血根碱抗肿瘤作用研究进展

林 海，薛立群，杨 青

（湖南农业大学动物医学院，湖南长沙410128）

血根碱（C20H15O5N）是一种苯菲啶喹啉类生物碱，主要存在于罂粟科、蓝堇科及芸香科的植物中。研究发现血根碱具有抗菌、消炎镇痛、抗肿瘤及杀虫等作用，目前已在人医和兽医临床应用，在我国于2011年被批准为国家二类新兽药。血根碱作为饲料添加剂，在生猪的保健中也取得了良好效果。由于其药理作用多样，对于其具体的作用机制还有待深入了解。近年来对于血根碱抗肿瘤作用及抗肿瘤作用机制进行了广泛研究，本文就此进行了较全面综述。

1 血根碱促进细胞凋亡抑制癌症的作用

细胞凋亡是一种细胞死亡的自然生理过程，也是生物体在细胞水平上维持基因组稳定，防止肿瘤发生的有效控制途径之一。许多体外试验证明血根碱能通过诱导细胞凋亡而抑制不同来源的癌细胞生长，包括人鳞状细胞癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌和结肠癌等癌细胞，并对骨肉瘤（一种原发性的恶性骨肿瘤）也有抑制作用。

Ahmad N 等［1］研究表明，血根碱诱导鳞状细胞癌的凋亡而影响癌细胞生长，正常细胞对血根碱的敏感性没有相应癌细胞明显。血根碱可以通过激活半胱天冬酶和改变Bcl-2／Bax比值来诱导口腔鳞状细胞癌（鳞癌）细胞和HT-29人结肠癌细胞发生凋亡［2-3］。Park H 等［4］研究发现，血根碱能改变人骨肉瘤细胞株MG-63和SaOS-2的形态，对癌细胞存活率的减少呈浓度和时间依赖；用5μmol／L的血根碱孵育2株细胞，发现在24h内对细胞的致死率达100%；而且该剂量能在1h之内可以通过改变细胞的线粒体膜电位而导致染色质浓缩和凋亡小体的形成；血根碱能激活癌细胞中的多个半胱氨酸蛋白酶，包括caspase-8和caspase-9的活力，这些数据提示血根碱可作为一种治疗骨肿瘤的潜在药物。血根碱对人早幼粒细胞性白血病细胞株HL-60 的半数致死量IC50为0.37mmol／L，主要通过caspase-3／7依赖机制诱导细胞产生凋亡［5］。此外，血根碱诱导癌细胞的坏死和凋亡过程，与活性氧的产生和线粒体膜去极化相关，短时间处理细胞可抑制细胞的黏附以及G0／G1期细胞含量的升高［6-7］。

在体内抗肿瘤的临床试验中，将大鼠结肠癌细胞系DHD／K12／TRb皮下注射到大鼠，口服血根碱显著抑制肿瘤的生长。通过定期监测肿瘤的生长、重量、血液和临床生化指标的检测，发现血根碱对大鼠不产生任何毒性作用或副作用。对皮下移植形成的肿瘤进行病理组织学检查没有发现任何异常，而且血根碱处理过的大鼠肿瘤中，肿瘤细胞凋亡明显增多，肿瘤周围血管发生也降低［8］。血根碱可抑制人类前列腺癌细胞的生长和体内肿瘤的形成，在异位植入DU145人前列腺癌细胞的第3天开始服用血根碱，降低了肿瘤的重量和体积［9］。血根碱在治疗癌症的同时具有强细胞毒性作用，这可能是由于过早的谷胱甘肽耗尽效应而导致细胞的快速凋亡所致［10］，所以对于血根碱作为一种抗癌药物在临床中的应用还值得思考。

2 血根碱抑制Stat3的活化治疗癌症

研究发现一些基因如制瘤素（OSM）、血管内皮生长因子（VEGF）、低氧诱导因子-1α（HIF-1α）以及生存素（survivin）等在肿瘤组织中异常表达时伴随着Stat3的磷酸化升高，从而影响肿瘤的发生、发展等。survivin在化疗耐药和去势抵抗性前列腺癌的发展中起着重要作用，survivin表达的改变与癌症的进展、耐药性、抗辐射性、预后效果以及患者生存期密切相关［7］。血根碱被确定为一种新型的survivin抑制剂，可选择性的杀死前列腺癌细胞，对正常的前列腺上皮细胞的作用比癌细胞小。血根碱通过泛素-蛋白酶体系统降解survivin 蛋白而抑制其表达，研究提示可通过过表达survivin来治疗前列腺癌［8］。信号转导和转录激活因子3（STAT3）是一种致癌的转录因子，在癌症的发生和发展过程中起着至关重要的作用，是癌症治疗的一个重要靶点。血根碱可作为一种潜在Stat3 活化的抑制剂，可抑制前列腺癌细胞的生长、迁移和侵润。在前列腺癌细胞中，血根碱可抑制Stat3在酪氨酸705（Tyr705）和丝氨酸727（Ser727）位点的磷酸化，血根碱对Stat3的这种抑制与Src基因的磷酸化和Janus活化激酶2（Jak2）的减少一致。血根碱可下调Stat3所介导的一些基因的表达如c-myc和survivin［11］。

3 血根碱稳定端粒DNA 抑制癌症

端粒DNA 的单链突出部分可以形成G-四链（G4）结构，G4的形成可以避免端粒的降解、端端融合、重排和丢失而引起基因不稳定和细胞衰老，并能够防止癌基因的过表达、抑癌基因的缺失以及其他基因的异常表达而导致癌症的发生。血根碱能诱导单链人体端粒DNA 形成G4结构，从而抑制端粒酶活性使肿瘤细胞的增殖得到抑制，这可能是博落回抗肿瘤的分子机制之一［12］。血根碱对人G4结构包括端粒DNA d（TTAGGG）（4）（H24）和Pu27有很高的结合力，在乳腺癌细胞系MDAMB-231的细胞提取物中，血根碱能以浓度依赖方式有效地阻断端粒酶的活性［13］。端粒DNA 和C-myc22是与肿瘤发生相关的G4形成序列。许多配体作为潜在治疗癌症的药物有利于G4 的形成并提高其稳定性，从而阻止肿瘤细胞的增殖。Ji X 等研究认为，血根碱通过插入或末端堆叠而结合到G4，诱导G4的形成并提高其稳定性；而且，它还是一种细胞周期的阻断剂，是一种潜在的抗癌药物［14］。血根碱以其亚胺形式与DNA 相互作用［15］，与tRNA（苯丙氨酸）的结合部分也是其亚胺形式［16］。

在钾离子的存在下，血根碱与人类端粒H24显示出2种不同的相互作用。当H24（10μmol／L）与血根碱的摩尔比达到1∶2时，2个分子的血根碱结合1个分子的H24。当高于这个比值时，血根碱诱导H24的构象从钾离子形式转变为钠离子形式。血根碱诱导由人类端粒序列形成的G-四链体构象的转变，可以为四链DNA 结构与药物相互的作用提供新的见解［17］。

综上所述，血根碱抗癌作用机理包括激活细胞凋亡通道、抑制生存素蛋白的表达、抑制致癌的转录因子信号转导和转录激活因子3（STAT3）、激活天冬氨酸酶、诱导端粒DNA 的G-四链体结构的形成与稳定、以亚胺形式与tRNA 结合等，这些丰富的作用机理同时解释了血根碱多样的抗癌活性。但也有研究表明血根碱虽然明显抑制细胞的生长，对正常细胞与肿瘤细胞无特异性。此外，彗星试验发现血根碱具有遗传毒性，能促进皮肤肿瘤的启动［18］。蓟罂粟油和其生物碱血根碱可导致小鼠“流行性水肿”，其分子机制研究表明血根碱的这种特性与MAPK／NF-κB信号通路相关［19］。蓟罂粟油污染的食用油造成的遗传毒性和皮肤肿瘤启动作用可能与血根碱的大剂量长期使用有关，启动了癌基因的同时还抑制了细胞凋亡。虽然血根碱对肿瘤发生具有有效调节作用，但有可能随剂量变化呈双向调节作用，值得临床用药者注意。

4 展望

自从罂粟科植物中提取到血根碱的单体以来，国内外学者全面深入的研究了血根碱在人类方面的药效及毒性作用，特别是在治疗人类的细菌性疾病、消炎、抗肿瘤以及提高免疫力等方面，但关于血根碱在兽医临床中的应用还不是很多。在仔猪日粮中添加少量的博落回提取物能够改善仔猪生长性能，从而提高经济效益［20］。随着养殖业的迅猛发展，疾病发生的复杂化，抗生素的长期大量使用所导致的药物残留、耐药性等对人类健康造成的危害也日益受到关注。开发高效、无残留、无抗药性及无污染的中兽药饲料添加剂将会有很好的前景。

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