桦木酸和2,3-羟基桦木酸抗肿瘤作用机制的研究进展

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  摘 要:桦木酸和2,3-羟基桦木酸均是羽扇豆烷型五环三萜类化合物,具有多方面的药理活性,其抗肿瘤作用近年来受到了极大的关注。目前,国内外关于桦木酸和2,3-羟基桦木酸抗肿瘤作用的研究表明,桦木酸和2,3-羟基桦木酸可通过抑制肿瘤细胞增殖、转移,诱导肿瘤细胞分化和凋亡,从而起到抗肿瘤的作用。
  关键词:桦木酸;2,3-羟基桦木酸;抗肿瘤
  中图分类号:R96 文献标识码:A 文章编号:1673-2197(2008)01-062-03
  
  肿瘤是一类病因、病理、临床表现以及治疗均比较复杂的常见病、多发病,尤其恶性肿瘤是一种严重威胁人类健康的疾病。近年来,已有许多实验证明桦木酸和2,3-羟基桦木酸有很好的抗肿瘤作用,本文就其抗肿瘤作用的研究进展作一综述,为深入研究作进一步探讨。
  大量的研究报道说明[1],桦木酸对黑色素瘤细胞具有极强的选择性细胞毒性。桦木酸在体外能抑制TPA诱导的小鼠子宫瘤、黑色素瘤和移植肿瘤等多种肿瘤。也有研究报道,桦木酸对其它肿瘤细胞也有较为广谱的活性作用,如神经母细胞瘤、成神经细胞瘤、成胶质细胞瘤等。
  
  1 动物体内抗肿瘤作用
  
  钟长斌等[2]报道,2,3-羟基桦木酸有明显抗黑色素瘤的作用,能抑制小鼠HepA实体瘤的生长,高、中、低剂量组抑瘤率均在30%以上。有研究指出[3],2,3-羟基桦木酸对体内接种B16黑色素瘤细胞的小鼠肿瘤组织块的生长有抑制作用,随着药物浓度的增加,组织块重量减轻,说明肿瘤的抑制率上升。2,3-羟基桦木酸作用于体内的B16黑色素瘤细胞,可使细胞被阻滞在G0/G1期,最终导致细胞凋亡,起到抗肿瘤的作用。张秀娟等报道[4],桦木酸对H22荷瘤小鼠的生存时间有一定的延长作用,随着给药剂量的降低,生命延长率有升高的趋势;对接种S180的小鼠瘤重的影响,也是随着剂量的升高而降低。
  
  2 体外抗肿瘤作用
  
  研究发现[5],桦木酸对多种瘤系均有抑制作用。P-388、A-549、HT-29、Me-28的IC50分别为2.50μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、大于10μg/mL;MEL-2、KB的ED50分别为1.2μg/mL、大于20μg/mL。叶银英等报道[6],桦木酸及其衍生物2,3-羟基桦木酸等均对A375黑色素瘤细胞增殖有抑制作用。2,3-羟基桦木酸体外处理小鼠B16黑色素瘤细胞3d,随着剂量的增加,肿瘤细胞生长受到不同程度的抑制,有剂量依赖关系。她还证明了2,3-羟基桦木酸在体外对B16、SGC-7901、A0、K562、HeLa、HL-60、S180肿瘤细胞均有很好的抑制作用,其中HL-60白血病细胞最为敏感[7]。倪明宇等报道[8],桦木酸在体外对HT-29、A2780、LS-1747、SMMC-7721、Bcap-37、OVCAR-3、PC-14、K562、KB细胞均有不同的抑制作用;桦木酸对PC-14、Bcap-37两种细胞的IC50都大于100μmol/L,对其余7种细胞的IC50则较小,其中对KB细胞的IC50最小,依次为LS-1747、SMMC-7721。
  
  3 抗肿瘤作用机制
  
  桦木酸及2,3-羟基桦木酸抗肿瘤的作用机制尚不明确,目前专门探讨其抗肿瘤机制的文献并不多见。以下本文仅就现有的一些研究成果简述其抗肿瘤作用可能的机制。
  (1)对肿瘤细胞直接杀伤,诱导其凋亡,发挥其抗肿瘤作用。经2,3-羟基桦木酸进行体外处理的多种肿瘤细胞,在光镜和电镜下观察均出现明显的凋亡特征;用流式细胞仪检测其凋亡率,当2,3-羟基桦木酸浓度为50mg/L时,作用24h,凋亡率可达到14.88%;在DNA琼脂糖凝胶电泳上,可看到明显的梯状条带。
  (2)通过抑制肿瘤血管的生成发挥其抗肿瘤作用。蒋孟军等[9]分别对2,3-羟基桦木酸对人毛细血管内皮细胞(HMEC)的增殖、迁移,HMEC体外Matrigel小管形成,HMEC中CD31分子表达的影响进行研究。实验结果表明,加入该药24h后,见细胞增殖开始变慢, 对HMEC增殖有抑制作用;经2,3-羟基桦木酸处理的HMEC迁移的数量明显减少,且浓度越高, 细胞迁移率越低;2,3-羟基桦木酸为1mg/L时,对HMEC小管形成已开始有抑制作用,10mg/L时,基本无小管形成,在60mg/L浓度下,细胞贴壁困难;内皮细胞相互间的黏附是血管生成的基本过程,CD31为血小板内皮细胞黏附分子-1,是介导内皮细胞黏附的重要分子,当2,3-羟基桦木酸的浓度达到10mg/L时,HMEC中CD31的表达明显减弱。可看出2,3 -羟基桦木酸在体外具有抑制血管生成的作用。
  (3)通过调节肿瘤相关因子的表达发挥其抗肿瘤的作用。桦木酸能保护先天性黑色素瘤细胞中独立的p53因子免受UV-C所致的DNA链断裂的损伤,它有可能是通过抗氧化作用机制发挥效应的。有报道表明,桦木酸诱导细胞凋亡的作用机制不依赖于p53,但也有学者认为,桦木酸可能上调了转移的黑色素瘤细胞中的p53因子而发挥作用。
  (4)通过改变线粒体的特征发挥其抗肿瘤的作用。有实验指出,桦木酸诱导细胞凋亡是通过改变线粒体膜蛋白的成分,生成氧化产物,开放离子通道等方式进行的[10]。也有报道说,桦木酸能抑制线粒体内皮细胞发挥作用。这些改变导致线粒体释放凋亡因子,激活caspase,致使DNA断裂而导致肿瘤细胞凋亡。另外,研究显示[11],桦木酸还具有很强的抗肿瘤活性,尤其是对人类黑色素瘤(Mel-1、Mel-2 和Mel-4)和神经外胚层肿瘤具有特异性活性。它是一种通过直接作用于线粒体而触发凋亡的propotye 型细胞毒剂,在细胞游离系统中,经白桦酸诱导通透性转变的线粒体,能通过释放可溶性因子等方式介导caspase-8 和caspase-3 的分裂。
  (5)直接作用于DNA发挥其抗肿瘤的作用。桦木酸能通过在P-388D1细胞中抑制DNA聚合酶β而增强博莱霉素的活性,而博莱霉素是DNA链断裂的介体。另外,桦木酸对拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱα有较弱的抑制作用,但不能稳定拓扑异构酶Ⅱα-DNA复合物[12]。
  (6)通过影响细胞周期发挥其抗肿瘤作用。有文章表明[13],2,3 -羟基桦木酸在体外对人白血病HL-60细胞系、人宫颈癌Hela细胞系等,尤其是对黑色素瘤B16细胞系的活性作用非常显著,能使肿瘤细胞阻滞在某一生长期,最终导致细胞凋亡。2,3-羟基桦木酸作用于体外的S180细胞,可使其G2/M期的细胞比例明显升高,G0/G1期细胞比例下降;2,3-羟基桦木酸作用于体外的B16黑色素瘤细胞,均使细胞被阻滞在G0/G1期。两种细胞的凋亡率都随着药物浓度的升高而升高。
  (7)通过诱导分化肿瘤细胞发挥其抗肿瘤作用。叶银英等报道[14],在对2,3-羟基桦木酸对黑色素瘤的研究中发现,高剂量使用有诱导细胞凋亡的作用,而低剂量则可诱导黑色素瘤细胞分化。与正常的黑色素瘤B16细胞相比,使用低剂量2,3-羟基桦木酸处理的B16细胞的黑色素的生成能力增强。
  (8)通过免疫机制的增强发挥其抗肿瘤的作用。有研究认为,桦木酸能够提高T细胞的增殖能力,促进NK细胞的活性,提高TNF水平及增加IL-2的生成。因此,其抑瘤机制可能与其直接或间接的增强机体抗肿瘤免疫功能有关。
  (9)通过改变肿瘤细胞膜上的钙泵活性发挥抗肿瘤作用。桦木酸能明显升高S180肿瘤细胞膜上的钙泵活性,由于细胞内钙离子浓度降低也会导致细胞凋亡,因此,桦木酸抗肿瘤的机制可能是通过升高肿瘤细胞的钙泵活性,使得肿瘤细胞的正常生理功能降低而发生凋亡。
  (10)桦木酸可能通过抑制氨肽酶N,抑制肿瘤细胞的侵袭,从而启动凋亡,发挥抗肿瘤作用。实验证明[15],桦木酸在体外能够抑制氨肽酶N的活性,IC50为(7.3±1.4)μmol/L,氨肽酶N与细胞外基质的组成有关,抑制它就能防止黑色素瘤侵袭基膜。
  (11)通过降低一些细胞生长所需酶的活性发挥抗肿瘤作用。研究表明[16],桦木酸抑制了肿瘤细胞生长时所需的关键酶(WO95/04526),从而起到了抗肿瘤的作用。
  
  4 总结与展望
  
  综上所述,在桦木酸和2,3-羟基桦木酸抗肿瘤作用机制的研究中,我们发现,其对肿瘤细胞不仅有直接杀伤作用,还有诱导某些肿瘤细胞向正常细胞分化和促凋亡作用。另外,桦木酸在抗肿瘤的同时,对正常细胞的毒性较小,甚至能提高T细胞的增殖能力,提高机体免疫功能,这是众多化疗药物所不能及的。由此可以看出,这项研究的前景广阔,有必要继续深入进行。这些研究不仅在很大程度上拓宽了桦木酸和2,3-羟基桦木酸抗肿瘤作用机制研究的范围,也提高了其抗肿瘤作用研究的意义和价值。然而,由于其抗肿瘤作用的机制复杂,不明之处较多,尤其是其诱导肿瘤细胞分化凋亡的机制尚不清楚,且其临床应用研究的资料几乎没有,因此,进一步探明桦木酸和2,3-羟基桦木酸的抗肿瘤作用机制,增强其临床抗肿瘤方面的研究力度,已成为研究者急待解决的课题。随着对桦木酸及其衍生物更深入的研究,不断阐明其作用机理,桦木酸类化合物必将得到更广泛的应用。
  
  参考文献:
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  (责任编辑:杜 靖)
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