虫草素抗肿瘤作用的机制研究
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l24 广东化工 www.gdchem.com 2018年第9期 第45卷总第371期 虫草素抗肿瘤作用的机制研究 魏思亦,崔琳琳 ,王莹,姬素萍 (哈尔滨商业大学药学院,黑龙江哈尔滨150076)
Study on the Anti—tumor Mechanism of Cordyceps Wei Siyi,Cui Linlin ,Wang Ying,Ji Suping (Harbin University of Commerce College of Pharmacy,Harbin 1 50076,China) Abstract:Cordyceps(3’deoxy adenosine),alias cordycepin,has been more and more known for its many pharmacological and therapeutic significance in human health,including anti—inflammatory,antiviral,antitumor,immunomodulatory activity and SO on,and has a significant therapeutic effect on a variety of diseases especially malignant tumors.Cordycepin has broad spectrum pharmacological potential for immune,liver,kidney and cardiovascular system.Over the years. researchers have been studying the mechanism of COrdycepin anti—tumor,and more pharmacological activities have been found.The mechanism of anti—tumor has also become a research hotspot.In this paper.the anti—tumor mechanism ofcordycepin iS reviewed to provide a theoreticaI basis for clinicaI application Keywords:Cordyceps:pharmacology:mechanism:anti—tumor:e娟:ct 1虫草素简介 虫草素(3’一脱氧腺苷),又名虫草菌素,是腺苷的类似物。在 野生冬虫夏草中的含量很少.现在研究用的虫草素一般是从发酵 的蛹虫草中提取的。l951年,德国Cunningham等人从蛹虫草的 培养滤液中分离提纯得到一种晶体,命名虫草素【-]。是第一个从 真菌中分离出来的核苷类抗菌素_2],引起了国内外的高度重视。 l989年就有从蛹虫草菌丝中分离出虫草素的报告:美国SIGMA 公司也从蛹虫草中提取出了高纯度标准品。九十年代研究发现, 添加腺苷脱氨酶(ADA)抑*IJ ̄U对其抗肿瘤活性的表达起着重要作 用,解决了其在体内的快速代谢限的缺陷,对虫草索的研究从而 获得突破性进展。I997年美国NCI(国家癌症研究院)已把虫草素 引入l8种抗癌新药中进行开发与研究。2000年美国NCI研究人 员和美国Boston University(波士顿大学)医学院教授共同研究证 实虫草素对治疗白血病有很好疗效,已进入第三期临床实验【]】。 经过多年研究,证实了虫草素具有多种药理活性。虫草素的全部 药理作用并未完全阐明,目前已发现的虫草素药理活性如下:(1) 虫草素抗肿瘤作用[ 】;(2)虫草素抗病毒作用【 ];(3)虫草素抗炎作 用[ 】;(4)虫草素免疫调节作用【q】:(5)虫草素降血脂作用【lo_“1:(6) 虫草素其它作用【 一31:可以抗血凝形成血栓、抑制血管生长、抗 衰老。随着研究的深入,尽管虫草素体现了多重的药理作用,详 细探讨虫草素的抗肿瘤分子机制依然是临床应用的前提。 2抗肿瘤主要作用机制 最新的研究证明,虫草素对多种恶性肿瘤有着较强的抑制作 用,如口腔癌,肺癌,肝癌,乳腺癌等[141。目前研究人员将虫草 素的抗肿瘤机制总括为两种:直接作用与间接作用[15]。直接作用 是指虫草素中的抗肿瘤成分要通过干扰靶细胞的核酸、蛋白质的 核酸和葡萄糖的跨膜转运,从而直接抑制肿瘤细胞的增殖;间接 作用则是指虫草素中的抗肿瘤活性成分通过促进靶细胞的免疫细 胞增殖和分化进而增强免疫细胞的功能,经过宿主细胞发挥抗肿 瘤作用。 2.1抑制肿瘤细胞嘌呤的生物合成、DNA生物合成 查国内外文献可知,关于虫草素对影响肿瘤细胞DNA和 RNA生物合成的研讨较多。研究表明,插入法是虫草素与DNA 的作用模式之一,虫草素也可与DNA的磷酸基团连接发挥作用。 虫草素进入细胞后,可以抑制核苷和核苷酸的磷酸化,王多等[16】 研究证实虫草素在人体细胞中可转变为三磷酸虫草素——虫草素 的生物活性方式。三磷酸核糖焦磷酸激酶和虫草素影响5 .核糖焦 磷酸转移酶的活性,从而阻止嘌呤的生成,虫草素是腺苷类似物, 结构相似,可参与备细胞中的分子过程,因此可进而阻止肿瘤细 [收稿日期】2018.03.23 [基金项目]哈尔滨商业大学大学生创新创业训练计划项目(201710240020) 【作者简介]魏思亦(1997.),女,天津人,大学在读,专业药学。 为通讯作者。 胞DNA的生成[”】。同时Jagger认为虫草素含有一个游离的羟基, 该羟基可渗入肿瘤细胞,对DNA产生作用,进而抑制肿瘤细胞 DNA的生成。 2.2抑制肿瘤细胞RNA的生物合成 多聚腺苷酸化可能会阻止虫草素发挥抗肿瘤作用。Wu[ISl等关 于子宫颈癌通道(Hela)的研讨证实,无残缺的核糖体和核糖体前体 (45S)受到虫草素的影响,其程度明显降低,但对于RNA没有作 用,前体可能从l8S核糖体45S核糖体前体32S分解,但不是从 tRNA合成核糖体,是合成不增加,非多聚腺苷酸核内不均一、 RNA和多聚腺苷酸核内不均一。但胞质RNA合成没有增加。人 宫颈癌细胞(Hela)mRNA的转录对细胞质接受hnRNA没有影响但 受到虫草素的阻碍。经过对LI210细胞中核糖体RNA的探讨说 明,虫草素能克制VaR合成自条状RNAttg]。在RNA合成过程的 转录中,一些酶不能区分腺苷和虫草素,导致了3'-脱氧腺苷也就 是虫草素的引入,替代了正常核苷,阻拦了含氮碱基(A,G,C,u)的 进一步进入,导致转录的提早终止[201。 2_3诱导细胞凋亡和调控细胞周期 细胞凋亡是由基因控制的细胞自主有序的死亡。有细胞体积 缩小,脱离周围细胞,核质浓缩,核膜核仁破碎及其它多阶段的 生物化学变化,包括通过外来或固有线粒体途径的半胱天冬酶 (Caspases)的激活。目前研究已证实了虫草素可通过调节各种蛋白 质的表达从而诱导细胞凋亡。例如.Bc1.2家族兼有抗凋亡和促凋 亡成员。人结肠癌细胞系SW620和Sw480细胞增殖会因虫草素 浓度的增加而显著降低,同时虫草素会阻滞SW620和SW480细 胞G0/Gl期的细胞周期进程。通过增强JNK和p38激酶活性,增 加Bc1 2促凋亡分子的蛋白表达,可诱导SW620和Sw48O细胞 凋亡(Bc1.2)[21】 Julian等【 1发现在缺乏线粒体和caspase.3的激活 情况下虫草素通过钙依赖性通路诱导细胞凋亡。虫草素NF—KB信 号通路是导肿瘤细胞凋亡的信号通路,丝裂原活化蛋白激酶 (mitogen.activated protein kinase,MAPK)信号通路也是诱导肿瘤 细胞凋亡的信号通路。丁向萍等(23】报道可证实,人肝癌细胞 HepG.2中NF—KB P65蛋白的表达调控受到虫草素明显抑制。在 人口腔鳞癌细胞中,降低NF2kBp65及端粒酶的活性,可使虫草 素诱导OEC2M凋亡,促使HepG.2细胞凋亡【 】。除了参与细胞 凋亡外,虫草素也可以在某些检查点遏制细胞周期。细胞周期受 细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)和细胞周期蛋白调节,而环状依 赖性激酶抑¥1] ̄lJ(CDKls)又反过来调节CDKs。对人类口腔鳞状细 胞(OEC.MI)的细胞周期的实验研究证明虫草素用剂量依赖的方 式减少了Gl期的细胞的百分率,增加了G2M期和sub.G1期细 胞的百分率【 1。另有一项研究报道虫草素在人膀胱癌细胞系(5637
20l8年第9期 第45卷总第371期 广 东化工 www.gdchem.com l25 和T.24)的抗癌活性,通过抑制细胞周期蛋白B/CDC复合物,上 调P21WAFI的表达用以激活c—Jun氨基末端激酶(JNK)使细胞周 期停滞在G2/M期 。 3结论 综上,虫草素通过抑制嘌呤生物合成、DNA的生物合成、RNA 的生物合成、诱导细胞凋亡、调控细胞周期等方面完成抗肿瘤过 程,更完善的作用机制有待研究,本文为其临床应用前景提供基 础。 参考文献 【1]Cunningham K G,Manson W,Spring F S,et a1.Cordycepin,a metabolic product isolated from cultures of Cordyceps militaris(Linn.1 Link,Nature l66(42311 fl950)949. [2]Overgaard—Hansen K.The Inhibition of5-Phosphoribosyl一1一Pyrophosphate Formation by Cordycepin Triphosphate in Extracts of Ehrlich Ascites Tumor Cells.Biochim Biophys Acta,1964,80:504—7. 『3]Nakamura K,Shinozuka K,Yoshikawa N.Anticancer and antimetastatic effects ofcordycepin.an active component ofCordyceps sinensis.J Pharmaco1 Sci.2OI5,l27f11:53.56. f41Lee H H,Kim s O,Kin1 G Y,et aI.Involvement of autophagy in cordycepin.induced apoptosis in human prostate carcinoma LNCa P cells.Environ Toxicol Phar,20l4,38(1、:239—250. 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(本文文献格式:魏思亦,崔琳琳,王莹,等.虫草素抗肿瘤作用 的机制研究[J].广东化工,2018,45(9):124—125) (上接第146页) 过表面包覆,减小石墨的比表面积,减小形成SEI膜消耗掉的锂, 进而提高材料的首次库仑效率;通过表面包覆,减少石墨表面的 活性点,使表面性质均一,避免溶剂的共嵌入,减少不可逆损失 l-3无定形碳包覆 在石墨外包覆一层无定形碳制成“核一壳”结构的C/C复合材 料,使无定形碳与溶剂接触,避免溶剂与石墨的直接接触,阻止 因溶剂分子的共嵌入导致的石墨层状剥离现象,扩大了电解液的 选择范围,王国平等人将天然鳞片石墨制成球形石墨,在其表面 包覆一层纳米非石墨化碳材料制成具有核.壳结构的改性球形石 墨,改性后的球形石墨振实密度明显提升,且可逆容量提升至365 mAh·g- ,同时,首次库仑效率和循环稳定性也得到显著地提升。 现在世界面临两大能源挑战:一是将燃料转化为电来保证可 持续的能源;二是大力发展新能源汽车,用电动汽车代替燃油汽 车。而可持续能源会日趋波动更加需要合适的技术来储存能源, 进而满足可持续利用的电能补给,而电池,一种储能工具,越来 越被人们所重视。尽管近几年我们看到了可持续能源技术的飞速 革新与进步,例如,更先进的风力涡轮机、光热接收器、以及光 伏电池,但我国储能设备仍远远地落后。迅速推动可以长时间稳 定储存可持续能源、寿命长且无环境污染的电池发展成为现今电 池化学的一个重要挑战。 当今社会的另外一个重要需求是尽可能减少有限资源油在运 输上的使用。网此,政府、经济学领域的领导人、行业技术人员 以及汽车制造商均达成共识,电动汽车作为一种排放低、能源利 用多样化的环保节能交通工具,呈现出加速发展的趋势并且将对 于促进高科技的发展、新兴工业的发展以及经济的发展产生深远 的影响。燃料电池可以提供最高的能量密度。然而燃料电池在电 动汽车上的应用还不够成熟,其燃料气H2需要放置在高压罐里, 液态H 更需要低温才能保存,另外,在“H2”经济还没有形成规 模时,加氢站网络的建设不能达到很方便的成都,这无疑对氢动 力汽车的使用产生不利影响,这大大降低氢燃料电动汽车的推广 使用程度。并且,由于制造工艺及使用贵重西游金属作为催化剂 材料,其制造成本很高,不利于市场化。 参考文献 f11陆浩,刘柏男,等.锂离子电池负极材料产业化技术进展[J].储能科学 与技术,2016,5(2):109—1 19. f21张田丽,王春梅,宋子会.锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展 『J1.现代技术陶瓷,2014,5. f31吴宇平,万春荣,姜长印.锂离子电池负极材料的制各.用气相氧化法 改性天然石墨Ⅲ.电池,2000,30(4):143.146. 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