欖香烯的作用機理

369藍田書院 2020-08-08

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背景及概述^[1][2]

根據(jù)中國市場調(diào)查中心的數(shù)據(jù)顯示，在眾多抗腫瘤藥中，植物類抗腫瘤藥的用藥份額一直處于各類抗腫瘤藥之首，最新數(shù)據(jù)顯示，2010年其市場份額已增長到37.14％，發(fā)掘和利用天然藥物的抗腫瘤活性成分成為當(dāng)前抗腫瘤藥物研究的熱點。欖香烯是從中藥姜科植物浙八味溫郁金（莪術(shù)）中提取分離的倍半萜烯類化合物，主要成分為β-欖香烯，具有抗瘤譜較廣，療效確切，毒副作用輕微等優(yōu)點。欖香烯的抗癌活性在20世紀(jì)80年代首次被中國研究者發(fā)現(xiàn)，它是一個不含環(huán)氧、硝基、蒽環(huán)、苯環(huán)等毒性基團的抗癌植物藥，對人體肺癌、肝癌、腦瘤、鼻咽癌、食管癌、胃癌、宮頸癌、卵巢癌、白血病、乳腺癌、膀胱癌、骨轉(zhuǎn)移癌等多種癌細(xì)胞都具有顯著的抑殺作用，與紫杉醇等藥物相比，過敏反應(yīng)、消化道反應(yīng)較為輕微，且未發(fā)現(xiàn)明顯的骨髓抑制、心肝腎損害、神經(jīng)毒性及胃腸道毒性等不良反應(yīng)。此外，欖香烯還可以預(yù)防和逆轉(zhuǎn)鉑類、5-FU、紫杉醇以及分子靶向藥的耐藥性。但是，欖香烯半萜化合物的性質(zhì)（只含有碳、氫兩種元素）導(dǎo)致其水溶性很低，不易被人體所吸收，目前僅以欖香烯脂質(zhì)體、欖香烯乳用于臨床。為此人們開始對欖香烯的結(jié)構(gòu)進行改造，在不破壞β-欖香烯基礎(chǔ)骨架結(jié)構(gòu)及其雙鍵的前提下，引入羥基、氨基等親水性基團，以期提高它的水溶性。β-欖香烯的結(jié)構(gòu)修飾研究從20世紀(jì)70年代開始，發(fā)展至今，已知合成的β-欖香烯衍生物的數(shù)目已有150余種，涉及到含硫、含氮、醇類、醚類、酯類、糖苷等幾個大類。

臨床應(yīng)用^[3]

欖香烯被作為國家二類抗癌新藥。但是由于該原料藥生產(chǎn)的制劑含有一定量的雜質(zhì)成份，有不少副作用，其應(yīng)用范圍受到了一定的局限。于是，人們又繼續(xù)進行研究，得知具有抗腫瘤、能殺傷癌細(xì)胞的主要有效成份是其中的β-欖香烯，因而β-欖香烯被作為國家一類新藥，它以明顯的抗癌效果和較低的毒副作用已被廣泛認(rèn)可。臨床上對癌性胸、腹水及某些惡性實體瘤有一定療效。本品與放化療同步治療，可增強療效，可用于介入、腔內(nèi)化療及癌性胸腹水的輔助治療。

作用機理^[1]

抗腫瘤藥物欖香烯乳能延長患者生存期，減輕患者的病痛，提高患者生活質(zhì)量，β-欖香烯為其主要成分，因此研究β-欖香烯的抗腫瘤機制具有現(xiàn)實意義。近30年來，人們一直致力于β-欖香烯抗癌活性的研究，相繼發(fā)現(xiàn)了許多的作用通路、靶點以及相關(guān)基因，主要包括誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡、抑制癌細(xì)胞增殖和生長、抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲、抑制腫瘤血管生成、逆轉(zhuǎn)耐藥及增敏、誘導(dǎo)細(xì)胞保護性自噬等。

1.誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是一個由基因調(diào)控的主動而有序的細(xì)胞自我消亡過程，根據(jù)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因素進行分類，又可分為以下幾類：

1）阻滯細(xì)胞周期：細(xì)胞周期是細(xì)胞進行自我增殖的過程，阻斷腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和生長。用β-欖香烯處理膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系，結(jié)果導(dǎo)致p38MAPK磷酸化，細(xì)胞周期阻滯于G0/G1期，細(xì)胞增殖作用被抑制；抑制p38MAPK使β-欖香烯調(diào)解的抗增殖作用減弱。β-欖香烯對細(xì)胞凋亡具有促進作用，β-欖香烯能誘導(dǎo)HｅpG2細(xì)胞的細(xì)胞周期阻滯在G2/M期。β-欖香烯注射液能誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生S期阻滯，并在MRNA和蛋白質(zhì)水平上下調(diào)α-微管蛋白，抑制微管的聚合。

2）調(diào)控基因的表達：研究發(fā)現(xiàn)，β-欖香烯促進人膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡與生存素自身的下調(diào)以及生存素與乙肝病毒Ｘ蛋白結(jié)合的相互作用有關(guān)。β-欖香烯確實下調(diào)了腫瘤細(xì)胞中SuRviviN、bcl-x1和MtA-1的表達。β-欖香烯使肺癌細(xì)胞中bcl-2的表達降低，ＢAｘ的表達增加，并引起DNA修復(fù)酶裂解。β-欖香烯處理后肺癌A549細(xì)胞中抗凋亡基因bcl-2和bcl-x的表達水平減弱。欖香烯能抑制bcl-2在腹水型肝癌細(xì)胞系HcA-F25/CL-16A3中的表達。

3)影響酶的活性

拓?fù)洚悩?gòu)酶I（TOPOI）和拓?fù)洚悩?gòu)酶IIα（TOPOIIα）在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄過程中發(fā)揮著重要作用，它們主要通過兩個連續(xù)的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，斷開或鏈接DNA主鏈的磷酸二酯鍵，介導(dǎo)DNA單鏈或雙鏈的瞬時斷裂和再連接，使DNA的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此，抑制TOPOI和TOPOIIα的活性能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。研究結(jié)果表明β-欖香烯以劑量和時間依賴性方式顯著抑制了HｅpG-2細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)了腫瘤細(xì)胞的S期阻滯和凋亡，并下調(diào)了TOPOI和TOPOIIα蛋白的表達。β-欖香烯誘導(dǎo)A2780和A2780/CP細(xì)胞發(fā)生持續(xù)的G2/M 期阻滯，這是由細(xì)胞周期蛋白和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶表達的改變介導(dǎo)的。

2.抑制腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲

研究結(jié)果顯示，β-欖香烯抑制細(xì)胞增殖、促進細(xì)胞凋亡，削弱膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的侵襲力，并抑制動物移植瘤的生長。實驗中發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞標(biāo)志物CD133和-ATP結(jié)合盒家族G2成員以及間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物N-鈣黏著蛋白和β-聯(lián)蛋白的表達水平顯著下調(diào)，而體內(nèi)外分化相關(guān)因子膠質(zhì)纖維酸性蛋白、NotCH1、音猬因子以及上皮標(biāo)志物Ｅ-鈣黏著蛋白的表達水平均上調(diào)。β-欖香烯通過下調(diào)uPA，uPAR，MMP-2和MMP-9的表達來抑制腫瘤的生長。

3.抑制腫瘤血管生成

實驗結(jié)果表明，β-欖香烯能以劑量依賴性方式有效抑制CD44陽性胃癌干細(xì)胞樣細(xì)胞（GCSCS）生存力，減弱這些細(xì)胞的血管生成能力。β-欖香烯可直接干擾血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖及細(xì)胞周期，阻滯細(xì)胞從G1期進入S期及G2期，并降低其成血管能力。β-欖香烯可以促進體外培養(yǎng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的成血管能力，使血管內(nèi)皮細(xì)胞在MAｔRIGｅｌ膠中形成的管腔數(shù)目減少，同時能夠抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞中基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2和MMP-9的活性。

4.逆轉(zhuǎn)耐藥及增敏作用

欖香烯對A549細(xì)胞具有放射增敏作用，其分子作用機制可能與DNA-PKCS基因表達的下調(diào)有關(guān)。β-欖香烯通過線粒體介導(dǎo)的內(nèi)源性凋亡途徑使非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞對順鉑敏感性增強，此途徑涉及ＢCｌ-2家族蛋白和凋亡抑制蛋白。β-欖香烯通過下調(diào)SｕRｖIｖIN和HIＦ-1α增強肺腺癌細(xì)胞的放射敏感度。β-欖香烯與紫杉醇的聯(lián)合治療對卵巢癌和前列腺癌具有體外協(xié)同抗腫瘤活性，β-欖香烯顯著增強了卵巢癌細(xì)胞對紫杉醇的敏感性，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生G2/M 期阻滯和細(xì)胞凋亡。β-欖香烯還可逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的耐藥性，增強藥物的抗癌療效。

5.誘導(dǎo)細(xì)胞的保護性自噬

許多研究表明，自噬現(xiàn)象抑制了β-欖香烯的抗腫瘤作用。β-欖香烯能通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡顯著抑制體外培養(yǎng)的乳腺癌細(xì)胞的生長，但同時也誘導(dǎo)了ＬC3-I到ＬC3-II的轉(zhuǎn)化以及溶酶體的形成，這表明了自噬作用的激活。β-欖香烯抑制HepG-2細(xì)胞增殖的同時也誘導(dǎo)了細(xì)胞的保護性自噬而使細(xì)胞凋亡受抑制。當(dāng)細(xì)胞自噬作用被羥化氯喹抑制時，欖香烯注射液的促凋亡作用增強。在β-欖香烯處理的細(xì)胞中觀察到強大的自噬作用。β-欖香烯抑制了PI3K/AKt/MTOR/p70S6K1的活性，用小干擾RNA敲減芐氯素1基因，或與自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤或氯喹聯(lián)合處理，顯著提高了β-欖香烯的抗腫瘤作用。總的來說，β-欖香烯除了誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡之外，還誘導(dǎo)了癌細(xì)胞的保護性自噬。抑制自噬作用可顯著增強β-欖香烯對腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性。因而聯(lián)合β-欖香烯與自噬抑制劑可能成為一種更好的腫瘤治療選擇。

注意事項^[3]

高熱患者、胸腹水合并感染的患者、妊娠期及哺乳期婦女、血小板減少癥或有進行性出血傾向者應(yīng)慎用。部分患者初次用藥后，可有輕微發(fā)熱，多在38℃以下，于給藥之前30min口服強的松或解熱鎮(zhèn)痛藥可預(yù)防或減輕發(fā)熱。本品腔內(nèi)注射時可致少數(shù)患者疼痛，使用前應(yīng)根據(jù)患者的具體情況使用局麻藥，可減輕或緩解疼痛，使患者能夠耐受。