生物碱类化合物的抗肿瘤研究概况

陈 宁，张成志，赵 丹 ，郑 威 ，季宇彬**

（1. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，黑龙江 哈尔滨150076；2. 国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心，黑龙江 哈尔滨 150076；3. 哈尔滨商业大学 食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076）

生物碱为含N的多环结构，在天然植物中以结合盐的形式存在，药用植物马钱子、薏苡仁、三尖杉、乌头、延胡索、粉防己、颠茄、洋金花中富含生物碱，科学研究表明，喜树碱、水鬼蕉碱、巴豆碱、龙葵碱、苦参碱、小檗碱、长春碱类、粉防己碱有显著的抗肿瘤活性，表现出不同的抗肿瘤作用机制。

1 喜树碱类

喜树碱（camptothecin，CPT）存在于珙桐科植物喜树的根、茎、叶中，是一种吡咯喹啉细胞毒性生物碱，是最早用于治疗消化道肿瘤和白血病的特效药。研究发现，1 mg/kg喜树碱/羟基喜树碱（hydroxycamptothecin，HCPT）体外可直接干扰头颈部鳞状细胞癌DNA与RNA的合成，有效抑制肿瘤细胞转移，HCPT作用于肿瘤细胞48 h后，凋亡作用达最大[1-3]。Shweta等[4]研究发现，20(s)-7-乙基-10-羟基喜树碱（SN-38）以Topo I作为靶酶，对荷瘤小鼠表现出较强的治疗作用，作用效果是喜树碱的3倍，有显著的杀伤肿瘤细胞的作用。Yu等[5]采用叶酸受体靶向共聚物协同CPT治疗小鼠B16黑色素瘤，叶酸受体靶向共聚物加速了CPT在动物体内的释放速率，增强了CPT在肿瘤部位的聚集，显著抑制肿瘤生长，同时也改善了CPT的靶向能力。近年，多种喜树碱衍生物的相继出现，明显降低了阿霉素等抗肿瘤药物的不良反应[6-7]。

2 水鬼蕉碱

水鬼蕉碱（pancratistatin）广泛存在于美洲植物水鬼蕉（Hymenocallis littoralis）茎叶中，主要成分包括水仙环素、水鬼蕉种碱、石蒜碱、7-去氧水仙环素、多花水仙碱等。Malysheva等[8]发现水鬼蕉正丁醇层萃取物体外抗肿瘤作用明显高于氯仿萃取物及乙酸乙酯萃取物，此外，体外药效学研究显示水鬼蕉碱、水仙环素、7-去氧水仙环素对多种肿瘤细胞株的生长有明显的抑制作用，对正常细胞无明显作用，凸显了水鬼蕉碱抗肿瘤的有效性和选择性。

Griffin等[9-10]以水鬼蕉碱直接作用于淋巴瘤细胞（浓度1 μmol/L）24 h，以紫杉醇为对照（浓度500 nmol/L），结果显示两种药物作用后的细胞凋亡率分别为 80 % 和25 %；采用DNA 断裂的原位末端标记（TUNEL）法检测癌细胞中caspase-3 蛋白表达情况，结果显示随着水鬼蕉碱作用时间的增加，caspase-3 被激活，活性氧（ROS）含量也随之增加。

体内实验研究[11]发现，不同浓度的水鬼蕉碱对M-5076 卵巢癌模型、B16 恶性黑色素瘤和 L1210淋巴癌表现出一定的治疗作用。张望成[12]使用16 μmol/ml水鬼蕉总生物碱（AHL）作用于人肝癌细胞HepG-2后，AHL低剂量组中细胞变大，中剂量组与高剂量组可见细胞核呈浓染，表明抗肿瘤效果显著。

3 巴豆碱

巴豆碱（croton）为大戟科植物巴豆的主要活性物质，对胃癌、肝癌、直肠癌、结肠癌、卵巢癌、宫颈癌、乳腺癌等多种肿瘤细胞均有抑制作用。

Fernandes等[13]研究发现，不同浓度巴豆碱作用于HeLa肝癌细胞24 h后，随着药物浓度的升高，细胞凋亡率明显上升，并表现出一定的细胞毒性，作用机制主要为巴豆碱直接诱导肿瘤细胞凋亡。

宋红春等[14-15]检测了巴豆碱对胃癌SGC-7901细胞增殖的影响，结果表明巴豆碱IC50为96.23 μg/ml，且作用呈剂量依赖性。取100 μg/ml巴豆生物碱处理人胃癌SGC-7901细胞24，48，72 h，Hoechst染色后，倒置荧光显微镜下观察细胞形态与阳性对照组100 μg/ml 5-氟尿嘧啶处理后的细胞形态类似，部分细胞体积变小，细胞膜皱缩，形态不规则，细胞核形态发生明显改变，细胞核内可见浓染致密的蓝色颗粒荧光，呈核固缩、核碎裂等改变，并伴随凋亡小体形成。应用膜联蛋白V-碘化丙啶（AV/PI）双染法流式细胞术检测巴豆生物碱对胃癌SGC-7901细胞的影响，作用72 h后，细胞凋亡率随巴豆碱作用浓度的增加而升高，诱导凋亡作用主要以早期凋亡为主。

4 龙葵碱

龙葵碱（solanine）是茄科植物龙葵草的主要活性成分，分子式为C45H73Ol5N，脂溶性较强，是一种碱性糖苷，又名茄碱、龙葵毒素、马铃薯毒素[16]。近年研究表明，龙葵碱对肺癌细胞、结肠癌细胞、肝癌细胞、胰腺癌细胞和乳腺癌细胞均有抑制其生长及增殖的作用。

Sun等[17]体外实验表明，龙葵碱可显著升高肿瘤细胞线粒体内Ca2+的浓度，导致细胞色素C的大量释放，造成线粒体外膜及线粒体基质结构的改变，从而诱导细胞凋亡。

Shen等[18]研究发现，龙葵碱通过抑制上皮细胞-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition）阻止肿瘤细胞的转移和扩散。国外学者指出，龙葵碱诱导肿瘤细胞凋亡是通过抑制蛋白激酶，介导三级激酶级联反应（tertiary kinase cascade），影响microRNA-138、波形蛋白、黏着斑激酶（focal adhesion kinase）的表达，从而引起肿瘤细胞DNA的损伤，导致肿瘤细胞死亡[19]。

Lv等[20]研究表明，α-龙葵碱对肝癌细胞、黑色素瘤细胞有增殖抑制和促进凋亡作用，α-龙葵碱抑制癌细胞内基质金属蛋白酶9（MMP-9）、CD44基因、血管内皮生长因子（VEGF）的表达，干扰内皮细胞血管的形成，还可显著抑制蛋白激酶Akt，雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和Stat3的磷酸化，对体外和体内胰腺癌有显着的疗效，作用机制为抑制肿瘤血管生成和转移。

采用5～35 μg/μl龙葵碱[21]处理人胶质瘤U251细胞48 h后，MTT实验结果显示，IC50为20.05 μg/μl，龙葵碱具有显著抑制U251细胞增殖，并干扰U251细胞迁移和侵袭的能力；龙葵碱可使凋亡蛋白Bax表达增加，Bcl-2表达降低，Bcl-2/Bax值降低，从而引起细胞凋亡。

5 苦参碱

苦参碱（matrine）是广泛存在于豆科植物苦参、苦豆子及广豆根等中草药中的一种四环喹诺里西啶类生物碱，其化学式为C15H24N20[22-23]。Ma等[24]研究显示，苦参碱作用于人类胰腺HPAC 细胞48 h后，细胞中MMP1～MM9表达下降，HPAC发生自噬和凋亡现象。

王怡楠等[25]研究发现，苦参碱-氧化苦参总浓度为400～1200 μg/ml时对肝癌HepG-2细胞的抑制率为51.68 %，HE染色观察到细胞体积变小、细胞核深染、胞质凝集、颜色变深；苦参碱-氧化苦参碱联合组乳酸含量、ATP含量降低明显，证明苦参碱与氧化苦参碱联合用药对肝癌HepG-2细胞能量代谢有一定影响。

An等[26]用苦参碱体外处理非小细胞性肺癌A549细胞，发现低、中剂量对肿瘤细胞无抑制作用，高浓度显示较强的抑制作用，透射电镜观察到细胞多数处于中期凋亡状态，个别处于晚期凋亡状态，细胞形态不规则，细胞核轮廓不明显。苦参碱抗肿瘤的作用机制体现在抑制肿瘤细胞的增殖、诱导肿瘤细胞分化和程序性死亡、抑制肿瘤细胞侵袭转移、逆转肿瘤细胞多药耐药性等多个方面[27]。

6 小檗碱

小檗碱为小檗科植物的主要活性成分，属于异喹啉类生物碱，分子式C20H18O4N[28]，又称黄连素、黄连碱。Kim等[29]体外实验表明，小檗碱能抑制乳腺癌细胞的增殖。曾智豪等[30]研究盐酸小檗碱对人乳腺癌细胞系 MCF-7 裸鼠肿瘤的作用，发现当给药浓度为25 mg/kg时肿瘤抑制率达最大，鼠瘤体积最小。

Murthy等[31]研究表明，小檗碱通过影响肿瘤细胞中 p21 蛋白的含量，影响癌基因表达，阻滞肿瘤细胞于 G2/M 期，达到抗肿瘤作用。值得注意的是，由于其化学结构的特殊，导致进入肠道后，水解迅速，吸收效果差，在体内很难达到对肿瘤细胞有直接作用的血药浓度，使体内抗肿瘤效果没有体外明显。

小檗碱作用于人结肠癌细胞HCT-15后，观察发现细胞数量减少、间距增大、皱缩，IC50为50 μmol/L。使用0，50，100 μmol/L小檗碱分别处理细胞相同时间后，免疫印迹结果显示，小檗碱通过诱导HCT-15细胞发生自噬及影响相关凋亡蛋白的表达抑制细胞的增殖，主要作用机制为激活p38途径[32]。

7 长春碱类

长春碱（vinblastine，VBA）[33]是从长春花中分离出的一大类生物碱，近年，长春碱衍生物长春地辛（vindesine，VDS）和长春瑞宾（vinorelbine，NVB）成为高效抗肿瘤药物。大量报道证实了长春花生物碱是作用于细胞有丝分裂M期的特异性肿瘤化疗药物。

研究发现，癌症化疗失败的主要原因是多药耐药的产生，人abcb4基因与肿瘤耐药性关系密切[34]，0～4 μmol/L的VBA作用于受精后0.5～1 h的斑马鱼胚胎， 4 μmol/L组胚胎死亡率达93.35 %，IC50为3.08 μmol/L，使用斑马鱼复制多药耐药肿瘤模型，结果表明，VBA可增强斑马鱼胚胎的耐药性。

Aramvash等[35]发现，VDS与NVB主要与B微管蛋白特异性结合，从而使新的异二聚体无法与B微管蛋白结合，导致微管难以延长，VDS与NVB通常是治疗儿童急性淋巴白血病、急性粒细胞白血病的特效药，与顺铂、甲氨蝶呤联合治疗泌尿道上皮癌效果显著，毒副作用小。近年，VBA的 E 环和D 环的构效关系研究成为研究热点，顺式和反式6,6-DE环系化合物的合成，有效地增强了VBA的抗肿瘤活性，其D 环和E 环的结合位点、结合位点附近氨基酸的相互作用有望指导开发毒性更小、代谢更好、活性更高的VBA类似物[36-37]。

8 粉防己碱

粉防己碱（tetrandrine，Tet）为防己科植物石蟾蜍根的主要活性成分，为异喹啉类生物碱，又名汉防己甲素，分子式为 C38H42O6N2[38-39]。张静等[40]研究发现，Tet作用人视网膜母细胞瘤后，随着时间的增加，人视网膜母细胞瘤细胞凋亡率明显上升，48 h达峰值74.7 %；同时检测人视网膜母细胞瘤中ROS的含量，与作用时间成正相关，可见肿瘤细胞凋亡与ROS含量的增加有关。进一步研究发现，Tet通过抑制人视网膜母细胞瘤细胞PI3K/Akt信号通路引起细胞凋亡。Zhu等[41]研究发现Tet 可诱导胆囊癌细胞中相关蛋白的表达，从而促使肿瘤细胞凋亡。Tet也可激活骨肉瘤细胞中Caspase-3蛋白，诱导细胞凋亡[42]。

9 结语

多年来在植物中发现了多种抗肿瘤活性物质，其特点是作用广泛、选择性强、高效、特异性强、低毒。大量研究表明，生物碱类化合物可影响肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞分化和凋亡、干扰细胞周期的DNA合成阶段或有丝分裂阶段、抑制肿瘤耐药等，同时还可减低放化疗产生的不良反应，提高机体免疫功能等，具有广阔的开发前景。但目前的研究中没有确切指出生物碱抗肿瘤的作用机制，进一步探明生物碱的抗肿瘤机制，将为今后从天然药物中筛选更具针对性和有效性的抗肿瘤药物提供理论支持，对基因水平探讨其抗肿瘤机制具有较大的指导作用。