石斛生物碱抗肿瘤活性的研究进展

张艺 综述 冯红超，，闫明 审校

1.遵义医科大学，贵州 遵义 563000；

2.贵阳市口腔医院口腔颌面外科，贵州 贵阳 550000

肿瘤是目前人类最主要的死亡原因之一，对人类的健康造成严重的威胁。近年来，人类肿瘤的发病率及死亡率大幅上升，从国际癌症研究机构(ⅠARC)发布的2020年癌症统计报告中，预计在未来20年里，全球将会新增新发癌症患者2 840万例，因此，全球癌症防治形式十分严峻[1-2]。目前，肿瘤的治疗方式多种多样，主要包括手术、放射治疗以及化学疗法等，随着医疗科技发展、医疗水平的进步，肿瘤的治疗也在不断进步，治疗效果也较为肯定，尽管治疗方式和技术有了极大的提高，治疗所带来的副作用严重影响了患者术后的生活质量[3-4]。其中，手术治疗主要适用于根治原发灶和转移淋巴结，能够切除病灶组织从而延长患者的生命，但因治疗所带来的功能损伤、美观丧失严重影响了患者的身心健康[5]；放疗是治疗恶性肿瘤的一种常见手段，通过缩小瘤体的面积，减少手术过程中癌细胞种植和转移的概率，然而放疗所带来的副作用例如放射性骨坏死等全身不良反应给患者造成巨大伤害[6]；化疗能够降低肿瘤的转移率，通常用于癌症晚期的患者，也会引起相应的副作用包括骨髓抑制、消化道刺激反应等[7]。中药具有毒副作用低、不容易产生耐药性等特点，因此成为诸多学者研究的一个重要方向。中药抗肿瘤的研究在近年来展示出广阔的前景[8]。

石斛作为一种兰科植物，种类繁多，蕴含的化学成分包括生物碱、黄酮类、苷类、多糖、香豆素、菲类等化合物，主要生长于高海拔树干以及岩石上，生长在半荫环境，在欧洲、亚洲较为常见[9]。在我国，石斛的品种有78 种，主要分布于我国亚热带地区如贵州、云南、广西、海南等地区。石斛作为药食同源已历史悠久，首次记载于我国中医名著《神农本草经》，而后多本名著对其相继记载，《名医别录》、《药性论》等诉其“清胃火，滋阴生津，养胃益肝”[10]。近年来，我国中药研究人员对石斛关注度提高，石斛药用价值得到重视，尤其是在肿瘤预防治疗中的作用，对研究人员有极大吸引力。本文针对石斛生物碱药理活性以及抑制肿瘤作用机制展开综述，让人们对石斛生物碱有正确的认识。

1 石斛生物碱的来源

石斛生物碱是石斛中主要的药效成分之一，首次发现于日本学者在1932 年提取分析石斛提取液中获得[11]，1935 年我国科学家陈克恢分离提取金钗石斛而获得石斛生物碱，发现金钗石斛成分占比为0.52%[12]，随后大量关于石斛生物碱研究理论发表。现代药理学研究发现，石斛种类丰富，包括金钗石斛、铁皮石斛等，石斛中含有的生物碱成分约有52 种不同类型，其中金钗石斛的生物碱含量最高，且种类最多[13]。陈星月等[14]研究表明，常见的石斛生物碱有7种类型，分为束花石斛、黄喉石斛、铬黄石斛、棒节石斛、金钗石斛、玫瑰石斛、报春石斛等。

2 石斛生物碱的结构

内酯环的picrotoxane型倍半萜氮picrotoxane倍半萜的2位和11位构成了石斛生物碱的基本分子结构，石斛生物碱的结构特点是含有氮吡咯环与倍半萜部分组成紧密的四环体系，具体见结构见图1。

图1 石斛属生物碱的结构图Figure 1 Structure of Dendrobium alkaloids

3 石斛生物碱的提取过程

随着提取工艺技术的发展，石斛生物碱的提取方法不断改进，传统的方法是通过有机溶剂浸提法从石斛植物中将其生物碱活性成分提取出来，为了提高生物碱提取的纯度，刘红等[15]通过超声波技术对石斛生物碱的提取加以辅助，其研究表明当超声波工作功率为200 W时，生物碱的得率显著提高，并且可缩短提取时间；敖娇等[16]为优化石斛生物碱的提取工艺，采用传统提取方法联合酶提工艺技术，缩短了提取时间，且提高了生物碱成分含量；黄小燕等[17]通过正交实验法从石斛中提取生物碱，其研究表明，提取工艺中乙醇的浓度显著影响生物碱的提取率，并得出最佳的提取条件为1g的金钗石斛，乙醇浓度为75%在80℃下，生物碱的提取率最高。因此，石斛生物碱的提取工艺不断优化，其药效的研究也引起了当今学者们的广泛关注。

4 石斛生物碱药理活性的作用

《神农本草经》中道：“石斛。味苷，平，主伤中，除痹，下气，补五脏虚劳赢瘦，强阴，久服厚肠胃，轻身延年”[10]，现代药理学研究表明，石斛具有抗氧化、改善记忆功能减退、降血糖、缓解焦虑、帮助肠道大肠杆菌代谢等功能[18]。Huang 等[19]研究表明，石斛生物碱能够改善肝脂质稳态，增强牛磺酸结合的胆汁酸，有助于胆固醇的排泄，从而降低与胆固醇的吸收；Xiong等[18]通过建立阿尔茨海默病(CUS)动物模型进行实验研究，发现石斛生物碱能够减轻CUS引起的大鼠焦虑或抑郁样行为和神经元损伤，表明其具有缓解焦虑的作用；Hu等[20]通过动物实验研究表明，石斛生物碱对于小鼠急性肺损伤具有显著的保护作用；Li 等[21]通过脂多糖诱导大鼠记忆障碍建立模型进行基础实验研究，得出石斛生物碱具有改善神经行为的表现，能够显著改善脂多糖引起的脑损伤，缓解记忆力减退；何燕等[22]研究表明，石斛生物碱能够有效改善阻塞型睡眠呼吸暂停低通气综合征引起的大鼠记忆能力衰退和认知能力的减弱。除此之外，大量文献报道石斛生物碱对于肿瘤细胞具有一定的抑增殖、促凋亡并调控细胞周期等作用，其在肿瘤的治疗方面具有一定的研究成果。

5 石斛生物碱抗肿瘤作用的研究

5.1 增强免疫力 人体免疫系统是人体的天然防御系统，是机体不受外界侵扰的重要保障，同时可以抵御病毒感染，对癌症存有良好防御作用，可以让宿主不受病毒诱导产生病毒感染。同时还可以起到病原体清除作用，可以快速消炎，为机体创造保护条件，预防肿瘤发生；机体消除肿瘤细胞是通过肿瘤特异抗原或是细胞表达识别。李健等[23]发现叠鞘石斛生物碱成分对于机体抗氧化能力有提升作用，可进一步提高机体免疫力，抑制肿瘤。Zhao 等[24]研究表明，石斛生物碱可以调节机体免疫力。周丽群等[25]研究表明，铁皮石斛生物碱在直肠癌小鼠肿瘤微环境实验中，能够增强T细胞CTLs的代谢效率，降低CTLs中线粒细胞损失，恢复肠道屏障功能，提升肠道免疫力，抑制直肠癌疾病的发展。综上，石斛生物碱对免疫功能有调节作用，可以提高机体抵抗肿瘤细胞的能力。

5.2 对肿瘤细胞抑增殖、促凋亡作用 细胞的增殖与凋亡与肿瘤的发展密切相关，肿瘤细胞的增殖得到抑制，宿主便可以减少癌细胞侵害，而肿瘤治疗最为困难的部分是恶性肿瘤具有抗凋亡能力，肿瘤细胞凋亡敏感性研究成为临床肿瘤治疗的重要研究课题。李贺月等[26]研究表明铁皮石斛生物碱能够抑制HepG2、宫颈癌细胞增殖，而且对HeLa 表现出比较强的活性，且铁皮石斛生物碱能够显著抑制人鼻咽癌细胞的增殖。Wang等[27]通过体外实验研究表明，铁皮石斛生物碱控制细胞增殖是通过维护细胞的周期来实现，降低细胞周期蛋白依赖性激酶的表达量，从而抑制蛋白依赖性激酶的表达，达到抑制癌细胞增殖的作用。张雪琴等[28]对叠鞘石斛生物碱成分的研究发现，石斛生物碱对癌细胞内蛋白物质的代谢过程进行干扰，导致癌细胞出现自我修复机制异常现象，癌细胞黏附和增殖能力会受到损伤，对肺癌细胞A549 起到抑制增殖作用。李成等[29]通过乙醇提取方式，从金钗石斛中提取生物碱，进行细胞实验，实验结果表明金钗石斛生物碱对肿瘤细胞有明显的抑制作用。张一新等[30]研究发现金钗石斛水溶性和脂溶性生物碱可以抑制肠癌Cao-2细胞增殖作用。Rampogu等[31]研究表明金钗石斛生物碱，对肿瘤细胞可以起到抑制作用，实现诱导乳腺癌肿瘤细胞凋亡的作用。奚航献等[32]通过对铁皮石斛化学成分的预测及分析，以CCK-8检测方式验证石斛生物碱可以有效抑制A549、Hepg2、Mnk45细胞发生体外增殖现象，得出金钗石斛生物碱可以有效抑制肿瘤细胞发生增殖转移。蔡琳等[33]研究提出采取铁皮石斛生物碱对结肠患者进行治疗，HT-29 细胞的活动得到明显降低。Luo 等[34]研究表明，石斛生物碱通过诱导细胞凋亡，增加了血清中ⅠL-17 的水平，对小鼠小细胞性肺癌具有显著抑制作用，且与顺铂在体内表现出协同抗肿瘤作用。

5.3 对肿瘤细胞周期的调控作用 细胞周期可分为两个阶段，一个阶段是G1-S，另一个周期是G2-M，通常细胞在这两个周期内会表现出复杂活跃的分子水平变化，外界环境干扰会对其造成影响。Li 等[35]研究表明，肿瘤细胞与免疫细胞之间的相互作用影响着肿瘤的微环境，癌细胞中增强的细胞周期活性抑制了抗肿瘤免疫力。Guo 等[36]研究表明，石斛生物碱能够有效抑制原发性肝癌细胞的活力和增殖，并诱导细胞周期和凋亡相关蛋白的异常表达。罗学锋[37]通过不同品种石斛质构与活性成分评价及其关联性的研究发现，细茎石斛生物碱对G2/M期的肿瘤细胞具有显著的诱导作用，可以阻滞和调控乳腺癌细胞生存能力。李贺月等[26]研究表明，石斛生物碱对宫颈癌Hela细胞周期进行干扰，推迟细胞在S期内的表达，对Hela细胞起到诱导凋亡作用，Kim等[38]研究发现，石斛生物碱在非细胞毒性浓度下在体外和体内对非小细胞肺癌(NSCLC)细胞中γ-辐射诱导的侵袭和转移发挥抑制作用，因此其可以作为一种治疗增强剂，克服放疗对NSCLC患者的恶性影响。

5.4 对肿瘤细胞信号通路表达的抑制作用 信号通路参与调节细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程，在肿瘤细胞的生存和发展中起着至关重要的作用，通过抑制信息通路的表达，能够有效改善机体免疫力、促进肿瘤细胞的凋亡、抑制肿瘤细胞增殖和迁移。罗学锋等[37]研究表明，铁皮石斛生物碱可以对NF-κB和ERK1/2信号通路进行调节，进而抑制肿瘤细胞的增殖；庞晨等[39]通过对铁皮石斛作用于上皮源性恶性肿瘤的研究发现，石斛提取物生物碱可以抑制Akt 激酶活性、阻挡JAK/STAT3 信号通路表达、能够有效阻滞TGF-B31信号通路和Wnt信号通路的表达，对于抑制HepG2 肝癌细胞增殖有显著效果。贺凯等[40]通过研究金钗石斛破壁粉作用域裸鼠人肝癌细胞HepG2 移植瘤的实验结果表明，将从铁皮石斛叶中提取得来的生物碱作为靶向药，调节TGF-β/Smad 和PⅠ3K/Akt/mTOR 信号通路，铁皮石斛生物碱能够抑制Bel-7402肝癌细胞迁移，降低肝癌细胞入侵水平。陆方舟等[41]研究表明铁皮石斛生物碱可以抑制肿瘤细胞表达通信，起到阻止细胞表达的作用。因此，石斛生物碱对于恶性肿瘤细胞表达起到阻止作用，可以在肿瘤治疗中应用。

6 结语

现如今，人类生存环境不断变化和人们生活节奏逐渐加快，全球肿瘤爆发率逐渐提升，据研究显示，在我国平均一天大概有1 万人确诊癌症，现阶段癌症治疗主要依靠手术结合放、化疗的治疗方式，虽然能延长患者的生命周期，但对患者身体造成较大的损伤。所以，近年来传统中医治疗方式成为肿瘤治疗研究的热点，得到医学研究者的广泛关注。石斛作为药用价值极高的中草药，得到我国肿瘤治疗研究者重视，并在过去几年取得一定的研究成果。石斛作为药材来源广泛，具有丰富的活性成分，随着科技不断发展，炮制石斛的工艺也在不断进步，其药理活性研究不断深入，生物碱是其有效的药用成分之一，值得深入研究，石斛生物碱抗肿瘤的活性价值将得到更好的开发。