α-常春藤皂苷的抗肿瘤药理作用研究进展

许 健 詹月萍 蒋元烨 曹 勤

α-常春藤皂苷(α-hederin)源于中药复方肠胃清，由肠胃清高压液相质谱分析所得，是一个典型的五环三萜类皂苷[1-3]，结构中含有鼠李糖和阿拉伯糖。五环三萜类皂苷是天然型皂苷中一类广泛应用于临床的化合物，存在于多种植物中。大量的研究表明，五环三萜类皂苷具有广泛的生物活性，如抗肿瘤、抗病毒、抗炎症反应和免疫调节等。

近年来，随着对α-常春藤皂苷研究的不断深入，学者们发现其同样具有广泛的药理作用。由于研究α-常春藤皂苷药理作用的不断加深，发现其抗肿瘤作用的分子机制有一定突破，其抗肿瘤作用主要表现为对肿瘤细胞的起源、生长均有抑制作用。α-常春藤皂苷可通过多种分子机制对人类结肠癌、胃癌、肝细胞癌、乳腺癌、黑色素瘤等多种肿瘤细胞发生发展产生不同程度的药理作用。本文就其近年来的抗肿瘤药理作用研究进展做简要综述，也为今后研究和开发α-常春藤皂苷抗肿瘤作用提供依据。

1 抗肿瘤作用

1.1 抑制肿瘤细胞增殖

目前研究发现，α-常春藤皂苷可通过影响DNA的合成能力和抑制一些生长调节因子及相应受体的表达从而对人组织细胞淋巴瘤细胞U937、人乳腺癌细胞MCF-7、小鼠淋巴细胞白血病细胞P388、人肝癌细胞Hep G2等细胞增殖均有明确的生长抑制作用[4]；α-常春藤皂苷能够有效的抑制胰腺癌细胞及肝癌细胞的生长[5]；此外，α-常春藤皂苷对人肺腺癌上皮细胞A549、人喉癌上皮细胞HEp-2、人结直肠癌细胞HT-29、胰腺癌细胞MIAPaca-2的生长也具有抑制作用，且与时间、剂量呈依赖关系[6-7]；王国娟等[8]研究发现α-常春藤皂苷作用于结肠癌Lovo细胞，Lovo细胞形态发生变化，提示α-常春藤皂苷可以抑制结肠癌Lovo细胞的增殖，联用化疗药奥沙利铂后这种细胞形态改变更明显，抑制结肠癌细胞增殖的效果也更明显。另外，α-常春藤皂苷的代谢产物刺楸根皂甙Ⅰ(Kalopanaxsaponin Ⅰ，KsI)对各种肿瘤细胞株和体内肿瘤也具有较强的抑制作用。实验证明，随着α-常春藤皂苷药物水平的增加，肿瘤细胞生长能被有效的抑制[9]。

1.2 诱导肿瘤细胞凋亡

α-常春藤皂苷对人脑胶质母细胞瘤细胞U251具有显著地诱导细胞凋亡的作用。α-常春藤皂苷可能通过诱导肿瘤细胞的线粒体膜电位渐进性丢失，使诱导细胞凋亡的基因半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase-3)活性活化，下调抗凋亡蛋白Bcl-2、上调凋亡蛋白Caspase-3的表达，促进U251细胞凋亡，提示α-常春藤皂苷可通过线粒体途径Bcl-2、Caspase-3蛋白的变化诱导U251细胞凋亡[10]。还有学者研究探讨了α-常春藤皂苷诱导黑色素瘤细胞B16凋亡的药理作用，受磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶-雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)信号通路活化的影响，α-常春藤皂苷作用B16细胞后，促凋亡蛋白Bax水平升高，Bcl-2水平降低，Caspase-3、Caspase-9活性增强，从而促进B16细胞的凋亡，而B16细胞的p-PI3K、p-Akt及p-mTOR水平降低，提示α-常春藤皂苷具有诱导B16细胞凋亡作用，并且诱导B16细胞的凋亡作用可能与抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路有关[11]。同时，α-常春藤皂苷可以通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号传导途径诱导口腔癌细胞SCC-25凋亡[12]。

Cheng等[13]研究表明，α-常春藤皂苷对不同乳腺癌细胞也有较强的抑制作用，能有效地抑制ER阳性人乳腺癌细胞MCF-7和ER阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231的生长并诱导其凋亡。α-常春藤皂苷可通过降低线粒体膜电位，从而减少线粒体乳腺癌细胞中的凋亡酶激活因子(Apoptotic protease activating factor-1，Apaf-1)和细胞色素c(Cytochrome C，Cyt-C)的表达，提高乳腺癌细胞中Caspase-3和Caspase-9的活性，提示α-常春藤皂苷通过线粒体介导的信号通路诱导MCF-7和MDA-MB-231细胞凋亡。还有学者提出，α-常春藤皂苷可能通过活性氧ROS-线粒体途径诱导食管癌Ecal109细胞凋亡，丁光亚磺酰亚胺(BSO)是常用的还原型谷胱甘肽(GSH)合成抑制剂，N-乙酰半胱氨酸(NAC)为常用的GSH合成促进剂，研究观察到BSO前处理使得α-常春藤皂苷对Ecal109细胞凋亡的诱导作用增强，而使用NAC前处理时结果相反，证实了α-常春藤皂苷诱导Ecal109细胞与细胞内活性氧的蓄积有关。α-常春藤皂苷作用Ecal109细胞后，Ecal109细胞内线粒体相关蛋白AIF和CytC的表达升高，用BSO和NAC干预后，促进了AIF的蛋白表达，抑制了CytC的蛋白表达，提示α-常春藤皂苷诱导Ecal109细胞凋亡可能与肿瘤细胞内活性氧积蓄继而诱发线粒体相关因子AIF和CytC释放有关[14]。α-常春藤皂苷通过GSH耗尽和活性氧(Reactive oxygen species，ROS)积累降低肝癌细胞HCC的存活率并诱导HCC细胞凋亡[15]。Lorent等[16]另有研究发现，高浓度的α-常春藤皂苷能诱导细胞凋亡可能与膜胆固醇有关。高浓度的α-常春藤皂苷使肿瘤细胞膜透性活性增加，引起来自细胞外介质的Ca2+内流，依赖于胆固醇形成的孔活性增加，使胆固醇-皂苷聚集在膜中，进一步抑制了肿瘤细胞伪足的形成，从而诱导肿瘤细胞凋亡。研究还发现，肿瘤细胞膜透性活性增加后胞浆Ca2+增加可能引起Caspase依赖的核碎裂，也是引起细胞凋亡的又一原因。

1.3 溶血活性

有学者研究表明，α-常春藤皂苷可能具有较强的溶血活性，对各种癌症细胞系和体内肿瘤都具有细胞毒性，α-常春藤皂苷与脂质单层强烈相互作用可以显示出对肿瘤细胞的膜分解活性[17]，并提出α-常春藤皂苷诱导肿瘤细胞破坏的机制可能是细胞凋亡或膜改变，推测是通过α-L-Rhap(1→2)-α-L-Arap osidic序列对肝苷元皂苷的细胞毒性以及糖部分的变化，从而影响肿瘤细胞毒性活性[18]。

28位羧基是α-常春藤皂苷药物发挥抗肿瘤活性比较重要的官能团，同时也是α-常春藤皂苷溶血活性的来源，因此为降低α-常春藤皂苷的副作用和提高抗肿瘤活性，雷铭道等[19]研究提出可利用不同链长的二醇作为连接臂，通过酯键(容易在体内断裂)将α-常春藤皂苷的28位羧基和呋咱氮氧化物连接在一起，释放高浓度的一氧化氮(NO)来提高α-常春藤皂苷的抗肿瘤作用。

1.4 增加化疗药物敏感性和诱导自噬

5-氟尿嘧啶(5-FU)是医学治疗常用药，对消化道肿瘤及其他肿瘤有较好医疗效果，在临床治疗中占有举足轻重的地位。Bun等[20]研究提示α-常春藤皂苷和5-FU作用于结肠癌细胞HT-29，在其IC50比值时联合使用，显示在中等的细胞毒性范围(细胞生长抑制的25%)或在高生长抑制水平的拮抗作用中具有协同作用，提示α-常春藤皂苷和5-FU联合使用可以优化结肠癌细胞敏感性。

有研究发现[21]，化疗药物紫杉醇(Tax)在非小细胞肺癌(NSCLC)细胞中诱导保护性自噬，导致耐药性的发生。α-常春藤皂苷可以通过改变溶酶体pH和阻断NSCLC细胞中的晚期自噬通量，抑制溶酶体组织蛋白酶D成熟，促进Tax对NSCLC细胞的杀伤作用。此外，α-常春藤皂苷和Tax联合使用增加了NSCLC细胞内ROS的积累，而ROS抑制剂NAC逆转了联合治疗的抑制作用，提示α-常春藤皂苷可以通过促进ROS积累来增加Tax对NSCLC细胞的杀伤作用，并且与Tax联合用药可以成为治疗NSCLC的新策略。

α-常春藤皂苷可以诱导结肠癌细胞中的自噬。α-常春藤皂苷激活AMP-活化蛋白激酶/雷帕霉素(AMPK/mTOR)机制靶标信号通路，其可被ROS抑制剂NAC阻断。此外，NAC可以抑制α-常春藤皂苷诱导的细胞凋亡和自噬。提示α-常春藤皂苷通过ROS激活的线粒体信号通路触发细胞凋亡，并通过ROS依赖的AMPK/mTOR信号通路激活结肠直肠癌细胞中的自噬细胞死亡[22]。

1.5 纳米疗法

由于α-常春藤皂苷具有亲脂性，生物利用度低，口腔吸收能力差，有研究通过将其包裹到纳米粒子壳聚糖(CS)中来提高其生物活性。Zhu等[23]成功研究了一种单克隆抗体CS NPs，其负载抗肿瘤药物。由CD147修饰的NPs通过抗体抗原特异性结合反应，实现了对肝癌细胞的靶向性。抗体修饰的空洞型CS-NPs对肿瘤细胞无细胞毒性，并具有较好的生物组织相容性。α-常春藤皂苷-CS-CD147-NPs通过网格蛋白(Clathrin)介导的内吞作用被捕获到细胞内，显著影响了肿瘤细胞的稳定性和活动性。提示负载抗肿瘤药物α-常春藤皂苷的抗体修饰CS-NPs可通过抗体-抗原特异性识别进一步促进抗肿瘤作用。

α-常春藤皂苷有独特的细胞膜相互作用，可与膜胆固醇相互作用并聚集，从而在细胞膜中形成短暂的孔。Nicol等[24]通过利用α-常春藤皂苷的渗透性和两亲性，细胞内诱导发射纳米粒子(AIE-NPs)和纯有机室温磷光纳米晶体(NCS)聚集，发现与纳米粒子结合后更适用于输送各种各样的AIE-NPs和NCS进入肿瘤细胞，有利于增强α-常春藤皂苷的抗肿瘤生物活性。还有学者基于二嵌段共聚物的胶束靶向递送α-常春藤皂苷。此两亲性二嵌段共聚物为聚(ε-己内酯)-b-聚(低聚(乙二醇)单甲醚甲基丙烯酸酯-co-RGD)(PCL-b-P(OEGMA-co-RGD))，由疏水性PCL、亲水性POEGMA和靶向肽(RGD)组成，通过开环聚合(ROP)、原子转移自由基聚合(ATRP)和聚合物后官能化组合而成。PCL-b-P(OEGMA-co-RGD)和α-常春藤皂苷共胶束化可获得含α-常春藤皂苷的靶向胶束纳米颗粒α-常春藤皂苷-NP-RGD，提示α-常春藤皂苷-NP-RGD具有更好的抗肿瘤细胞增殖和诱导肿瘤细胞凋亡的药理作用[25]。

2 小结与展望

α-常春藤皂苷能够结合多种肿瘤细胞膜上离子通道和受体，发挥其抗肿瘤的药理活性，如抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、较强的溶血活性、增加化疗药物敏感性、诱导自噬、抑制肿瘤细胞转移等，还发现α-常春藤皂苷可以通过结合纳米粒子促进抗肿瘤生物活性，它吸引了越来越多的研究人员关注肿瘤的治疗和预防，其临床应用前景广阔，有望成为一种可防治多种肿瘤的新型药物。