蒽醌类天然化合物及肿瘤治疗研究进展

王明明，顾浦中，王晓曼，孙 赞，王维维

（南京医科大学康达学院药学部，江苏连云港222000）

蒽醌（Anthraquinone）是一种分子内含有醌式结构的多环化合物。蒽醌化合物存在于自然界中，也可以通过人工方法合成或半合成，包括蒽醌衍生物、不同程度的氧化还原产物（蒽酚、氧化蒽酚、蒽酮）、苷类以及多聚物等。天然蒽醌类化合物以9，10- 蒽醌最为常见，主要存在于蓼科、鼠李科、茜草科、豆科、玄参科、百合科等高等植物中，同时少量分布于地衣、真菌和动物的代谢产物中。在中药治疗中，蒽醌类化合物起到泻下、抗菌、抗炎、抗病毒、抗氧化等功效，中药饮片包括大黄、芦荟、雷公藤等十多味药材中均有含量。二十世纪70年代发现合成的蒽环酮类抗生素（如多柔比星）对肿瘤有明显的抑制作用，可通过影响肿瘤细胞的增殖分化、诱导肿瘤细胞凋零、逆转多药耐药性（NMR）作用对抗恶性肿瘤的发生，已成为当今抗肿瘤领域研究的热点。蒽醌类天然化合物种类繁多，结构及其药理活性差异大。本文对近年来蒽醌类化合物的抗癌特性归类总结，为蒽醌类药物抗肿瘤特性的进一步研究和发展提供依据。

1 蒽醌类化合物的结构

蒽醌类化合物以9，10- 二蒽酮作为母核，通过不同程度的还原转化为氧化蒽酚、蒽酮、蒽酚结构，化学互变如图1 所示，侧位基团可被羟基、甲氧基、甲基、羟甲基、卤素、糖苷等基团取代。由于母核中含有大量的生色团和助色团，蒽醌类化合物呈现较深的颜色，并具有荧光特征。

2 蒽醌类化合物的分类

大黄素类：大黄素型蒽醌母环两侧的苯环上均分布有羟基取代基，侧链的羟基多与葡萄糖结合成苷类，同时水溶性增加。当前研究发现，大黄中含有40 余种大黄素类蒽醌及其苷类化合物，包括大黄素、芦荟大黄素、大黄酸等[1]，大黄素型蒽醌母核及其常见天然化合物结构如图2 所示。

图1 蒽醌化合物结构互变Fig1.The interconversion in structure of anthraquinones

图2 大黄素型蒽醌的化学结构Fig.2 The chemical structure of emodin anthraquinone

名称 R1 R2大黄酚大黄素甲醚大黄素芦荟大黄素大黄酸羟基大黄素CH3 CH3 CH3 H HH CH2OH OCH3 OH CH2OH COOH OH

茜草素类：茜草素型蒽醌存在于茜草科植物茜草（Rubia Cordife L）的根茎中，种类丰富，包括茜草素、大叶茜草素、羟基茜草素等。目前，茜草中发现的茜草素型蒽醌及其苷类衍生物有55 种[2]，茜草型蒽醌母核侧链以羟基基团取代，分布在蒽醌单侧的苯环上，茜草素型蒽醌母核及其常见天然化合物结构如图3 所示。

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图3 茜草素型蒽醌的化学结构Fig.3 Chemical structure of alizarin anthraquinone

蒽酚类：蒽酚为蒽醌母核9、10 位双酮基团转化为单酚羟基的化合物，化学性质不稳定，为蒽醌的还原性产物，空气中可缓慢氧化，其自身通过分子内电子迁移转化为蒽酮结构，存在于新鲜植物的叶片和树皮中，分子结构中含有多个酚羟基基团，对真菌具有极强的杀灭作用，是治疗皮肤病（如银屑病）有效的外用药，主要产品有地蒽酚、柯桠素等，蒽酚类天然化合物及其结构如图4 所示。

图4 蒽酚类的代表产品Fig.4 Representative products of anthracene

蒽酮及其二聚体类：蒽酮的种类繁多，来源广泛，存在于植物体茎叶、真菌及放线菌的次级代谢产物中，蒽醌二聚体是由两分子的蒽酮通过C10-C10 键结合而形成的化合物，可为单C-C 键连接，也可为多C-C 键连接，连接方式为顺式或反式，C-C 键在自然存放条件下不稳定，易发生断裂，转变为蒽酮，有致泻的功效。豆科植物狭叶番泻Cassia angustifolia Vahl 或尖叶番泻C.Acutifolia Delile 叶子中含有番泻苷A/B/C/D/E/F 型，大黄酚葡萄糖甙、大黄素葡萄糖甙、大黄酸葡萄糖甙、芦荟大黄素葡萄糖甙等皆为蒽酮和二聚体结构[3]。蒽酮及其二聚体的化学结构如图5 所示。

图5 蒽酮二聚体的降解过程Fig.5 The degradation process of anthrone dipolymer

蒽醌苷类衍生物：苷类（glycosides）亦称为苷或配糖体，是由糖或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等与另一非糖物质（苷元，aglycone，如蒽醌类、黄酮类、萜类等）通过糖的半缩醛或半缩酮羟基脱水而形成的缩合产物。蒽醌苷类衍生物可通过C-O 键与糖形成氧苷形式或以C-C键连接形成碳苷。郝静[4]等通过Sephadex LH-20 和ODS色谱柱从大黄根部提取出6 种新型蒽醌苷成分并用NMR 鉴定其结构，分别命名为1-O- 甲基芦丁-3-O-β- 樱 草 苷（1-O-methylrubiadin-3-O-β-primeveroside , 1）、 丹 那 蒽 醇-3-O-β- 樱 草 苷（damnacanthol-3-O-β-primeveroside，2）、茜素-3-Oβ- 樱草苷（rubiadin-3-O-β-primerveroside , 3）、芦丁-3-O-β- 樱草苷（lucidim 3-O-β-primeveroside, 4）、1，3- 二羟基-2-（甲氧基甲基）蒽醌-3-O-β- 甲基樱草 苷（1,3-dihydroxy-2-（methoxymethyl）anthraquinone-3-O-β-primerveroside,5）、亮氨酸-ω- 龙胆二糖苷（digiferruginol-ω-gentiobidse,6），6 种新型蒽醌苷化合物及其结构如图6 所示。

图6 化合物1-6 的结构Fig.6 Structures of compounds 1-6

序号 取代基R1 取代基R2 取代基R3 12344 CH3 CH3 H a56 HHHH CH3 OH H OH OH OCH3 O- 龙胆二糖O- 樱草糖O- 樱草糖O- 樱草糖O- 樱草糖OH O- 樱草糖H

3 抗肿瘤活性研究

3.1 白血病治疗

白血病是一类造血干细胞恶性克隆性疾病，白血病的发生为多阶段性，不同病因引起的白血病发病机制不尽相同。白血病分为急性淋巴细胞白血病（ALL）、急性髓细胞白血病（AML）、慢性髓细胞白血病（CML）和慢性淋巴细胞白血病（CLL）等。何学鹏[5]用去甲氧柔红霉素联合阿糖胞苷对70 例急性髓系白血病患者治疗并观察治疗效果，结果发现，治疗组治疗有效率为45.71%，获益率为57.14%，不良反应发生率为45.71%，治疗组可显著改善患者生存质量，降低不良反应。郭青[6]对去甲柔红霉素和硼替佐米诱导急性髓细胞白细胞凋亡研究中发现，两种药物联用作用于CD34+CD38-/CD34+CD38+诱导钙网蛋白膜转位，抗肿瘤效果明显高于化药治疗。Faderl S[7]等运用FCMR 组合疗法（氟达拉滨+环磷酰胺+米托蒽醌+利妥昔单抗）对30 例＜70 岁的CLL 患者治疗评估，第一天给药利妥昔单抗375 mg/m2，第二天给药米托蒽醌6 mg/m2，4～6 天给药氟达拉滨25 mg/m2和环磷酰胺250 mg/m2，方案循环治疗2～6 次，持续治疗4～6 周，CLL 患者总治愈率为96%。李静[8]等合成28 种大黄素衍生物，应用MTT 法检测衍生物对CML 白细胞株群的影响，发现大黄素衍生物E35 在体外能有效抑制CML 细胞株K562、K562/G01 细胞增殖，抑制原癌细胞增殖，诱导细胞凋亡，对正常细胞无影响。

3.2 淋巴瘤治疗

淋巴瘤又名恶性淋巴瘤（malignant lymphoma，ML），是一类源于淋巴造血系统的恶性肿瘤，可分为源于B/T/NK 淋巴细胞的非霍奇金淋巴瘤（non-Hodgkin's lymphoma，NHL） 和常见于青年人的霍奇金淋巴瘤（Hodgkin's lymphoma，HL）等，人体各组织部位均可发病。ABVD（阿霉素+博莱霉素+长春新碱+达卡巴嗪）疗法是治疗霍奇金淋巴瘤的一线成熟的标准治疗方案，也有报道称可用于治疗非霍奇金淋巴瘤。Stieglitz E[9]等对28 例典型HL 青少年患者采用无放射疗法的ABVD治疗，发现88.9%的患者治疗后2 周可达到正常的人体代谢水平，5年内患者的生存率为90.5%。该方案治疗效果与放疗相似，但可避免年青人群因放疗而带来的迟发性症状。吴辉菁等[10]对56 岁难治性DLBCL Ⅳ期女性患者给予GemOx 方案（吉西他滨800 mg/m2d1，d8；奥沙利铂85 mg/m2d1），给药两周后，治疗效果不佳且有加重趋势，后采用ABVD 方案（吡柔比星25 mg/m2d1，d15；博来霉素10 mg/m2d1，d15；长春新碱1.4 mg/m2d1，d15；氮烯咪胺375 mg/m2d1，d15）给药4 周，1 周后症状明显缓解。对于各类型NHL 的治疗，蒽醌类药物是一线治疗的重要药物，针对于不同病症的淋巴瘤有不同的组合方案，R-CHOP 方案（利妥昔单抗+环磷酰胺+阿霉素+长春新碱+泼尼松）是弥漫大B 细胞淋巴瘤（Diffuse Large B-Cell Lymphoma，DLBCL）的安全有效成熟并广泛应用的治疗方案。张广迎等[11]选取32 例Ann ArborⅡ～Ⅳ期患者，第一天给药美罗华375 mg/m2，第二天给药环磷酰胺700 mg/m2，多柔比星60 mg/m2，长春新碱1.5 mg/m2，3～7 天给药泼尼松80 mg/m2，3 周作为一个给药周期，治疗6 周，同时与CHOP 组比较，发现RCHOP 方案无肝肾功能损害，无增大骨髓毒性，无新不良反应，具有更好的治疗效果。对于外周T 细胞淋巴瘤（T Cell Lymphoma，PTCL）的化学药物治疗，一线治疗中的CHOEP、CHOP-14、CHOP-21 方案，二线治疗中的EPOCH、MINE 方案等均包括蒽醌类抗癌药物，Salamoon M等[12]对25 例患者采用ACEP（阿霉素+环磷酰胺+依托泊苷+泼尼松龙）的治疗方案，25 例患者组接受为期6 周的循环治疗，17 例患者在治疗过程中病情缓解，5例患者6 周期治疗后病情缓解，总计22 例患者治疗后5年内存活，表明ACEP 与异磷酰胺联合治疗外周T 细胞淋巴瘤具有良好的疗效和生存率，但仍需收集更多的样本量证明。

3.3 乳腺癌治疗

乳腺癌是高发于女性的乳腺腺上皮组织恶性肿瘤，原位乳腺癌不具有致命性，但乳腺癌细胞易于脱落游离于全身而危害女性健康。蒽环类药物在乳腺癌治疗中的术前辅助、术后辅助、复发转移、晚期治疗中均占有重要的地位，但蒽醌药物在治疗过程中的心毒性显著是临床中需要重视和解决的重要难题。治疗乳腺癌常使用的蒽醌类抗生素有多柔比星、阿克拉霉素、阿霉素、柔红霉素等，富含蒽醌类成分大黄、虎杖、丹参、茜草等中药可抑制乳腺癌细胞的转移，降低乳癌细胞的组织黏附力，阻断乳癌细胞的生长周期，诱导乳癌细胞凋亡，中药治疗相比于化药具有低毒副作用、调节机理、修复机体伤害的特点[13]。Abu N[14]等采用MTT、细胞周期和Annexn V/PI 法检测去甲虎刺素对人体MCF-7 和MDA-MB231乳癌细胞株的体外作用以及携带4T1 肿瘤细胞的Balb/C 系小鼠的作用，发现去甲虎刺素在体外可诱导MCF-7 和MDA-MB231 乳癌细胞株的凋亡，经过28 天的治疗可延长Balb/C 系小鼠的生存时间，阻止4T1 型癌细胞在小鼠体内蔓延。Song X 等[15]研究掌叶大黄的蒽醌提取物大黄素对人体TNBC（Triple Negative Breast Cancer）乳癌细胞和正常脂肪细胞的作用，发现大黄素可通过下调脂肪细胞上清液中CCL5 水平，抑制蛋白激酶B（AKT）表达，抑制TNBC 癌细胞的生长和转移，相比表阿霉素能更有效地抑制TNBC 癌细胞的增殖和迁移。王晓梅等[16]探讨索骨丹水提物、索骨丹蒽醌及索骨丹鞣质的抗氧化作用及体外对乳腺癌细胞生长的影响，发现1～4 mg·mL-1的索骨丹蒽醌提取物经过24 h、48 h、72 h的药物作用后可产生不同程度的乳腺癌细胞抑制作用，最大抑制率为48 h 时62.1%。

3.4 蒽醌类化合物抗癌新剂型

传统的抗癌药物制剂一般采用注射剂形式，具有起效快、直达病灶等优点，但长期多次用药易产生多药耐药性（NMR）、靶向作用差、残留药物易于在体内堆积、对机体的毒性伤害大等缺陷，应用新型的药物制剂可有效降低药物的毒副作用，提升药效，增强靶向作用，优化药物的体内药代动力学特性，新型抗癌药物制剂包括纳米粒、脂质体等形式的药物- 载体复合物。郝强[17]成功制备了一种雌酮修饰的长循环米托蒽醌脂质体（ES-SSL-MTO），体外抗肿瘤细胞增殖实验中，48 h 半数抑制浓度为0.79 ng/mL，体内抗肿瘤增殖抑制率为86.03%，可有效抑制HL-60 细胞荷瘤小鼠的肿瘤生长，治疗效果明显优于常规注射产品。Rc D S O 等[18]将3-（2- 氨基乙氨基） 丙基官能化的SiO2纳米粒（SiNP-AAP）分别与孟加拉红和2- 羧基-9，10- 蒽醌通过共价键键合得到载药复合物SiNP-AAP-RB 和SiNP-AAP-OCAq，同时运用光动力疗法（PDT）对抗肺癌细胞系，发现25 h 后，肿瘤细胞的存活率为20%～30%，研究表明SiNP-AAP-OCAq 通过氧化应激产生光毒性促进细胞凋亡，给药浓度相比SiNP-AAP-RB 减半。Wang G 等[19]研究L- 谷氨酸和L- 谷丙氨酸的多肽共聚物包合阿霉素（DOX）和木酮素制得的DOX 纳米复合物（DOX-NPs）对前列腺癌细胞的治疗作用和毒副作用，发现一方面DOX-NPs 可减轻注射剂形式的DOX 盐酸溶液对机体的毒副作用，另一方面，DOX 能增强癌细胞内的活性氧化物水平（ROS）对其产生氧化损伤，同时木酮素与DOX 共包合可显著下调APE1 激酶的表达，从而进一步增强氧化损伤，抑制前列腺癌细胞的转移。

4 展望

蒽醌类化合物是自然界中广泛存在的一类重要的活性成分，药用具有抗炎、抗真菌、抗骨质疏松、泻下、利尿等功效，对淋巴癌、乳腺癌、白血病、艾氏腹水瘤、胃癌、肺癌等具有强烈的抑制作用，治疗恶性肿瘤专属性强，可显著提高病人的存活率，延长病人的生存时间，减少癌症的复发，与其他化学类抗癌药物联用，具有协同作用。最新研究发现，蒽醌类天然化合物在免疫治疗、抗病毒方面也有新进展，张扬武等[20]通过i TRAQ 技术阐明大黄蒽醌的中药提取液在体外实验中对SIV 病毒具有多因、多效、多靶点的作用机制，彭政等[21]发现甲基异茜草素可抑制HepG2.2.15 细胞分泌HBeAg，对乙型肝炎病毒有明显的抑制作用，有望成为新型的抗HVB 药物。

临床应用方面，阿霉素、柔红霉素、表阿霉素、米托蒽醌等多类蒽醌结构抗生素是应用于临床多年的一线抗癌药物，对实体瘤和造血系统肿瘤具有高效作用，但治疗过程中，心毒性明显是该类抗癌药物最主要的缺陷，且与用药量成正相关的关系，以心包炎- 心肌炎、充血性心力衰竭、迟发性心室功能障碍、心律失常作为治疗后遗症普遍存在。未来对蒽醌类抗癌药物开发方向，应以寻求毒副作用少、靶向作用强的新型药物衍生物、新型药物制剂形式以及多药联合应用，符合病人个性化用药治疗方案作为研究重点，大幅提升肿瘤治疗的疗效，为蒽醌类抗癌药物的研发和应用开拓新的领域。