倍半萜類化合物抗肝癌作用機制研究進展

關鍵詞倍半萜類化合物；肝癌；藥理作用；作用機制

肝癌作為世界上較為常見的實體器官惡性腫瘤之一，其在我國的發病率已攀升至第4位，病死率居第2位，晚期患者的5年生存率極低（不足5%），嚴重威脅著人民的健康[1]。肝癌的成因復雜多樣，包括肝炎病毒感染以及酒精、亞硝胺、黃曲霉素、某些化學致癌物的攝入等[2―3]。

當前研究聚焦于肝癌的一級預防及新藥研發。盡管阿司匹林、索拉非尼、雷戈拉非尼、倫瓦替尼等藥物在肝癌治療中療效佳，但以上諸藥存在有效性有限、副作用顯著及耐藥性問題[4―5]。同時，化療與免疫治療雖為常規療法，但其毒副作用仍不容忽視。相比之下，天然產物因毒性低、副作用小，為患者提供了更優的治療備選方案[6]，在肝癌治療領域展現出獨特優勢。隨著技術進步，植物成分測定及藥物開發應用日益成熟。萜類化合物作為活性天然產物，為藥物發現提供了豐富候選[7]。萜類化合物根據其化學結構可分為幾個亞類，包括半萜類、單萜類、倍半萜類、二萜類、酯萜類、三萜類等。其中，倍半萜類作為分布最多的一類，可根據結構碳環數量分為無環、單環、雙環、三環、四環型倍半萜等；也可根據構成環的碳原子數分為五元環、六元環、七元環倍半萜等；還可根據含氧基團不同分為倍半萜醇、倍半萜酮、倍半萜內酯等[8]。多項研究表明，倍半萜在抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、抗氧化等方面具有潛在的治療作用[9―11]，且有更多新的成分及生理活性待發掘。關于倍半萜類化合物在肝癌中的應用研究很多，但仍缺乏對其治療應用的系統分析。

1 各類倍半萜類化合物的基本信息

本文整理了2015－2024年倍半萜類化合物治療肝癌的作用機制研究進展并對其進行綜述。最終，確定24個倍半萜類化合物。化合物名稱、來源、分子式、相對分子質量見表1。

2 倍半萜類化合物抗肝癌的作用機制

2.1 環型倍半萜類化合物

2.1.1 莪術醇

莪術醇是從莪術中分離得到的化合物，通過調節肝癌中異常表達的小分子核糖核酸，影響肝癌的發展[12]。研究表明，莪術醇能抑制促癌基因miR-21表達，發揮抗肝癌作用[13]。此外，莪術醇還通過顯著增加肝癌細胞中人PTEN（第10號染色體缺失的磷酸酶）基因的表達，降低肝癌細胞中DJ-1蛋白（PARK7基因編碼的屬于肽酶C56的蛋白質家族成員之一）、磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol3-kinase，PI3K）的表達，抑制細胞增殖，促進細胞凋亡，且藥效與作用時間和劑量相關[14]。

2.1.2 南牡蒿素G7

南牡蒿中分離出的南牡蒿素G7能抑制人肝癌細胞HepG2的細胞遷移與侵襲并誘導凋亡，通過下調細胞分裂周期2激酶（celldivisioncycle2，Cdc2）和磷酸化Cdc2蛋白表達導致G2/M期阻滯。此外，南牡蒿素G7還靶向血小板衍生生長因子受體α，影響蛋白激酶B（proteinkinaseB，Akt）/信號轉導及轉錄活化因子（signaltransducerandactivatoroftranscription，STAT）信號通路[15]。

2.1.3 柳杉二醇

從傳統中藥厚樸中提取的天然倍半萜衍生物柳杉二醇，通過增強預激活的未折疊蛋白反應和激活沉默的神經生長因子誘導的基因B（nervegrowthfactorinducedgeneB，Nur77），展現出治療肝癌的潛力。機制上，Nur77響應內質網應激1α-調節凋亡信號激酶1-c-Jun氨基末端激酶信號并轉移至線粒體，引發線粒體膜電位下降[16]。柳杉二醇加劇的內質網應激（endoplasmicreticulumstress，ERS）與線粒體功能障礙導致活性氧細胞毒性產物增多；值得注意的是，Nur77為柳杉二醇的分子靶點，為開發新型抗肝癌藥物奠定了基礎[16]。

2.2 倍半萜酮類化合物

酮是由羰基（C＝O）連接2個官能團（R和R′）構成的有機化合物。倍半萜類通常含15個碳原子，而碳原子數介于10～15之間的結構，因特征相似也被歸入此類。研究顯示，含α、β不飽和酮的倍半萜展現出顯著的抗腫瘤活性[17]。

2.2.1 花姜酮

花姜酮是從紅球姜中分離出來的化合物，作為蛇麻烷倍半萜的代表，其已被證實可通過阻斷PI3K/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammaliantargetofrapamycin，mTOR）、STAT3信號通路，導致G2/M細胞周期停滯，進而抑制肝癌細胞增殖[18]。此外，花姜酮還能劑量依賴性地降低基質金屬蛋白酶9（matrixmetalloproteinase-9，MMP-9）、血管內皮生長因子及其受體蛋白表達，有效抑制肝癌細胞HepG2的增殖與遷移[19]。

2.2.2 蒼術酮

從蒼術與白術中提取的蒼術酮，對HepG2、SMCC-7721、MHCC97H等肝癌細胞株展現出顯著的抑制增殖與促進凋亡作用[20]。研究表明，蒼術酮通過降低線粒體膜電位、提升活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）水平、抑制B細胞淋巴瘤2（B-celllymphoma-2，Bcl-2）表達及促進Bcl-2關聯X蛋白（Bcl-2associatedXprotein，Bax）與胱天蛋白酶（caspase）-3活化，誘導肝癌細胞經線粒體途徑凋亡。此外，蒼術酮還能阻礙上皮間質轉化（epithelial-mesenchymaltransition，EMT）進程，下調MMP-2、MMP-9表達，有效抑制肝癌細胞遷移、侵襲及腫瘤生長，并在體內對EMT過程發揮抑制作用——具體而言，蒼術酮處理后，HepG2細胞增殖減弱，凋亡率上升，其侵襲與遷移能力顯著下降[21]。體外實驗進一步揭示，蒼術酮通過調節胸腺生成素反義轉錄本1與人含卷曲螺旋域蛋白183反義RNA1表達，有效遏制肝癌細胞的侵襲與遷移[22]。

2.3 倍半萜內酯類化合物

倍半萜內酯是倍半萜類化合物中研究最為深入的成分，其化學結構基于15個碳原子骨架，包含3個環狀異戊二烯單元和1個獨特的五元內酯環（γ-內酯基團）[23]，該結構賦予了倍半萜內酯多樣的生物學功能。根據羧基骨架、取代基種類與位置的不同，倍半萜內酯可被細分為吉馬內酯、愈創木內酯、偽愈創木內酯、桉烷內酯、欖香烷內酯等。近年來，研究發現，具有抗腫瘤作用的倍半萜內酯主要源自青蒿素類、土木香內酯類、地膽草內酯類、鵝不食草內酯類、小白菊內酯類等天然資源[8]。

2.3.1 lavandiolideH

從暗綠蒿里提取的lavandiolideH導致HepG2細胞在G2/M期阻滯并促使細胞凋亡，下調Bcl-2原癌基因，并上調裂解的聚腺苷酸二磷酸核糖轉移酶1[poly（ADPribose）polymerase-1，PARP-1]表達[24]。

2.3.2 異土木香內酯

土木香干燥根中提取的異土木香內酯的抗增殖作用是通過誘導caspase依賴性細胞凋亡和ROS來介導的，caspase-3、caspase-8、caspase-9和Bax的表達得到改善，同時抗凋亡Bcl-2的表達顯著降低，從而抑制了HepG2細胞的生長[25]。

2.3.3 去氫木香內酯

去氫木香內酯為木香揮發油中含量較高的倍半萜內酯，亦是木香的主要生物活性成分。研究顯示，去氫木香內酯通過下調PI3K/Akt信號通路抑制HepG2細胞的生長[26]。

2.3.4 木香烴內酯

從廣木香中提取的木香烴內酯能夠影響表皮生長因子受體的泛素化過程，并減少其回到細胞膜的數量，進而阻止表皮生長因子受體的信號傳遞[27]。研究發現，木香烴內酯能阻止HepG2細胞的生長，并促使HepG2細胞死亡，這種作用與木香烴內酯能按照給藥量的大小將癌細胞的生長周期停留在G2/M階段，并導致HepG2細胞死亡有關；其機制可能是木香烴內酯能增加某些促進細胞死亡蛋白（Bax、caspase-3、caspase-8、caspase-9）的表達水平，同時降低抑制細胞死亡蛋白（如Bcl-2）的表達水平[28]。

2.3.5 旋覆花內酯

旋覆花內酯是從旋覆花屬植物中分離得到的化合物。研究顯示，其可以通過激活肝癌細胞中ROS調控的絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedproteinkinase，MAPK）來誘導細胞凋亡和自噬[29]。

2.3.6 bigelovin

bigelovin是從旋覆花中分離得到的一種倍半萜內酯，研究發現，bigelovin能夠有效誘導HepG2和SMMC-7721肝癌細胞發生凋亡，這一過程是通過促進caspase-3和PARP-1的裂解來實現的；同時，伴隨著裂解的進行，細胞內自噬小體的數量顯著增加，而輕鏈3B-Ⅱ、Beclin-1以及泛素結合蛋白p62的表達水平則相應下降[30]。

2.3.7 narjatamolide

narjatamolide是從甘松分離得到的化合物，對肝BEL-7402細胞具有抗增殖作用，呈劑量依賴性；細胞周期分析結果顯示，該化合物可誘導BEL-7402細胞周期阻滯于G2/M期[31]。

2.3.8 小白菊內酯

小白菊內酯是從小白菊中提取的一種吉馬烷型倍半萜烯內酯類天然產物[32]。研究顯示，小白菊內酯可通過誘導HepG2細胞中ROS的生成，阻斷其細胞周期，引起細胞凋亡和自噬，發揮抗腫瘤作用[33]。

2.3.9 烏心石內酯

烏心石內酯是從含笑和白金蘭木香中提取的天然化合物。相較于小白菊內酯，烏心石內酯具有高穩定性、低毒性及持續發揮藥效三大優點[34]。烏心石內酯被發現能有效抑制硫氧還蛋白還原酶（thioredoxinreductase，TrxR），并展現出誘導免疫原性細胞死亡（immunogeniccelldeath，ICD）的巨大潛力。研究表明，肝癌細胞在烏心石內酯作用下，其ICD相關效應的強度與ROS引發的ERS有關；同時，抑制ROS可以減弱由烏心石內酯引起的ERS，而降低TrxR活性則與烏心石內酯誘導的ERS有協同效果，共同抑制肝癌細胞的生長[35]。

2.3.10 DMAMCL

DMAMCL是烏心石內酯的一種前體藥物。DMAMCL在動物實驗中的副作用輕微，被視為一種安全且富有潛力的長期體內治療選項[36]。DMAMCL能夠依據劑量和時間的不同，減弱肝細胞癌的活性，使細胞周期停留在G2/M階段，阻礙細胞的侵襲行為及EMT，進而通過抑制PI3K/Akt信號通路促進ROS生成，誘導細胞凋亡[37]。

2.3.11 去氧地膽草素

去氧地膽草素是地膽草的重要成分之一，其能抑制HepG2細胞增殖并誘導凋亡，機制可能與產生ROS、谷胱甘肽耗損、TrxR活性下降、線粒體膜電位破壞及DNA片段化增強有關[38]。更深入的研究指出，去氧地膽草素通過減少細胞核因子κB抑制蛋白α（nuclearfactorkappaBinhibitoryproteinalpha，IκB-α）磷酸化，抑制核因子κB（nuclearfactorkappa-B，NF-κB）向核內轉移，利用氧化應激發揮抗肝癌作用[39]。

2.3.12 scabertopinolideG

地膽草中分離得到7種新化合物，命名為scabertopinolideA～G，其中scabertopinolideG對HepG2、Hep3B及MCF-7這3種人腫瘤細胞增殖的抑制效果最為顯著[40]。scabertopinolideG通過提高ROS水平、降低線粒體膜電位，誘導Hep3B和HepG2肝癌細胞發生自噬；同時，MAPK、Akt等信號通路可能在介導的肝癌細胞死亡過程中扮演關鍵角色[41]。

2.3.13 santamarine

santamarine是云木香的有效成分之一，其在HepG2細胞中展現出潛在的抗肝癌活性，主要通過抑制細胞增殖及誘導細胞凋亡實現。該成分能減少IκB-α磷酸化，進而抑制腫瘤壞死因子α誘導的NF-κB核轉位；santamarine還能通過降低酪氨酸705位點磷酸化來抑制STAT3；同時，氧化應激機制也參與了santamarine的抗癌作用，究其原因為使用N-乙酰半胱氨酸預處理后逆轉了santamarine引起的細胞死亡、NF-κB抑制及STAT3活性阻斷效應[42]。

2.3.14 hemistepsinA

hemistepsinA是泥胡菜的提取物之一。hemistepsinA通過腺苷一磷酸激活的蛋白質激酶，延緩肝細胞癌細胞的周期進程，并誘導細胞衰老[43]。此外，研究顯示，hemistepsinA通過誘導STAT3的Y705去磷酸化來增強索拉非尼介導的細胞毒性的敏感性[44]。

2.3.15 蒼耳亭

蒼耳亭是從蒼耳中分離得到的雙環倍半萜內酯。在肝癌細胞中，蒼耳亭能引發ERS反應，其促凋亡作用與ERS緊密相關，具體機制涉及增加轉錄激活因子4（activatingtranscriptionfactor4，ATF4）入核，進而激活蛋白激酶RNA樣內質網激酶/真核翻譯起始因子/ATF4信號通路及其下游的CHOP蛋白介導的ERS過程[45]。

2.3.16 artemiprincepsolidesA

從魁蒿中分離得到的5種化合物，命名為artemiprincepsolidesA～F，其中artemiprincepsolidesA對HepG2、Huh7和SK-Hep-1肝癌細胞株表現出顯著的細胞毒性，幾乎與陽性對照索拉非尼相當；artemiprincepsolidesA通過磷酸化Cdc2蛋白和上調細胞周期素B1蛋白水平，呈劑量依賴性地抑制細胞遷移和侵襲，并顯著誘導HepG2細胞阻滯在G2/M期；通過下調Bcl-2表達和上調Bax表達誘導細胞凋亡[46]。

2.3.17 carpespeneA

從菊科天名精屬植物貴州天名精中分離出10種新倍半萜（命名為carpespeneA～J）及8種已知化合物，其中carpespeneA是含開放五元環的eudesmanolide型倍半萜內酯。研究顯示，carpespeneA通過觸發過量ROS積累誘導HepG2肝癌細胞凋亡，同時抑制抗自噬作用，增強了ROS對HepG2細胞的細胞毒作用[47]。

2.4 倍半萜醇類化合物

倍半萜醇是由醇羥基組成的結構，均有1個共同的單位（—OH），其官能團具有15個碳原子結構。其中最常見的六大倍半萜醇為金合歡醇、橙花叔醇、巖蘭草醇、廣藿香醇、檀香醇和桉葉醇。此外，倍半萜醇也包括順式-橙花叔醇和茅術醇。茅術醇的分子式為C15H26O，順式-橙花叔醇的分子式為C15H26O，這符合倍半萜類化合物（具有15個碳原子）和倍半萜醇（倍半萜類化合物中含有1個或多個醇羥基）的定義。順式-橙花叔醇和茅術醇均展現出一定的抗肝癌活性。

2.4.1 順式-橙花叔醇

橙花叔醇存在于苦橙花油、秘魯香脂油等精油中，包含順式和反式兩種結構變體[48]。其中，順式-橙花叔醇被發現在特定肝細胞（HepG2/C3A）中具有毒性效應。盡管它未表現出遺傳毒性，但能通過影響線粒體膜電位，導致細胞周期停滯于G1階段，進而抑制細胞增長并觸發細胞凋亡過程[49]。

2.4.2 茅術醇

從茅蒼術、北蒼術、關蒼術、白術根莖中提取的茅術醇通過將人肝癌SMMC-7721和LM3細胞周期阻滯于G1期來抑制增殖并誘導凋亡，此作用機制是抑制MAPK激酶和細胞外調節蛋白激酶磷酸化，以及下調細胞核內NF-κBp65及其磷酸化形式的表達而實現抑制作用。這一抑制作用有效阻斷了從細胞表面受體到細胞核內部的關鍵信號傳遞，進而干擾了細胞的正常生長和分裂節奏，削弱了肝癌細胞的生存能力和增殖潛力[50]。

3 總結

越來越多的證據表明，倍半萜類化合物可以有效抑制肝癌的進展，在疾病病理過程的不同階段發揮治療作用，并通過提高抗氧化能力及增強特異性、非特異性免疫功能、抑制細胞增殖、促進細胞凋亡等多種途徑有效治療肝癌。這些機制主要涉及三大調控路徑。

（1）PI3K/Akt/mTOR信號通路。該信號通路廣泛存在于生物細胞中，參與調控細胞生長、存活、遷移、腫瘤形成和血管生成等多個環節，如莪術醇、花姜酮以及去氫木香內酯通過促進磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸的生成，進而促進Akt磷酸化，激活絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，從而抑制肝癌細胞的生長和侵襲。

（2）NF-κB信號通路。NF-κB作為重要的轉錄因子，通過調控多種基因表達來發揮生物學效應，如去氧地膽草素和santamarine通過減少IκB-α磷酸化，抑制NF-κB向核內轉移，從而達到抑制肝癌細胞的作用。

（3）線粒體途徑。線粒體在癌細胞的ROS生成和凋亡信號傳導中扮演關鍵角色。正常細胞和癌細胞中的線粒體在結構和功能上存在差異，如蒼術酮、scabertopinolideG以及順式-橙花叔醇發揮作用后使得肝癌細胞更容易受到氧化應激的影響，從而誘導線粒體功能障礙。

目前，多種倍半萜化合物已在菊科、龍膽科等多個植物科屬中被發現，它們在抗腫瘤、抗炎、抗衰老等多個治療領域展現出潛力，且仍有新成分及活性待探索。目前，同一來源倍半萜的研究較為充分，但不同來源倍半萜的功效差異研究尚少，值得深入探討。未來，需繼續探索新的有較高研究價值的抗肝癌藥物，深入分析多成分、多靶點、多途徑協同抗肝癌的作用機制，并加速成品研發，以期在臨床中廣泛應用。