土荆皮乙酸的研究进展

吴 兵 (解放军第107 医院药剂科，山东 烟台 260002)

土荆皮是我国特有松科植物金钱松的干燥根皮或近根树皮，载于赵学敏的《本草纲目拾遗》。土荆皮性辛、温、有毒，其醇提物多用于治疗手足癣等。土荆皮乙酸是从土荆皮中分离得到的一种具有二萜酸结构的化合物(见图1)，具有抗菌、抗肿瘤、抗生育、胆囊自截等多种生物活性［1］。近年来，对土荆皮乙酸的研究越来越多，尤其是其抗肿瘤活性引起了国内外学者的关注。本文概述了土荆皮乙酸的来源、理化性质、生物活性和应用前景，以期为深入了解土荆皮乙酸提供参考。

图1 土荆皮乙酸的化学结构式

1 土荆皮乙酸的来源

土荆皮乙酸最早从土荆皮中提取、分离得到，土荆皮又名金钱松、水松皮、荆树皮，是松科植物金钱松的干燥皮或近根树皮，为《中华人民共和国药典:一部》收录的常用中药，具有较强的抗真菌、抗肿瘤作用，应用前景广泛。但当前有限的植物资源已成为开发其活性产物的巨大障碍，作为土荆皮乙酸主要来源于的金钱松是特有的著名古老孑遗松树种，大约起源于白垩纪中晚期，曾广泛分布于北纬33°～55°地区，在更新世大冰期后，相继灭绝，只有在长江中下游地区幸存下来，现在正处于濒危状态［2］。

2 土荆皮乙酸的理化性质

土荆皮乙酸的分子式为C23H28O8，分子量为432.46，其基本母核是特殊的薁类结构，同时具有内酯环和共轭双烯酸的结构［3］。土荆皮乙酸易溶于有机溶剂，难以直接溶于水。该物质对环境可能有危害，对水体应给予特别注意，疏水参数参照值为2.32;氢键供体数量为13;氢键受体数量为84;可旋转化学键数量为75;拓扑分子极性表面积为1 166;重原子数量为31，应密闭于阴凉干燥环境中。

3 土荆皮乙酸的生物活性

土荆皮乙酸具有广泛的生物活性，包括抗菌、抗肿瘤、抗生育、胆囊自截等，尤其对肿瘤细胞具有抑制作用，引起了国内外学者的广泛关注［4］。

3.1 抗菌作用

土荆皮乙酸是土荆皮中的主要抗菌成分，尤其对念珠菌和球拟酵母菌有显著效果，对白色念珠菌有杀菌作用，对发藓菌和石膏样小牙胞菌亦有效［5-8］。但其甲基化产物和水解后的产物对上述菌株均无效，说明侧链18 位上的羧基和4 位乙酰基为其抗菌活性必需基团。研究结果表明，土荆皮乙酸抗真菌作用的主要成分为羧基［6］。土荆皮乙酸对革兰阴性菌的作用效果强于其对革兰阳性菌。土荆皮乙酸在较低浓度下即显示出较强的抑菌作用，且对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、奇异变形杆菌、大肠杆菌、福志贺菌的细菌繁殖体均有明显的抑菌作用［6］。

3.2 抗肿瘤作用

3.2.1 激活天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶3(cysteinecontaining aspartate-specific proteases 3，Caspase-3)，促使细胞凋亡:Caspase-3 是细胞凋亡调控的重要因子，一般以23 ku 的无活性前体存在于细胞质中，当细胞进入凋亡时才被激活，其可以针对任何刺激，使细胞发生凋亡［9］。细胞凋亡主要有2 种通路:一种是以Fas 和肿瘤坏死因子α 为代表的死亡受体信号转导途径，另一种是以线粒体为核心的凋亡途径。Caspase-3是线粒体途径及死亡受体途径的共同通道，其活化及表达增加标志着细胞内的凋亡机制已经启动。B 淋巴细胞瘤-2 基因通过抑制细胞凋亡、延长细胞寿命而导致异常细胞的积聚，是抑制凋亡的代表。Li 等［7］报道了土荆皮乙酸处理宫颈癌细胞(HeLa 细胞)后Caspase-3 酶活性升高，推测土荆皮乙酸通过调节B 淋巴细胞瘤-2 基因蛋白的表达而激活Caspase-3，从而诱导HeLa 细胞发生凋亡。Yu 等［11］发现土荆皮乙酸处理胃癌SGC7901 细胞后，其线粒体膜电位下降，推测土荆皮乙酸通过改变线粒体通透性而激活天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶9和Caspase-3，从而诱导胃癌细胞发生凋亡。

3.2.2 抑制端粒酶的活性:端粒酶是一种核苷酸蛋白质复合物，由人端粒酶模版RNA、端粒酶相关蛋白质1 和人端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase，hTERT)等3 个部分组成。端粒酶激活而延长端粒是肿瘤细胞永生化的机制之一。研究结果表明，hTERT 是端粒酶中最重要的成分，是端粒酶激活的限速因素。胡云等［12］发现，土荆皮乙酸能明显抑制卵巢癌A2780 细胞hTERT mRNA 的表达。说明土荆皮乙酸通过下调hTERT 基因转录而抑制端粒酶活性。体外试验结果显示，土荆皮乙酸对多种人肿瘤细胞系的增殖有抑制作用，且相对于正常细胞表现出选择性(土荆皮乙酸作用于肿瘤细胞的半抑制浓度约为正常细胞的1/100)［13-14］。

3.2.3 抑制细胞骨架蛋白:胞质分裂是细胞分裂过程中，继核分裂后，细胞质一分为二分配到2 个完整子细胞中的过程，包括染色体组、胞质组分和细胞器向2 个子细胞中平均分配，还包括2 个子细胞的分离。微管骨架在分裂沟的定位和起始过程中起着重要作用，而微丝骨架在分裂沟起始和内缩过程中起着重要作用，只有在两者的协调作用下，胞质分裂才能完成。Tong 等［15］发现，土荆皮乙酸能明显抑制体外培养的前列腺癌PC-3 细胞生长。土荆皮乙酸能明显增加PC-3 细胞对G2期细胞的比例，使G1期和S 期细胞数减少;还可以减少PC-3 细胞胞质内蛋白含量，抑制微管蛋白形成。土荆皮乙酸处理后的前列腺癌PC-3 细胞，其细胞骨架(微管、微丝)蛋白被抑制，进而导致胞质分裂期被阻滞，从而抑制了肿瘤细胞增殖［16］。

迄今为止，对土荆皮乙酸抗肿瘤机制的研究已有很大进展，但其作用机制和作用靶点尚不明确，要将土荆皮乙酸应用于临床仍需进一步深入研究。

3.3 抗生育作用

土荆皮乙酸无雌激素活性，外源性孕酮也不能明显对抗土荆皮乙酸对大鼠的抗早孕作用。土荆皮乙酸抗早孕有效剂量能使妊娠大鼠的蜕膜细胞变性、出血和坏死［17］。土荆皮乙酸对培养的人蜕皮细胞有杀伤作用［18］。给予土荆皮乙酸后，妊娠大鼠血浆和子宫中前列腺素E 和前列腺素F 的含量没有明显变化［19］。给予妊娠7 ～9 d 的大鼠土荆皮乙酸灌胃后，发现大鼠子宫肌层和内膜层的血流量显著低于对照组。因此，降低早孕大鼠子宫血流量可能是土荆皮乙酸造成胚胎死亡的重要原因。

3.4 胆囊自截作用

土荆皮酊作用于家兔胆囊后，使胆囊黏膜细胞核、细胞器、膜结构及细胞间连接发生不可逆改变。试验结果表明，8 周内，土荆皮酊不仅能导致胆囊黏膜的炎症、坏死，完全破坏家兔的胆囊黏膜，同时还引起胆囊壁的纤维化及机化伤疤，最终使整个胆囊自截;对邻近肝组织无明显损害，术前、术后家兔的肝功能无明显改变［20］。可见，土荆皮乙酸可能具有胆囊自截作用。

综上所述，土荆皮乙酸作为抗菌药物，其毒性小、广谱、药效好，可避免抗菌药物治疗存在的很多不良反应、细菌耐药性等问题。其在真菌细胞内产生多面生理效应，作用途径多样化，适合于长期及预防性应用。土荆皮乙酸为天然化合物，可将其开发为新的抗菌制剂。研究结果表明，对土荆皮乙酸的共轭双烯酸侧链进行修饰得到的酰胺衍生物与土荆皮乙酸具有类似的抗肿瘤作用，如土荆皮乙酸衍生物PB-LY(其羧基被取代成酰胺基)［6］。目前，抗肿瘤药多数选择性低，在起到治疗作用的同时还杀灭正常细胞。土荆皮乙酸的优势在于其对肿瘤细胞生长及凋亡的影响较大，表现出一定的选择性。进一步深入研究土荆皮乙酸的作用机制，并以其为先导化合物进行修饰、改造，进而制备更高效、低毒的衍生物，对研发高选择性、高效能的抗肿瘤新药具有重要意义，这也是目前及将来医药学领域研究的一个新的重点和方向。

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