冬凌草素的抗癌分子药理与临床应用策略
作者：林碧莲 杨得坡 胡海燕
单位：(中山大学生命科学学院药学系 广州 510275)
关键词：冬凌草素；抗癌
广东药学000404 摘要 冬凌草素是我国首先从民间草药冬凌草(Raddosia rubescens)发现的新结构化合物，是一个具有特效低毒的抗癌新药，尤其对食管癌和贲门癌有效。本文综述了近年来关于冬凌草素药理研究的最新成果，从分子药理学与肿瘤生物学角度探讨了该药物抗癌作用的分子机制、抗癌活性与化合物结构的关系，以及冬凌草素与化疗药物如博来霉素的协同增效作用。
1 冬凌草素的来源与化学结构
冬凌草素或冬凌草甲素(Oridonin，Rubescensine A或Isodonoi)系贝壳杉烯骨架四环二萜类化合物(图1)，化学名为Kaur-16-en-15-one，7，20-epoxy-1,6，14-tertrahydroxy-,(12，6b，7a，14R)-，为唇形科香茶菜属植物冬凌草[Raddosia rubescens (Hamsl.)Hara](叶)的主要抗癌活性成分。该植物广泛分布于我国河南、湖北、四川、贵州、陕西等中西部干旱或半干旱地区，其中以河南产质量最优[1]。冬凌草的发现与研究始用于河南民间治疗食管癌和贲门癌的历史与经验，该植物除含有冬凌草甲素外，还有冬凌草乙、丙、丁及戊素等类化合物[2]。另外，同科植物如延命草(R. Japonica)、大叶香条莱(R.macrophylla)和毛果香茶菜(Isodon trichocarpus)等也含有该功效成分。冬凌草素具有明显的抗癌、消炎、抗菌和中枢神经等多种药理作用[1]，临床试验证明该化合物具有独特而明显的抗癌效果，尤其对食管癌和贲门癌有特效，且无毒或弱毒，对人体重要脏器如骨髓、肝、肾等无明显损伤[3]。鉴于此，作者综述了近年来国际上关于冬凌草素药理研究的最新成果，从分子生物学/肿瘤生物学与现代药学角度探讨了该活性化合物的抗癌分子机理、构-效关系，以及冬凌草素与化疗药物合用时的治疗效果等，以期为促进冬凌草素的全面系统研究，发展中国自己的创新药物提供科学理论基础。
, 百拇医药
图1 冬凌草素(Oridonin)
2 冬凌草素抗癌活性的分子生物学与化学基础
2.1 对小鼠移植性肿瘤的抑制活性
实验瘤株包括了肉瘤180腹水型及实体型、艾氏腹水癌及实体型、肝癌腹水及实体型、网织细胞肉瘤(ARS)、脑瘤(B-22)、淋巴肉瘤1号腹水型(L1)及白血病L615。动物接种后，次日腹腔注射给药，每日一次，连用7～10 d，发现冬凌草素10 mg/kg.d，对S 180、艾氏腹水癌及肝癌腹水型有明显抑制活性，实验动物平均存活期分别延长了70%、>85%及>112%，瘤重抑制率40%、52%及37%，但该化合物对L615、L1及B-22没有明显活性[4]。
2.2 有效癌细胞系
根据体内或体外实验研究，冬凌草素对多种移植性小鼠肿瘤株和体外培养的人癌细胞如人体食道癌109细胞株、人体肝癌BEL-7402、人体食管鳞癌细胞株CaEs-17、肝癌及组织细胞肉瘤实体型、L1210、P388、艾氏腹水癌ECA、S180腹水型的平均抑瘤率为41%，其中，食管癌CaEs-17和胃腺癌MGC80-3最敏感，但冬凌草素并不是对所有的癌细胞系都有作用，如肺脉癌SPC-A-1和肺鳞癌LTEP-78等[8]。
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2.3 抗癌分子机理
冬凌草素能抑制DNA、RNA的合成，对于DNA合成期(S)、有丝分裂期(M)及DNA合成后期或分裂前期(G2)的细胞有杀伤作用，它可以延长细胞周期时间，其中对G2期的延缓更加明显，可引起细胞在G2期及M期的堆积。这种抑制在一定范围内，会随药物作用时间和浓度的增加而增强，与药物细胞DNA合成的抑制过程非常相似，说明冬凌草素抗癌活性的作用位点可能是核苷酸底物聚合形成DNA的过程[6]。研究也发现，如将酶与药物预保温，药物抑制率增加，但如将药物与DNA和底物核苷酸预保温，其抑制率不会改变，说明药物作用的靶子是酶，而不是DNA或核苷酸本身。在该实验体系中，如加入乙基马来酰亚胺，酶活性几乎完全停止，说明冬凌草素可能具有抑制DNA聚合酶α的活性[7]。
2.4 构-效关系
冬凌草素的活性中心是α-亚甲基环戊酮结构部分，若裂环或亚甲基饱和则活性消失[16]，6位碳原子上的羟基与15位碳原上的碳基之间形成氢键，使得17位碳原子极化带电荷，可与酶蛋白中的SH和NH基团发生作用，而SH基团是维持DNA聚合酶α活性所必需的结构部分，因此，冬凌草素是通过对DNA聚合酶SH基团的抑制而发挥作用的，抑制核苷酸底物聚合形成DNA，阻止癌细胞增殖扩散[17]。
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3 冬凌草素的临床应用策略
3.1 单独使用
冬凌草煎剂无论口服或注射均有抗肿瘤活性，单用冬凌草或冬凌草素制剂治疗食管癌的缓解率为8.1%，总有效率37.84%[8]，优于PYM(21%)，BLM(15%)，PEP(20%)，MMC(15～20%)，ADN(18%)，Vp-16(20%)，5-Fu(15%)，MTX(13%)及DDP(22%)等化疗药物，以及单味中药制剂如鸟骨藤、鸦胆子乳口服液、蟾皮制剂及山豆根等[9]。除此之外，单味冬凌草还可用于治疗如肝癌、胃腺癌、乳腺癌、胰腺癌和膀胱癌等[9]。
3.2 联合使用
冬凌草素与许多化疗药物联合使用有协同作用，具有增强疗效，减轻化疗不良反应，降低毒性等效果。冬凌草与博来霉素(BLM)A5合用，可明显增强抑制DNA合成的过程，对肿瘤的抑制也强于骨髓细胞DNA的抑制，而对RNA和蛋白质合成却没有影响[10]。博来霉素的抗癌作用与DNA断裂有关，它可与体内的Fe3+结合成Fe3+-BLM复合物，在NADPH-P-450还原酶作用下，还原为Fe2+-BLM，后者再与氧结合形成O2-Fe2+-BLM,继之裂解为O2(超氧化物阴离子自由基)，从而引起脂质过氧化和DNA的断裂与损伤[11]。冬凌草素与博来霉素合用对瘤细胞DNA合成的协同作用，究竟是对DNA模板的进一步损伤，还是干扰其合成代谢或两者皆存，这仍是一个谜。一般来讲，冬凌草素与主要作用于G2和M期细胞的化疗药物如平阳霉素、博莱霉素等合用，都可产生增效作用[12]。
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4 发展民族创新药物的一个突破口
随着国内对冬凌草或冬凌草素研究的不断深入，其使用范围不断扩大，该中药对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌等病原菌有较强杀灭作用，临床常用于急慢性咽炎、扁桃体炎、口腔炎等的治疗[13]。现代研究还发现该化合物或制剂具有持久而缓和的中枢抑制、降低血压、双向调节等作用，降压作用并不完全来自心肌β受体的阻断，可能还与阻断外周血管平滑肌突触前膜β受体，减少去甲肾上腺素的释放有关[14]。另外，冬凌草素还可降低肝微粒体细胞色素P-450含量，抑制苯巴比妥钠及强致癌物三氯联苯的诱导作用[15]。可以说，目前关于冬凌草素的研究还不够深入，与国家关于中药现代化的要求和中药走向国际还有一段路要走，因此，建议有关部门组织联合攻关，对该单体化合物的化学、药理、制剂、抗癌分子机制以及工业合成等方面进行系统研究，发展中国自己的国家一类新药或创新药物。
参考文献
, 百拇医药
1.张覃林.冬凌草抗肿瘤作用的研究近况.中华肿瘤杂志.1982，4(3)：322
2.李瑛，等.冬凌草甲素对体外无细胞DNA合成的影响.中国药理学报.1998，9(5)：465～467
3.河南省医药科学研究所药理药化组等.一种新的抗癌物质冬凌草素.科学通报.1978，23(1)：53
4.王绵英，等.冬凌草甲素对小鼠白血病L1210细胞动力学的影响.中国药理学报.1985，6(3)：195～198
5.李学汤，等.七种癌细胞系对冬凌草甲素敏感性比较.药学学报.1985，20(4)：243～246
6.陈绍棠，等.鲁山冬凌草治疗食管贲门癌80例疗效观察.中西医结合杂志.1988，8(1)：43～45
, 百拇医药
7.赵高贤.冬凌草药物膀胱热疗防治膀胱癌48例.临床医学.1994，14(2)：55～56
8.冯毓秀，等.冬凌草类中草药的鉴别研究.药物分析杂志.1987，7(4)：23～235
9.王瑞林.食管癌437例临床疗效观察.中西医结合杂志.1989，9(12)：74～73
10.寿马钢.冬凌草甲素与博来霉素A5联合应用对肿瘤和骨髓细胞DNA合成的影响，中国药理学报.1987，8(1)：83～86
11.王瑞林.冬凌草与化疗合用治疗食管癌增效作用的探讨.中华肿瘤杂志.1986，8(4)：291～298
12.阮书恒，等.VDP方案加冬凌草治疗食管鳞癌的疗效观察.河南中医.1989，7(2)：35～36
, 百拇医药
13.袁珂.冬凌草不同提取工艺的研究.中草药.1997，28(7)：405～407
14.李琦.冬凌草甲素对家兔血流动力学的影响及其机理研究.白求恩医科大学学报.1994，20(2)：128～129
15.李琦，等.冬凌草甲素对肾上腺受体及腺菡酸环化酶活性的影响.白求恩医科大学学报.1991，17(2)：152～154
16.Kelsen D. Chemotherapy of esophageal Cancer. Seminars in Oncology. 1984，11(2):159
17.Denizor F，et al. Rapid colorimetric assay for cell growth and survival:Modifications to the tetrazolium dye procedure giving improved sensitivity and reliability.J Immunol Mathod.1986，89:271～27
(收稿：2000-02-28), http://www.100md.com
单位：(中山大学生命科学学院药学系 广州 510275)
关键词：冬凌草素；抗癌
广东药学000404 摘要 冬凌草素是我国首先从民间草药冬凌草(Raddosia rubescens)发现的新结构化合物，是一个具有特效低毒的抗癌新药，尤其对食管癌和贲门癌有效。本文综述了近年来关于冬凌草素药理研究的最新成果，从分子药理学与肿瘤生物学角度探讨了该药物抗癌作用的分子机制、抗癌活性与化合物结构的关系，以及冬凌草素与化疗药物如博来霉素的协同增效作用。
1 冬凌草素的来源与化学结构
冬凌草素或冬凌草甲素(Oridonin，Rubescensine A或Isodonoi)系贝壳杉烯骨架四环二萜类化合物(图1)，化学名为Kaur-16-en-15-one，7，20-epoxy-1,6，14-tertrahydroxy-,(12，6b，7a，14R)-，为唇形科香茶菜属植物冬凌草[Raddosia rubescens (Hamsl.)Hara](叶)的主要抗癌活性成分。该植物广泛分布于我国河南、湖北、四川、贵州、陕西等中西部干旱或半干旱地区，其中以河南产质量最优[1]。冬凌草的发现与研究始用于河南民间治疗食管癌和贲门癌的历史与经验，该植物除含有冬凌草甲素外，还有冬凌草乙、丙、丁及戊素等类化合物[2]。另外，同科植物如延命草(R. Japonica)、大叶香条莱(R.macrophylla)和毛果香茶菜(Isodon trichocarpus)等也含有该功效成分。冬凌草素具有明显的抗癌、消炎、抗菌和中枢神经等多种药理作用[1]，临床试验证明该化合物具有独特而明显的抗癌效果，尤其对食管癌和贲门癌有特效，且无毒或弱毒，对人体重要脏器如骨髓、肝、肾等无明显损伤[3]。鉴于此，作者综述了近年来国际上关于冬凌草素药理研究的最新成果，从分子生物学/肿瘤生物学与现代药学角度探讨了该活性化合物的抗癌分子机理、构-效关系，以及冬凌草素与化疗药物合用时的治疗效果等，以期为促进冬凌草素的全面系统研究，发展中国自己的创新药物提供科学理论基础。
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图1 冬凌草素(Oridonin)
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实验瘤株包括了肉瘤180腹水型及实体型、艾氏腹水癌及实体型、肝癌腹水及实体型、网织细胞肉瘤(ARS)、脑瘤(B-22)、淋巴肉瘤1号腹水型(L1)及白血病L615。动物接种后，次日腹腔注射给药，每日一次，连用7～10 d，发现冬凌草素10 mg/kg.d，对S 180、艾氏腹水癌及肝癌腹水型有明显抑制活性，实验动物平均存活期分别延长了70%、>85%及>112%，瘤重抑制率40%、52%及37%，但该化合物对L615、L1及B-22没有明显活性[4]。
2.2 有效癌细胞系
根据体内或体外实验研究，冬凌草素对多种移植性小鼠肿瘤株和体外培养的人癌细胞如人体食道癌109细胞株、人体肝癌BEL-7402、人体食管鳞癌细胞株CaEs-17、肝癌及组织细胞肉瘤实体型、L1210、P388、艾氏腹水癌ECA、S180腹水型的平均抑瘤率为41%，其中，食管癌CaEs-17和胃腺癌MGC80-3最敏感，但冬凌草素并不是对所有的癌细胞系都有作用，如肺脉癌SPC-A-1和肺鳞癌LTEP-78等[8]。
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2.3 抗癌分子机理
冬凌草素能抑制DNA、RNA的合成，对于DNA合成期(S)、有丝分裂期(M)及DNA合成后期或分裂前期(G2)的细胞有杀伤作用，它可以延长细胞周期时间，其中对G2期的延缓更加明显，可引起细胞在G2期及M期的堆积。这种抑制在一定范围内，会随药物作用时间和浓度的增加而增强，与药物细胞DNA合成的抑制过程非常相似，说明冬凌草素抗癌活性的作用位点可能是核苷酸底物聚合形成DNA的过程[6]。研究也发现，如将酶与药物预保温，药物抑制率增加，但如将药物与DNA和底物核苷酸预保温，其抑制率不会改变，说明药物作用的靶子是酶，而不是DNA或核苷酸本身。在该实验体系中，如加入乙基马来酰亚胺，酶活性几乎完全停止，说明冬凌草素可能具有抑制DNA聚合酶α的活性[7]。
2.4 构-效关系
冬凌草素的活性中心是α-亚甲基环戊酮结构部分，若裂环或亚甲基饱和则活性消失[16]，6位碳原子上的羟基与15位碳原上的碳基之间形成氢键，使得17位碳原子极化带电荷，可与酶蛋白中的SH和NH基团发生作用，而SH基团是维持DNA聚合酶α活性所必需的结构部分，因此，冬凌草素是通过对DNA聚合酶SH基团的抑制而发挥作用的，抑制核苷酸底物聚合形成DNA，阻止癌细胞增殖扩散[17]。
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3 冬凌草素的临床应用策略
3.1 单独使用
冬凌草煎剂无论口服或注射均有抗肿瘤活性，单用冬凌草或冬凌草素制剂治疗食管癌的缓解率为8.1%，总有效率37.84%[8]，优于PYM(21%)，BLM(15%)，PEP(20%)，MMC(15～20%)，ADN(18%)，Vp-16(20%)，5-Fu(15%)，MTX(13%)及DDP(22%)等化疗药物，以及单味中药制剂如鸟骨藤、鸦胆子乳口服液、蟾皮制剂及山豆根等[9]。除此之外，单味冬凌草还可用于治疗如肝癌、胃腺癌、乳腺癌、胰腺癌和膀胱癌等[9]。
3.2 联合使用
冬凌草素与许多化疗药物联合使用有协同作用，具有增强疗效，减轻化疗不良反应，降低毒性等效果。冬凌草与博来霉素(BLM)A5合用，可明显增强抑制DNA合成的过程，对肿瘤的抑制也强于骨髓细胞DNA的抑制，而对RNA和蛋白质合成却没有影响[10]。博来霉素的抗癌作用与DNA断裂有关，它可与体内的Fe3+结合成Fe3+-BLM复合物，在NADPH-P-450还原酶作用下，还原为Fe2+-BLM，后者再与氧结合形成O2-Fe2+-BLM,继之裂解为O2(超氧化物阴离子自由基)，从而引起脂质过氧化和DNA的断裂与损伤[11]。冬凌草素与博来霉素合用对瘤细胞DNA合成的协同作用，究竟是对DNA模板的进一步损伤，还是干扰其合成代谢或两者皆存，这仍是一个谜。一般来讲，冬凌草素与主要作用于G2和M期细胞的化疗药物如平阳霉素、博莱霉素等合用，都可产生增效作用[12]。
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4 发展民族创新药物的一个突破口
随着国内对冬凌草或冬凌草素研究的不断深入，其使用范围不断扩大，该中药对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌等病原菌有较强杀灭作用，临床常用于急慢性咽炎、扁桃体炎、口腔炎等的治疗[13]。现代研究还发现该化合物或制剂具有持久而缓和的中枢抑制、降低血压、双向调节等作用，降压作用并不完全来自心肌β受体的阻断，可能还与阻断外周血管平滑肌突触前膜β受体，减少去甲肾上腺素的释放有关[14]。另外，冬凌草素还可降低肝微粒体细胞色素P-450含量，抑制苯巴比妥钠及强致癌物三氯联苯的诱导作用[15]。可以说，目前关于冬凌草素的研究还不够深入，与国家关于中药现代化的要求和中药走向国际还有一段路要走，因此，建议有关部门组织联合攻关，对该单体化合物的化学、药理、制剂、抗癌分子机制以及工业合成等方面进行系统研究，发展中国自己的国家一类新药或创新药物。
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(收稿：2000-02-28), http://www.100md.com