、磷酸化p38 絲裂原活化蛋白激酶（p38 MARK）通路有關［51］。

3.4 衍生物

張生烈等［52］通過對藤黃酸C-32 位進行化學反應合成了4種化合物，并對其進行了體外細胞生物活性試驗，發現該衍生物具有抑制人肝癌細胞（HepG2）、HCT-116細胞的活性，且作用優于藤黃酸。藤甲酰苷對多種腫瘤細胞有抑制作用，如肝癌、肺癌、黑色素瘤等［53］。黎金海等［54］經藤黃酸與溴化氫和有機胺反應合成了新型藤黃酸衍生物，發現藤黃酸（N- 丙基苯丙酰胺）酯、藤黃酸（N -丙基對甲苯磺酰胺）酯、藤黃酸及N-色胺藤黃酰胺具有較強的抗腫瘤作用。藤酰苷體外細胞試驗顯示，其對K562、黑色素細胞瘤細胞（B16）等腫瘤細胞均有抑制作用，其活性明顯高于藤黃酸［55］。藤黃酸與氨基酸反應合成的多種氨基酸衍生物對人胃癌細胞（BGC823）、人惡性黑色素細胞（A375）等腫瘤細胞均有較強的活性，其中含有非極性側鏈的衍生物活性較高，含有部分極性氨基酸的衍生物活性下降對細胞株具有選擇性［56］。在籠狀呫噸酮母核A 環上引入羥基和氟基，低濃度下的細胞毒性明顯增強，誘導外周和中樞神經細胞凋亡，表明該結構在炎性乳腺癌靶向治療設計中的結構靈活，有藥理學潛力［57］。籠狀呫噸酮類結構中含有多個手性中心、雙鍵、羧基等功能基團，為衍生物的合成提供了基礎，經過結構改造的化合物仍有較強的抗腫瘤活性，且活性相對增強。

4 結語與展望

近年來，藤黃屬植物因復雜的化學結構和顯著的生物活性，深受國內外學者重視。目前，從本屬植物中分離出了多種結構類型的化合物，包括呫噸酮類、雙黃酮類、苯甲酮類、萜類、聯苯類、縮酚酸環醚類、間苯三酚類等［58］。其中，呫噸酮類是本屬植物中分布極廣泛的一類化合物，主要有簡單呫噸酮類、呋喃呫噸酮類、吡喃呫噸酮類、籠狀呫噸酮類等上百種結構類型，籠狀呫噸酮類化合物是其特征性化學成分。籠狀呫噸酮類化合物主要通過誘導細胞凋亡，阻滯細胞周期，抑制細胞的侵襲與轉移、血管生成、細胞毒性等分子機制［59］，對結腸癌、白血病、膠質瘤、宮頸癌、皮膚癌［60］、肺癌等腫瘤細胞具有抑制增殖、誘導凋亡的作用，且作用呈劑量依賴性，主要參與抗腫瘤、抗轉移、抗血管生成，以及化學治療、放射治療增敏作用的分子機制［61］；還有抗革蘭陽性菌、金黃色葡萄球菌［62］、抗炎［63-64］，降血糖［65］等作用，但該方面的研究數據較少。以藤黃酸和新藤黃酸合成了多種衍生物，藥理學試驗發現其抗腫瘤活性明顯增強。藤黃酸、新藤黃酸等籠狀呫噸酮類化合物難溶于水，故需尋找適宜的給藥方式、給藥途經、靶向作用位點，并從結構改造等方面進一步深入研究，以發揮該類化合物的抗腫瘤作用。

目前，國內外學者對抗腫瘤作用的研究以體外細胞活性為主，動物實驗研究相對較少，需要動物實驗和臨床研究來進一步驗證該類化合物的抗腫瘤作用。衍生物的合成主要以藤黃酸和新藤黃酸為基礎，新的衍生物的合成與藥理學研究也是眾多學者研究的方向。本研究中對籠狀呫噸酮類化合物的化學成分、抗腫瘤作用、波譜學特征、衍生物活性進行綜述，以期發現新的化合物，并對已知化合物進行結構修飾和優化，以及發現更多結構新穎、活性強、不良反應小的先導化合物，對現有化合物及新的衍生物進行藥理學研究及其新藥構效關系及靶向藥物研究，為新藥開發和應用奠定基礎。