网站主页 > 1-乙烯基-1-甲基-2,4-二(丙-1-烯-2-基)环己烷 > 新闻专题 > 榄香烯的作用机理

榄香烯的作用机理

发布日期:2019/2/11 11:16:52

背景及概述[1][2]

根据中国市场调查中心的数据显示,在众多抗肿瘤药中,植物类抗肿瘤药的用药份额一直处于各类抗肿瘤药之首,最新数据显示,2010年其市场份额已增长到37.14%,发掘和利用天然药物的抗肿瘤活性成分成为当前抗肿瘤药物研究的热点。榄香烯是从中药姜科植物浙八味温郁金(莪术)中提取分离的倍半萜烯类化合物,主要成分为β-榄香烯,具有抗瘤谱较广,疗效确切,毒副作用轻微等优点。榄香烯的抗癌活性在20世纪80年代首次被中国研究者发现,它是一个不含环氧、硝基、蒽环、苯环等毒性基团的抗癌植物药,对人体肺癌、肝癌、脑瘤、鼻咽癌、食管癌、胃癌、宫颈癌、卵巢癌、白血病、乳腺癌、膀胱癌、骨转移癌等多种癌细胞都具有显著的抑杀作用,与紫杉醇等药物相比,过敏反应、消化道反应较为轻微,且未发现明显的骨髓抑制、心肝肾损害、神经毒性及胃肠道毒性等不良反应。此外,榄香烯还可以预防和逆转铂类、5-FU、紫杉醇以及分子靶向药的耐药性。但是,榄香烯半萜化合物的性质(只含有碳、氢两种元素)导致其水溶性很低,不易被人体所吸收,目前仅以榄香烯脂质体、榄香烯乳用于临床。为此人们开始对榄香烯的结构进行改造,在不破坏β-榄香烯基础骨架结构及其双键的前提下,引入羟基、氨基等亲水性基团,以期提高它的水溶性。β-榄香烯的结构修饰研究从20世纪70年代开始,发展至今,已知合成的β-榄香烯衍生物的数目已有150余种,涉及到含硫、含氮、醇类、醚类、酯类、糖苷等几个大类。

临床应用[3]

榄香烯被作为国家二类抗癌新药。但是由于该原料药生产的制剂含有一定量的杂质成份,有不少副作用,其应用范围受到了一定的局限。于是,人们又继续进行研究,得知具有抗肿瘤、能杀伤癌细胞的主要有效成份是其中的β-榄香烯,因而β-榄香烯被作为国家一类新药,它以明显的抗癌效果和较低的毒副作用已被广泛认可。临床上对癌性胸、腹水及某些恶性实体瘤有一定疗效。本品与放化疗同步治疗,可增强疗效,可用于介入、腔内化疗及癌性胸腹水的辅助治疗。

作用机理[1]

抗肿瘤药物榄香烯乳能延长患者生存期,减轻患者的病痛,提高患者生活质量,β-榄香烯为其主要成分,因此研究β-榄香烯的抗肿瘤机制具有现实意义。近30年来,人们一直致力于β-榄香烯抗癌活性的研究,相继发现了许多的作用通路、靶点以及相关基因,主要包括诱导癌细胞凋亡、抑制癌细胞增殖和生长、抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭、抑制肿瘤血管生成、逆转耐药及增敏、诱导细胞保护性自噬等。

1.诱导细胞凋亡

细胞凋亡是一个由基因调控的主动而有序的细胞自我消亡过程,根据诱导细胞凋亡的因素进行分类,又可分为以下几类:

1)阻滞细胞周期:细胞周期是细胞进行自我增殖的过程,阻断肿瘤细胞的细胞周期能够抑制肿瘤细胞的增殖和生长。用β-榄香烯处理胶质母细胞瘤细胞系,结果导致p38MAPK磷酸化,细胞周期阻滞于G0/G1期,细胞增殖作用被抑制;抑制p38MAPK使β-榄香烯调解的抗增殖作用减弱。β-榄香烯对细胞凋亡具有促进作用,β-榄香烯能诱导HepG2细胞的细胞周期阻滞在G2/M期。β-榄香烯注射液能诱导细胞发生S期阻滞,并在MRNA和蛋白质水平上下调α-微管蛋白,抑制微管的聚合。

2)调控基因的表达:研究发现,β-榄香烯促进人胶质瘤细胞凋亡与生存素自身的下调以及生存素与乙肝病毒X蛋白结合的相互作用有关。β-榄香烯确实下调了肿瘤细胞中SuRviviN、bcl-x1和MtA-1的表达。β-榄香烯使肺癌细胞中bcl-2的表达降低,BAx的表达增加,并引起DNA修复酶裂解。β-榄香烯处理后肺癌A549细胞中抗凋亡基因bcl-2和bcl-x的表达水平减弱。榄香烯能抑制bcl-2在腹水型肝癌细胞系HcA-F25/CL-16A3中的表达。

3)影响酶的活性

拓扑异构酶I(TOPOI)和拓扑异构酶IIα(TOPOIIα)在DNA复制、转录过程中发挥着重要作用,它们主要通过两个连续的转酯化反应,断开或链接DNA主链的磷酸二酯键,介导DNA单链或双链的瞬时断裂和再连接,使DNA的拓扑结构发生变化。因此,抑制TOPOI和TOPOIIα的活性能够抑制肿瘤细胞的增殖。研究结果表明β-榄香烯以剂量和时间依赖性方式显著抑制了HepG-2细胞的增殖,诱导了肿瘤细胞的S期阻滞和凋亡,并下调了TOPOI和TOPOIIα蛋白的表达。β-榄香烯诱导A2780和A2780/CP细胞发生持续的G2/M 期阻滞,这是由细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶表达的改变介导的。

2.抑制肿瘤细胞迁移和侵袭

研究结果显示,β-榄香烯抑制细胞增殖、促进细胞凋亡,削弱胶质母细胞瘤的侵袭力,并抑制动物移植瘤的生长。实验中发现,干细胞标志物CD133和-ATP结合盒家族G2成员以及间质细胞标记物N-钙黏着蛋白和β-联蛋白的表达水平显著下调,而体内外分化相关因子胶质纤维酸性蛋白、NotCH1、音猬因子以及上皮标志物E-钙黏着蛋白的表达水平均上调。β-榄香烯通过下调uPA,uPAR,MMP-2和MMP-9的表达来抑制肿瘤的生长。

3.抑制肿瘤血管生成

实验结果表明,β-榄香烯能以剂量依赖性方式有效抑制CD44阳性胃癌干细胞样细胞(GCSCS)生存力,减弱这些细胞的血管生成能力。β-榄香烯可直接干扰血管内皮细胞的增殖及细胞周期,阻滞细胞从G1期进入S期及G2期,并降低其成血管能力。β-榄香烯可以促进体外培养的血管内皮细胞凋亡,抑制血管内皮细胞的成血管能力,使血管内皮细胞在MAtRIGel胶中形成的管腔数目减少,同时能够抑制血管内皮细胞中基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9的活性。

4.逆转耐药及增敏作用

榄香烯对A549细胞具有放射增敏作用,其分子作用机制可能与DNA-PKCS基因表达的下调有关。β-榄香烯通过线粒体介导的内源性凋亡途径使非小细胞肺癌细胞对顺铂敏感性增强,此途径涉及BCl-2家族蛋白和凋亡抑制蛋白。β-榄香烯通过下调SuRvIvIN和HIF-1α增强肺腺癌细胞的放射敏感度。β-榄香烯与紫杉醇的联合治疗对卵巢癌和前列腺癌具有体外协同抗肿瘤活性,β-榄香烯显著增强了卵巢癌细胞对紫杉醇的敏感性,诱导细胞发生G2/M 期阻滞和细胞凋亡。β-榄香烯还可逆转肿瘤细胞的耐药性,增强药物的抗癌疗效。

5.诱导细胞的保护性自噬

许多研究表明,自噬现象抑制了β-榄香烯的抗肿瘤作用。β-榄香烯能通过诱导细胞凋亡显著抑制体外培养的乳腺癌细胞的生长,但同时也诱导了LC3-I到LC3-II的转化以及溶酶体的形成,这表明了自噬作用的激活。β-榄香烯抑制HepG-2细胞增殖的同时也诱导了细胞的保护性自噬而使细胞凋亡受抑制。当细胞自噬作用被羟化氯喹抑制时,榄香烯注射液的促凋亡作用增强。在β-榄香烯处理的细胞中观察到强大的自噬作用。β-榄香烯抑制了PI3K/AKt/MTOR/p70S6K1的活性,用小干扰RNA敲减苄氯素1基因,或与自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤或氯喹联合处理,显著提高了β-榄香烯的抗肿瘤作用。总的来说,β-榄香烯除了诱导细胞凋亡之外,还诱导了癌细胞的保护性自噬。抑制自噬作用可显著增强β-榄香烯对肿瘤细胞的细胞毒性。因而联合β-榄香烯与自噬抑制剂可能成为一种更好的肿瘤治疗选择。

注意事项[3]

高热患者、胸腹水合并感染的患者、妊娠 期及哺乳期妇女、血小板减少症或有进行性出血倾向者应慎用。部分患者初次用药后,可有轻微发热,多在38℃以下,于给药之前30min口服强的松或解热镇痛药可预防或减轻发热。本品腔内注射时可致少数患者疼痛,使用前应根据患者的具体情况使用局麻药,可减轻或缓解疼痛,使患者能够耐受。

用法用量[3]

注射液:5ml∶25mg。

静脉注射,1次0.4~0.6g,一日1次,2~3周为一疗程。

不良反应[3]

部分患者用药后可有静脉炎、发热、局部疼痛、过敏反应、轻度消化道反应。

制备 [2]

一种从温郁金中提取β-榄香烯抗癌原料药物的生产工 艺:

a.取温郁金的正根茎,采用水蒸汽蒸馏塔釜进行水蒸汽蒸馏得莪术挥发油;

b.取a步骤所得的莪术挥发油,采用G-排式同步精馏装置进行多排同步精馏,真空度为1~3mmHg,收集柱温为78~88℃时的馏份;

c.取b步骤收集到的馏份,加入一条精密分馏柱下的烧瓶内进行精密分馏,精密分馏柱内以2.5mm×2.5mm Q型不锈钢为填料,真空度为1~ 3mmHg,收集柱温为90-110℃时的馏份,得到β-榄香烯成份含量93%以上的抗癌原料药物。

主要参考资料

[1] 香烯抗肿瘤活性机理及其衍生物活性研究进展

[2] CN200510049615.4 从温郁金中提取β-榄香烯抗癌原料药物的生产工艺

[3] 北京地区医疗机构处方集·西药分册