石蒜堿及其衍生物的藥理作用研究進展

果婷婷，王輝強，李玉環(huán)，于蓮

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石蒜堿及其衍生物的藥理作用研究進展

果婷婷，王輝強，李玉環(huán)，于蓮

154007 黑龍江，佳木斯大學(xué)藥學(xué)院藥學(xué)系（果婷婷、于蓮）；100050 北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所病毒室（王輝強、李玉環(huán)）

石蒜堿（lycorine）是存在于石蒜科植物石蒜鱗莖內(nèi)含量較高的異喹啉類生物堿，分子式為 C16H17NO4，相對分子量為 287.313，無色棱柱狀晶體，熔點 275 ~ 280 ℃，有右旋光性。近年來國內(nèi)外報道了很多石蒜堿衍生物（表 1），如鹽酸石蒜堿（lycorine hydrochloride）、二氫石蒜堿（dihydrolycorine）、偽石蒜堿（pseudolycorine）等。隨著研究的深入，石蒜堿及其衍生物的藥理作用研究有了很大進展，本文對此進行綜述。

1 抗腫瘤作用

根據(jù)文獻報道石蒜堿及其衍生物（鹽酸石蒜堿、偽石蒜堿、氧化石蒜堿）對白血?。↘562、HL-60、L-1210）、膀胱癌（T24）、前列腺癌（PC-3、DU145、LNCa P、22RV1、CRPC）、卵巢癌（Hey1B）、肺癌（A549、H460）、食管癌（Eca-109）、多發(fā)性骨髓瘤（KM3、ARH-77）、胃癌（hGCC）、肝癌（HCC）、腎癌（786-0）等惡性腫瘤均有不同程度的抑制作用[1-8]，其抗腫瘤機制包括：細胞周期阻滯、誘導(dǎo)細胞凋亡、誘導(dǎo)細胞自噬和抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移等。

1.1 細胞周期阻滯

細胞周期蛋白（cyclins）和細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）是調(diào)節(jié)細胞周期最為重要的兩類分子，可以調(diào)節(jié)細胞的增殖。p21 蛋白是CDK 抑制劑家族中的重要成員，通過抑制CDK 復(fù)合物的活性來調(diào)節(jié)細胞周期，從而抑制腫瘤細胞的增殖。鹽酸石蒜堿通過下調(diào) cyclin D3，上調(diào) p21 和CDK6，使 Hey1B 細胞周期阻滯在 G2/M 期，通過下調(diào) cyclin D1 使 Eca-109 細胞周期阻滯在 G1 期（圖 1）。石蒜堿通過上調(diào) p21，下調(diào) cyclinE-CDK2 或cyclin D1，使 HL-60、PU3和 DU145 細胞周期阻滯在 G2/M 期（圖 1）[9]。此外，石蒜堿阻滯KM3、ARH-77 和 K562 細胞周期在 G0/G1 的過程中 p21 表達量上升，下游 cyclin D1 表達量下降，并且在 K562 細胞中cyclinE-CDK2、CDK2 和 CDK4 表達量均下降（圖 1）。

1.2 誘導(dǎo)細胞凋亡

細胞凋亡是發(fā)生在多細胞生物體內(nèi)，以維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由特定基因調(diào)控的細胞自主有序的死亡[10-11]。細胞色素 C 建立起來的線粒體凋亡誘導(dǎo)通道（MAC）是細胞凋亡的關(guān)鍵步驟[12-13]。MAC 主要依賴于 Bcl-2 家族蛋白的調(diào)控，Bcl-2 家族的成員很多，包括促進細胞凋亡蛋白（Bax 和 Bak 等）、抑制細胞凋亡蛋白（Bcl-2 和 Bcl-xL 等）和直接作用并激活 Bax 或 Bak 的蛋白（Bid 和 Bad 等）[14-15]。研究發(fā)現(xiàn)石蒜堿及其衍生物（鹽酸石蒜堿）處理不同腫瘤細胞（HL-60、PC-3M、DU145、T24、KM3、A549、Eca-109和 786-0）后，主要通過上調(diào) p53 和 Bax，下調(diào) Bcl-2，誘導(dǎo) caspase-9、caspase-8、caspase-3 活化，從而誘導(dǎo)細胞凋亡，并且 Bax 與線粒體電壓依賴離子通道相互作用并增加其開放，降低了膜電位，導(dǎo)致細胞色素 C 釋放（圖 2）。此外，石蒜堿可能通過抑制 Survivin 的表達，增加細胞色素 C 的釋放而激活線粒體凋亡途徑（圖 2）。

表 1 石蒜堿及其衍生物化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖 1 石蒜堿及鹽酸石蒜堿阻滯細胞周期

圖 2 石蒜堿誘導(dǎo)細胞凋亡

1.3 誘導(dǎo)細胞自噬

自噬既是細胞的一種正常生理活動，也是細胞遭受各種刺激（缺氧、缺營養(yǎng)、微生物入侵等）時發(fā)生的應(yīng)激反應(yīng)[16]。自噬具有維持細胞調(diào)節(jié)和促進細胞生存的作用，但過度活躍的自噬可能引起細胞死亡。高遷移率族蛋白 1（HMGB1）是一種重要的自噬調(diào)節(jié)因子。HMGB1 的高表達與多發(fā)性骨髓瘤預(yù)后不良有關(guān)，在人骨髓 CD138+原代骨髓瘤細胞和多發(fā)性骨髓瘤細胞系中進一步證實了這種相關(guān)性。石蒜堿通過對 HMGB1 的蛋白酶降解抑制 MEK/ERK 的激活，從而降低 Bcl-2 的磷酸化，導(dǎo)致 Bcl-2 與 Beclin-1 結(jié)合[17]。此外，石蒜堿通過 TCRP1/Akt/mTOR 通路促進肝癌細胞（HCC）凋亡和自噬[18]。

1.4 抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移

腫瘤侵襲是惡性腫瘤細胞從其起源部位沿組織間隙向周圍正常組織擴張性增生的過程。腫瘤轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤細胞從原發(fā)部位，經(jīng)淋巴或血管等途徑，到達其他部位繼續(xù)生長的過程。腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移兩者相輔相成。

NF-κB 信號通路是目前研究較為透徹的細胞信號通路之一，幾乎參與了腫瘤發(fā)生的所有生理過程（細胞增殖、凋亡、血管生成等），已經(jīng)成為多種惡性腫瘤治療和靶點藥物研發(fā)的熱點[19]。石蒜堿抑制 NF-κB 信號通路關(guān)鍵蛋白 P-p65 和 P-IκBα，并且抑制 TNF-α 誘導(dǎo)的p65 核轉(zhuǎn)位。

Akt 和 Erk 1/2 信號通路的過度激活在許多腫瘤的血管形成、生長、侵襲和轉(zhuǎn)移過程中均有參與。鹽酸石蒜堿降低磷酸化 Akt 和 Erk l/2 酶活性，從而抑制黑色素瘤細胞主導(dǎo)的毛細樣小管及體內(nèi)腫瘤的血管形成。石蒜堿抑制乳腺癌細胞的遷移和侵襲是通過阻斷 Src/FAK 相關(guān)信號通路[20]。此外，石蒜堿通過 STAT 3 介導(dǎo) Twist 減少，而逆轉(zhuǎn)上皮細胞間質(zhì)化，這是石蒜堿抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的新機制。

總之，石蒜堿既可以通過不同的作用機制對一種腫瘤產(chǎn)生抗腫瘤作用，也可以通過一種機制對不同的腫瘤產(chǎn)生抗腫瘤作用。進一步深入地探究石蒜堿的抗腫瘤機制將更加深刻地揭示石蒜堿的抗腫瘤本質(zhì)。

2 抗病毒作用

根據(jù)文獻報道，石蒜堿對多種病毒存在很好的體外抑制作用，如 SARS 冠狀病毒（SARS-COV）[21]、登革熱病毒（DENV）[22]、黃熱病毒（YFV）[23]和禽流感病毒 H5N1[24]等，石蒜堿對這些病毒具有很強的體外抑制活性，使西尼羅河病毒（WNV）、YFV 和 DENV 的病毒效價下降 2 ~ 4 個數(shù)量級[25]。石蒜堿也對反轉(zhuǎn)錄病毒 HIV[26]和日本腦炎病毒[27]等有體外抑制活性，但選擇性指數(shù)較低。此外，石蒜堿通過干擾病毒 DNA 合成和抑制 DNA 聚合酶活性表現(xiàn)出較好的抗帶狀皰疹病毒（HSV-1）活性[28]，并且通過抑制 TNF-α 的產(chǎn)生抑制脊髓灰質(zhì)炎病毒（PV）復(fù)制[29]。

石蒜堿具有良好的體內(nèi)外抗腸道病毒 71 型的活性，選擇性指數(shù)（SI）> 100[30]。體外實驗證明，石蒜堿可以明顯改善 EV71 感染后小鼠的發(fā)病癥狀，提高小鼠的存活率。體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，石蒜堿對 EV71 病毒蛋白的 C 端蛋白合成抑制作用比 N 端蛋白的抑制作用更顯著，阻斷 EV71 病毒蛋白的合成，從而抑制 EV71 的復(fù)制。石蒜堿通過抑制Hsc70 在宿主細胞的表達從而抑制丙型肝炎病毒（HCV）的復(fù)制[31]。Hsc70 是 Hsp70 家族的成員，是一種含有 646 個氨基酸的細胞質(zhì)三磷酸腺苷結(jié)合蛋白。病毒學(xué)研究表明，Hsc70 可能在調(diào)控病毒粒衣殼組裝中發(fā)揮作用。當(dāng) Hsc70 下調(diào)時，病毒 RNA 的脫衣殼將被抑制，導(dǎo)致復(fù)制能力下降。Hsc70 可以被包裝進入 HCV 的病毒顆粒中，幫助病毒復(fù)制，石蒜堿治療后可以顯著下調(diào) HCV 感染的宿主細胞中 Hsc70 的水平，降低子代 HCV 病毒顆粒中的 Hsc70 水平，并因此在下一次感染周期中抑制 HCV 復(fù)制。

偽石蒜堿對于大鼠感染 Rauscher 病毒引起的白血病有較好的療效，也有抗日本乙型腦炎病毒作用。偽石蒜堿可以降低顱內(nèi)接種淋巴細胞絨毛腦膜炎病毒及腦心肌炎病毒的小鼠死亡率。

國內(nèi)外的研究表明石蒜堿及衍生物（偽石蒜堿）具有廣譜抗病毒活性，但對其抗病毒機制研究較少，進一步探究其抗病毒機制，對新的機制或靶點的發(fā)現(xiàn)及抗病毒藥物的研發(fā)具有重要意義。

3 抗炎作用

石蒜堿具有消炎、抗感染活性。已有研究表明石蒜堿對家兔甲醛性關(guān)節(jié)炎及大鼠蛋白性關(guān)節(jié)炎模型、角叉萊膠所致的大鼠足部水腫模型[32]和內(nèi)毒素休克模型[33]都有明確的防治作用。

石蒜堿抑制炎癥相關(guān)誘導(dǎo)酶的合成。研究發(fā)現(xiàn)，石蒜堿能夠顯著降低 LPS誘導(dǎo)的 RAW264.7 細胞內(nèi)環(huán)氧合酶（COX-2）的蛋白水平和一氧化氮合酶（iNOS）的蛋白水平及 mRNA 水平，但不影響 COX-2 的mRNA 水平[34]。石蒜堿抑制炎癥發(fā)生過程中多種炎癥介質(zhì)的釋放。研究發(fā)現(xiàn)，石蒜堿抑制被 LPS 激活的巨噬細胞產(chǎn)生 TNF-α[35]、一氧化氮[34]、前列腺素和IL-6[33]。

探究石蒜堿對 LPS 激活的多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的影響發(fā)現(xiàn)，石蒜堿特異性地抑制 LPS 誘導(dǎo)的 p38、STAT1 和 STAT3 的活化，但對 STAT1 和 STAT3 的本底蛋白無影響，不影響 JNK、ERK、IκB-α 和 IKK-α 的活化。這表明，石蒜堿抑制 LPS 激活的 MAPK 和 STATs 通路，不影響 NF-κB 信號通路[33]。

綜上所述，石蒜堿具有良好的抗炎作用，但目前其抗炎機制研究較少。深入研究石蒜堿抗炎機制，將更好地揭示石蒜堿的抗炎本質(zhì)。

4 其他作用

石蒜堿具有鎮(zhèn)痛、解熱、抗瘧疾、抑制乙酰膽堿酯酶（AChE）活性以及對已孕或經(jīng)產(chǎn)家兔和豚鼠子宮有興奮作用。石蒜堿通過擴張外周血管和抑制心臟對麻醉兔、貓、大鼠及犬均有降壓作用。此外，石蒜堿抑制動植物維生素 C 的合成，從而抑制植物的正常生長，是植物生長抑制劑[36]。

二氫石蒜堿具有抗阿米巴痢疾、改善小鼠缺氧所致記憶和學(xué)習(xí)障礙的作用[37]。此外，二氫石蒜堿通過阻斷外周 α、β 受體來保護腦缺血損傷和減弱腎上腺素的升壓作用，并且對乳鼠心肌細胞缺氧再給氧損傷和異丙腎上腺素所致小鼠心肌缺血具有保護作用[38-39]。

5 結(jié)語

石蒜科植物種類約有 20 多種，在我國有 16 種，石蒜堿等生物堿類化合物是其主要成分，是新藥研發(fā)中值得重視的資源。石蒜科植物的生物醫(yī)藥學(xué)研究在我國已有悠久的歷史，隨著科學(xué)的發(fā)展，石蒜堿及其衍生物的種類及藥理作用已逐漸豐富，但仍不夠完善，有待進一步研究。未來的研究應(yīng)充分發(fā)揮我國資源優(yōu)勢，繼續(xù)深入研究其藥理作用及作用機制，發(fā)揮其醫(yī)用價值，推動我國醫(yī)藥發(fā)展！

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于蓮，Email：jdyulian@163.com

2018-05-14

10.3969/j.issn.1673-713X.2018.05.014