愛芹* .中央民族大學(xué)中國少數(shù)民族傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)國家民委-教育部重點實驗室，北京 0008；.中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京 0008

文獻綜述

醉馬草活性成分苦馬豆素抗腫瘤作用研究概況

張蕾1金靖2王嫚1張愛芹2*申剛義1
1.中央民族大學(xué)中國少數(shù)民族傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)國家民委-教育部重點實驗室，北京 100081；2.中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京 100081

醉馬草中的主要活性成分-苦馬豆素有抗腫瘤作用，文章對其機制研究現(xiàn)狀進行綜述和評論。筆者介紹了醉馬草的物質(zhì)基礎(chǔ)和其主要活性成分苦馬豆素的生化性質(zhì)，論述了苦馬豆素的抗腫瘤作用與臨床應(yīng)用，并對醉馬草的發(fā)展前景進行展望，以期為該藥的進一步研究提供參考。

醉馬草；苦馬豆素；抗癌

醉馬草[Achnatheruminebrians(Hance Keng)]為禾本科芨芨草屬植物，廣泛分布于我國內(nèi)蒙古、陜西、甘肅、寧夏、青海和新疆等地。因其耐寒抗旱，適應(yīng)環(huán)境能力強，加之近年西北地區(qū)過度放牧草原退化，致使醉馬草肆意蔓延，嚴重危害當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，故亦俗稱“瘋草”。醉馬草具有毒性，可導(dǎo)致馬屬食草動物中毒死亡[1]。據(jù)西藏阿里地區(qū)行政公署統(tǒng)計[2]，僅2003～2005年區(qū)間，因醉馬草導(dǎo)致牲畜流產(chǎn)死亡造成的直接損失就高達1.2億元，嚴重阻礙了畜牧業(yè)的發(fā)展。與此對應(yīng)的是，傳統(tǒng)民族醫(yī)學(xué)理論認為醉馬草是一種重要的藥用植物。如哈薩克醫(yī)認為醉馬草具有消腫止痛、清熱解毒等功效，是其常用藥材?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，醉馬草中的有毒成分主要來自吲哚茲定類生物堿-苦馬豆素和一些內(nèi)生菌。特別是目前研究顯示，苦馬豆素能有效抑制腫瘤細胞的生長，有優(yōu)良的抗腫瘤效能，對肺癌、肝癌等作用尤其明顯[3-4]，是一種潛在的新藥前體。因此，醉馬草具有一定的開發(fā)前景。

筆者主要對醉馬草中的主要活性成分-苦馬豆素抗腫瘤作用機制的最新研究成果進行綜述，以期為進一步研究開發(fā)醉馬草的藥用價值參考，實現(xiàn)“變害為寶”。

1 基源考證及物質(zhì)基礎(chǔ)

1.1 基源考證 1922 年，Hitchcock[5]最早記載了醉馬草的毒性，并將其正式列入有毒植物。我國關(guān)于醉馬草毒性的記錄見于 1946 年出版的《蘭州植物志》[6]。

1.2 物質(zhì)基礎(chǔ) 醉馬草化學(xué)成分包括黃酮類、三萜類、生物堿、甾體等。其中研究較多的是苦馬豆素、臭豆堿、黃華堿、N-甲基金雀花堿、鷹爪豆堿等生物堿。特別是醉馬草的毒性和抗腫瘤作用均與苦馬豆素密切相關(guān)。

苦馬豆素，又稱為吲哚茲定三醇[7]，分子式為C8H15NO3，分子量為173，熔點為144°～145°C。純品為白色針狀晶體，極性大，酸離解離常數(shù)為7.4?？囫R豆素易溶于水，可在動物腸道內(nèi)快速吸收。Colegote最早分離得到苦馬豆素[7]，發(fā)現(xiàn)其能抑制α-甘露糖苷酶活性，并特異性地抑制體內(nèi)α-甘露糖苷酶Ⅰ和高爾基體內(nèi)α-甘露糖苷酶Ⅱ。藥物化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)苦馬豆素陽離子和α-甘露糖陽離子的半椅式結(jié)構(gòu)在空間上相似，所以苦馬豆素對甘露糖苷酶高度親和?？囫R豆素代替甘露糖來和甘露糖酶作用，特異性地抑制α-甘露糖苷酶，阻止某些激素和受體等蛋白質(zhì)的糖基化作用。眾多研究表明[8-11]，苦馬豆素對大鼠、家兔、和田羊等動物體內(nèi)的α-甘露糖苷酶有抑制作用。

2 抗腫瘤作用及作用機制

有研究表明[12-13]，苦馬豆素對胃癌、肺癌 、肝癌、食道癌、乳腺癌、腸癌、宮頸癌等眾多腫瘤細胞作用明顯?？囫R豆素可以直接抑制腫瘤細胞的生長。Dennis等[14]對移植入外源性人HT29m直腸癌的無胸腺裸鼠進行藥物實驗，發(fā)現(xiàn)飲用苦馬豆素水溶液后，其體內(nèi)抑制腫瘤細胞生長率高達90%。張守信等[15-16]用苦馬豆素醇提取液對移植腫瘤37(S37)、腹水型肝癌(H22)和小鼠肉瘤180(S180)進行抑制性試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)瘤重抑制率分別為37.58%～64.93%、37.38%～51.02%和39.63%～39.88%。趙寶玉[17]、陳紹淑等[18]用不同濃度的苦馬豆素溶液培養(yǎng)食道癌Eca-109細胞，結(jié)果顯示抑制濃度(IC50)小于2.5 mg/L，抑制效果非常明顯。

苦馬豆素可抑制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移。苦馬豆素陽離子與甘露糖競爭性抑制α-甘露糖苷酶的活性，干擾糖蛋白的生物合成與水解，從而導(dǎo)致低聚糖代謝異常和N-糖基化途徑受阻[19]。劉巍等[20]對S180荷瘤小鼠進行免疫增強實驗，結(jié)果表明苦馬豆素能明顯促進荷瘤小鼠免疫器官的生長、增強淋巴細胞轉(zhuǎn)化能力及提高單核巨噬細胞的吞噬功能。楊鳴琦等[21]研究苦馬豆素對巨噬細胞的作用。結(jié)果表明，苦馬豆素能夠迅速刺激并快速激活機體內(nèi)的巨噬細胞，使其發(fā)揮免疫功能。張黎等[22]發(fā)現(xiàn)苦馬豆素能夠提高患腫瘤癥的動物機體T淋巴細胞活性，促進機體T淋巴細胞識別癌細胞的特異性抗原，從而殺死腫瘤細胞。張建軍等[23]發(fā)現(xiàn)低劑量苦馬豆素能促進小鼠T淋巴細胞增殖；中劑量和高劑量短時間內(nèi)對T淋巴細胞的增殖也有促進作用，長時間會嚴重抑制其增殖。分子水平顯示，苦馬豆素可通過阻止參與胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)水解的基因編碼蛋白的表達，抑制腫瘤細胞向胞外基質(zhì)浸潤。Korczak等[24]把苦馬豆素與鼠乳腺癌細胞共同培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞內(nèi)TIMP轉(zhuǎn)錄增加，膠原酶活性減弱，最終阻止了體內(nèi)腫瘤細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移。

苦馬豆素能夠控制細胞自我凋亡基因誘導(dǎo)腫瘤細胞的自我凋亡。孫紀元等[3]發(fā)現(xiàn)苦馬豆素抑制胃癌細胞p53蛋白基因的表達的同時可增加wtp53蛋白基因的表達，阻礙腫瘤細胞周期，從而促進腫瘤細胞發(fā)生自我凋亡。楊慈清等[25]發(fā)現(xiàn)苦馬豆素可調(diào)節(jié)Bcl-2/Bax蛋白表達水平的比例，能誘導(dǎo)細胞凋亡從而抑制細胞增殖，對小鼠肝癌Hepa1-6細胞具有生長抑制作用。李莎等[26]把苦馬豆素處理的細胞熒光染色，觀察到細胞有不同程度的凋亡特征。其作用機制是苦馬豆素通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)Bax的mRNA和蛋白質(zhì)表達水平上升，XIAP的mRNA和蛋白質(zhì)表達水平下降，并經(jīng)線粒體信號途徑誘導(dǎo)Hep-2細胞凋亡。馬烽[27]以大鼠BRL-3A細胞系為研究對象,發(fā)現(xiàn)死亡受體通路和線粒體通路共同參與苦馬豆素誘導(dǎo)BRL-3A的細胞凋亡。李兆才[28]以人肺癌A549細胞和食管癌Eca-109細胞為研究對象，并復(fù)制了A549細胞Eca-109細胞裸鼠移植瘤模型。結(jié)果表明，苦馬豆素通過激活細胞線粒體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘導(dǎo)A549細胞和Eca-109細胞發(fā)生凋亡,從而抑制其在體內(nèi)外生長。

苦馬豆素還可通過改變Ca2+濃度來誘導(dǎo)腫瘤細胞的自我凋亡。細胞死亡的最終通路之一是細胞內(nèi)Ca2+超載。孫紀元等[4]通過激光共聚焦檢測經(jīng)苦馬豆素處理過的腫瘤細胞，還發(fā)現(xiàn)其胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高。流式細胞儀對細胞周期和細胞凋亡檢測分析表明，在凋亡細胞中最早可檢測到Ca2+載體的變化，而Ca2+可直接活化DNA內(nèi)切酶，從而誘導(dǎo)SGC-7901細胞發(fā)生自我凋亡?？囫R豆素誘導(dǎo)細胞凋亡的機制可能與Ca2+過載和凋亡相關(guān)基因表達有關(guān)[29]。王宏偉等[30]發(fā)現(xiàn)苦馬豆素可誘導(dǎo)SGC-7901、MKN-45細胞凋亡，凋亡率分別為40.94%和43.21%，其原因可能與上調(diào)pten和下調(diào)survivin mRNA的表達有關(guān)。

3 臨床應(yīng)用

Goss等[31]將苦馬豆素用于腫瘤患者的第Ⅰ臨床階段試驗：給19例晚期惡性腫瘤患者靜脈注射苦馬豆素，劑量從50μg/(kg·d)到550μg/(kg·d)，每天增加100μg/(kg·d)，連續(xù)5d，間隔28d重復(fù)給藥。實驗結(jié)果表明，只要患者的肝臟功能健全，對苦馬豆素有良好的耐受性。1例頭頸癌的患者用藥后6周內(nèi)腫瘤縮小50%以上；兩例患有淋巴管炎性癌的患者在治療1周內(nèi)，咳嗽和呼吸癥狀明顯改善。

國內(nèi)第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院以苦馬豆素為原料制成抗腫瘤新藥“棘豆扶正膠囊”。臨床治療報告顯示，該藥對270例肺癌、肝癌、食道癌、乳腺癌、腸癌、宮頸癌等重病患者均起到了良好療效[32]。

4 小結(jié)與展望

醉馬草既是一種牲畜中毒的草原雜草，也是一種傳統(tǒng)的民族藥用植物。抑其弊，用其利。相信隨著相關(guān)研究的不斷深入，醉馬草作為新型抗癌藥物的重要性將會逐漸顯現(xiàn)出來，從醉馬草中高效地提取苦馬豆素以及在醉馬草中尋找苦馬豆素類似物將會成為醉馬草研究的熱點。這不但會實現(xiàn)醉馬草“變害為寶”，而且將為新型的抗腫瘤活性成分的篩選提供新源泉。

[1]何明海.放牧綿羊醉馬草中毒調(diào)查[J].青海畜牧獸醫(yī)雜志,2001(1):27-29.

[2]趙寶玉,王保海,莫重輝,等.西藏阿里地區(qū)牲畜醉馬草中毒災(zāi)害調(diào)查及其綜合利用[C].中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集,2009:353-359.

[3]孫紀元,朱妙章,王四旺.苦馬豆素誘導(dǎo)人胃癌細胞SGC-7901凋亡作用機制的實驗研究[J].中國新藥雜志,2006,15(3):197-201.

[4]孫紀元,朱妙章,王四旺.苦馬豆素對肝癌細胞在體內(nèi)外生長的抑制作用[J].華西藥學(xué)雜志,2006,21(3):221-224.

[5]Hitchcock,A.C..A textbook of grasses[M].The Macmillan Compnp，1922：200.

[6]張偉.醉馬草有毒成分的提取研究[D].烏魯木齊：新疆大學(xué),2006:1-2.

[7]SM Colegate, PR Dorling, CR Huxtable. A spectroscopic investigation of swainsonine: an α-mannosidase inhibitor isolated from swainsona canescens[J].Australian Journal of Chemistry,1979,32(10):2257-2264.

[8]王帥,賈琦珍,鄧利,等.小花棘豆中毒對大鼠α-甘露糖苷酶的影響[J].東北農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,41(1):95-99.

[9]王帥,陳根元,賈琦珍,等.小花棘豆中毒對和田羊腦組織α-甘露糖苷酶的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2016,38(1):146-151.

[10]王帥,賈琦珍,鄧利,等.小花棘豆中毒對家兔卵巢α-甘露糖苷酶的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2015,28(6):2793-2797.

[11]賈琦珍,王帥,張玲,等.小花棘豆中毒對家兔腦組織α-甘露糖苷酶的影響[J].塔里木大學(xué)學(xué)報,2015,27(1):18-23.

[12]劉炳亞,林言箴,尹浩然,等.苦馬豆素抑制胃癌生長及轉(zhuǎn)移的實驗研究[J].中華腫瘤雜志,1998,5(20):168-169.

[13]郝寶成,梁劍平,楊賢鵬,等.“瘋草”中苦馬豆素解毒機制及抗腫瘤應(yīng)用作用研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(5):2664-2665.

[14]蘭州醫(yī)學(xué)院藥理教研組.數(shù)種甘肅中草藥對動物移植性腫瘤作用的初步觀察[M].蘭州:蘭州醫(yī)學(xué)院，1979：66-67.

[15]張守信,曹光榮,李紹君,等.黃花棘豆提取物對小白鼠肉瘤的抑制試驗[J].中國獸醫(yī)科技,1991,21(2): 32-33.

[16]張守信,曹光榮,李紹君,等.甘肅棘豆醇提物對小鼠移植性腫瘤S37、H22的抑制試驗[J].畜牧獸醫(yī)雜志, 1992(2):13-15.

[17]趙寶玉,陳紹淑,莫重輝,等.苦馬豆素的提取分離及其抗腫瘤活性研究[J].毒理學(xué)雜志,2005,19(3):252.

[18]陳紹淑,趙寶玉,莫重輝,等.苦馬豆素對人食道癌Eca-109細胞體外生長的抑制實驗[J].動物醫(yī)學(xué)進展,2003,24(3):91-92.

[19]高新磊,韓冰,趙萌莉,等.瘋草及毒性成分研究進展[J].草業(yè)學(xué)報,2011,20(3):279-286.

[20]劉巍,張曉彬,李雅,等.苦馬豆素的抑瘤和免疫增強作用[J].西北藥學(xué)雜志,2006,12(6):258-260.

[21]楊鳴琦,張黎,周宏超,等.豆類絲核菌次級代謝產(chǎn)物的抑瘤作用及其對荷瘤小鼠巨噬細胞活性的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報,2003,31(增):55-58.

[22]張黎,楊鳴琦,黃增榮,等.豆類絲核菌次級代謝產(chǎn)物對荷瘤小鼠T淋巴細胞活性的影響[J].軍醫(yī)進修學(xué)院學(xué)報,2004,25(2):103-104.

[23]張建軍,韓敏,白穎,等.小花棘豆中生物堿對小鼠U淋巴細胞的影響[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2016(02):184-187.

[24]Seftor RE, Seftor EA, Grimes WJ, et al. Human melanoma cell invasion is inhibited in vitro by swainsonine and deoxymannojirimycin with a concomitant decrease in collagenase IV expression[J].Melanoma Res,1991(1):43-54.

[25]楊慈清,李小英,劉麗君,等.苦馬豆素對小鼠肝癌Hepal-6細胞體外生長的抑制作用[J].華西藥學(xué)雜志,2011,46(12):38-41.

[26]李莎,張思楠,楊軍,等. 苦馬豆素誘導(dǎo)人喉癌Hep-2細胞凋亡研究[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2016,28(12):1384-138.

[27]馬烽. 苦馬豆素誘導(dǎo)大鼠BRL-3A細胞凋亡機理的研究[D].陜西:西北農(nóng)林科技大學(xué),2015.

[28]李兆才. 苦馬豆素誘導(dǎo)A549細胞和Eca-109細胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路研究[D].陜西:西北農(nóng)林科技大學(xué),2012.

[29]J.-Y. Sun, M.-Z. Zhu, S.-W. Wang, et al. Inhibition of the growth of human gastric carcinoma in vivo and in vitro by swainsonine. [J]. Phytomedicine, 2007,14(5):353-359.

[30]王宏偉,程小麗,許雅清,等.苦馬豆素對胃癌細胞中pten和survivin mRNA表達的影響[J].西部中醫(yī)藥,2015,28(12):25-29.

[31]PE Goss, J. Baptiste, B. Fernandes.et al. A phase I study of swainsonine in patients with advanced malignancies[J]. Cancer Research,1994,54(6):1450-1457.

[32]路浩,王建軍,孫莉莎,等.苦馬豆素抗腫瘤作用研究進展[J].動物醫(yī)學(xué)進展, 2009,30(9):87-90.

RecentAdvancementsonAnti-cancerMechanismofSwainsonineinAchnatheruminebrians

ZHANG Lei1JIN Jing2WANG Man1ZHANG Aiqin2*SHEN Gangyi2

1.Key Laboratory of Chinese Minority Traditional Medicine, State Ethnic Affairs Commission and Ministry of Education of China, Minzu University of China, Beijing 100081, China；2.College of Life and Ennvironmental Science, Minzu University of China, Beijing 100081, China

This article mainly reviewed the anti-cancer mechanisms of swainsonine inAchnatheruminebrians, which is one of traditional grasses. The basic substances ofAchnatheruminebriansand the biochemical properties of swainsonine were introduced briefly. In addition to the most kind of components inAchnatheruminebrians, the anti-cancer action mechanisms of swainsonine were reviewed in detail. The effective components of clinical application were introduced and the future research trends prospected finally.

Achnatheruminebrians; Swainsonine; Anti-cancer

R285

A

1007-8517(2017)17-0025-03

2017-07-10 編輯：陶希睿)

國家自然科學(xué)基金項目(81573834)、中央民族大學(xué)雙一流學(xué)科建設(shè)項目(YLDX01013)資助。

張蕾(1992-)，女，蒙古族，碩士研究生在讀，研究方向為民族藥物創(chuàng)新方法研究。E-mail:xiaoleiw1992@126.com

張愛芹(1979-)，女，漢族，講師，博士研究生，研究方向為民族生態(tài)學(xué)。E-mail:zhangaiqin582@163.com