藤黄属植物笼状呫吨酮类化学成分与抗肿瘤作用研究进展

张俊艳，张 倩，金颖慧

（河北省沧州中西医结合医院，河北沧州 061000）

藤黄属植物多为乔木或灌木，主要分布于亚洲热带地区、波利尼西亚西部、非洲南部等地区。我国主产于福建、海南、西藏、贵州、广西等地，有20多种，药用植物有藤黄、岭南山竹子、大叶藤黄、大果藤黄、大苞藤黄、长裂藤黄、莽吉柿等，多用于治疗痈疽肿毒、顽癣、恶疮、跌扑损伤、烫火伤、肿瘤等，具有消肿排脓、散瘀血、杀虫止痒等功效。近年来，从该属植物中分离出的化学成分已达数百种，其特征性成分笼状呫吨酮类化合物具有抗肿瘤、抗菌、抗炎等作用。本研究中以“藤黄属”“笼状呫吨酮”“化学成分”“抗肿瘤作用”为关键词，采用计算机检索中国知网和PubMed 数据库中1995 年至2023 年的相关文献，对笼状呫吨酮类化学成分的波谱学特征、化合物及衍生物的抗肿瘤作用综述如下，为更深入地开发及应用该属植物提供参考。

1 化学成分

笼状呫吨酮类化合物是藤黄属植物的特征性化学成分，从藤黄属植物藤黄G.hanburyi、G.afzelii、怒江藤黄G.nujiangensis、大叶藤黄G.xanthochymus、大苞藤黄G.bracteata、G.propinqua、G.cantleyana、G.sortechinii、G.lateriflora、金丝李G.paucinervis、岭南山竹子G.oblongifolia、单花山竹子G.oligantha中分离出近百种此类化学成分，取代基主要有异戊烯基、异戊二烯基、羧基、羟甲基、甲氧基、羟基等。藤黄属植物中报道的笼状呫吨类化合物来源与化学成分见表1。

表1 笼状呫吨酮类化合物来源与化学成分Tab.1 Source and chemical components of caged xanthones compounds

2 化学成分波谱学特征

2.1 紫外光谱、红外光谱、质谱特征

紫外光谱：笼状呫吨酮类化合物多在360 nm 波长处有强吸收，部分化合物在290 nm 和320 nm 波长处均存在较强吸收。

红外光谱：笼状呫吨酮类化合物中的异戊烯基、羟基、双键、羰基等特征官能团在红外光谱中有较强吸收。异戊烯基双键在波数1 626～1 595 cm-1之间有吸收峰，酮羰基在波数1 744 cm-1左右有吸收峰，α，β-不饱和酮羰基在波数1 689 cm-1左右有吸收峰，邻羟基缔合羰基在波数1 635 cm-1左右有特征吸收峰，羟基在波数3 475～3 430 cm-1左右有吸收峰，苯环在波数1 610～1 400 cm-1之间有吸收峰，双键在波数1 622 cm-1左右有特征吸收峰［30］。

质谱：目前，关于笼状呫吨酮类化合物的质谱特征报道较少。质谱主要用于天然产物结构鉴定后期验证化合物结构式和分子量。对分离出的笼状呫吨酮类化合物进行分析发现，采用电子轰击质谱（EI-MS）法有分子离子峰出现，主要碎片离子峰质荷比（m/z）分别为295，245，189，69，43。

2.2 核磁共振波谱特征

2.2.1 母核

藤黄属植物中主要为笼状多异戊烯基呫吨酮类，还含有吡喃环、呋喃环等结构类型。对前期分离出的化合物的分析发现，该结构在1H-NMR中，H-11、H-21、H - 22 特征信号位移分别在δ 3.45～δ 3.50、δ 2.30～δ 2.50、δ 2.50～δ 3.00；在13C-NMR中，C-13、C-14、C - 23 3 个连氧碳信号位移分别在δ 83.5、δ 91.0、δ 84.0 附近。母核上有6 位羟基及8 位、12 位酮羰基等特征官能团结构，其中6位羟基氢化学位移信号一般位于δ 12.7 左右，8 位酮羰基碳的位移信号一般位于δ 156～δ 161 之间，12 位酮羰基碳的位移信号位于δ 202.5～δ 203.5 之间。9 位和10 位间常有双键存在，H - 10 位移信号位于δ 7.50～δ 7.55之间，偶合常数位于6.8～7.2 Hz 之间，当10 位双键被甲氧基取代时，氢信号向高场位移3×10-6。

2.2.2 取代基

化合物中含有多个异戊烯基，多个双键单质子信号在1H - NMR 谱中，表现为三重峰，一般在δ 5.02～δ 6.60 出现化学位移；当含有吡喃环时，2 个烯氢的位移信号出现在δ 6.55 和δ 5.45 附近，与吡喃环相连的芳香碳信号会向低场位移2×10-6左右；连接异戊烯基结构时，异戊烯基所连接位置碳向高场位移4×10-6左右；羧基、醛基或羟甲基通常会取代C - 28 位，当28 位连接官能团为顺式结构时，27 位氢的化学位移值在δ 5.8～δ 6.5 之间；连接的官能团为反式结构时，27 位氢的化学位移一般位于δ 6.60 左右。连接官能团顺反式结构不同，其所连接的甲基碳位移相差10 × 10-6左右。在13C - NMR 谱中，28 位连接的羧基碳的位移信号一般出现在δ 170.0～δ 172.0，在δ 194.5 附近也会出现醛基碳的位移信号。当羧基或醛基取代母核结构上异戊烯基的其中1 个甲基时，连接的另1 个甲基氢信号向较低场位移，一般位于δ 1.70～δ 1.90之间。

3 抗肿瘤作用

3.1 藤黄酸

抑制细胞增殖：藤黄酸能抑制Wnt3α/β- 联蛋白（Wnt3α/β- catenin）信号通路中Wnt3α 蛋白、存活蛋白（Survivin）、β- catenin 的表达，从而抑制肾癌细胞（RC-2）的增殖，促进RC-2凋亡［31］。唐冬等［32］的研究表明，藤黄酸对PC-3 细胞的抑制增殖作用明显，且呈浓度依赖性。邱旭彬等［33］的研究表明，通过对细胞周期的阻滞作用，藤黄酸可明显抑制人结肠癌HCT-116 细胞的增殖。

诱导细胞凋亡：藤黄酸通过作用于B淋巴细胞瘤因子相关X 蛋白（Bax）、B 淋巴细胞瘤- 2（Bcl - 2）、活化的聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（Cleaved PARP）、细胞色素C（cytochrome C）蛋白的表达，激活线粒体凋亡，从而诱导人结肠癌细胞（SW480/LOVO）凋亡［34］。在促渗剂和低频超声的辅助下，经皮给药小鼠的抗黑色素细胞瘤的活性增强，能有效提高肿瘤组织中药物的浓度，通过诱导细胞凋亡达到抗肿瘤的目的［35］。

调控细胞生长：体内试验表明，乳铁蛋白修饰藤黄酸脂质体能通过促进结直肠癌肿瘤细胞的凋亡和自噬，改善肿瘤微环境等方式抑制肿瘤细胞的生长［36］。藤黄酸可诱导胰腺癌细胞发生自我保护性自噬，促进胰腺癌细胞的凋亡［37］。

其他：藤黄酸能增加耐药细胞对化学治疗药物的敏感性，有逆转白血病细胞（K562/A02）多药耐药性的作用，可能成为一种新的多药耐药的逆转药物［38］。能抑制膀胱癌细胞（BIU-87）的侵袭与转移，其抑制能力在一定浓度范围内呈剂量依赖性［39］。降低肺组织中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素1β（IL-1β）的表达水平，抑制中性粒细胞聚集，从而减轻肺组织损伤和肺水肿［40］。

3.2 新藤黄酸

抑制细胞增殖：苏婧婧等［41］的研究表明，新藤黄酸对人胃癌细胞（SGC-7901）的生长和增殖有抑制作用，主要通过诱导细胞凋亡来实现。通过诱导脑胶质瘤细胞（U87）的自噬作用，抑制细胞增殖［42］。抑制可能与内质网应激反应相关的人鼻咽癌细胞（CNE - 2Z）的增殖［43］。对宫颈癌细胞株（HeLa）［44］、裸鼠皮下移植瘤［45］具有抑制增殖和迁移、促进凋亡的作用，且与新藤黄酸的浓度呈正相关。

诱导细胞凋亡：新藤黄酸能抑制黑色素瘤细胞（B16）中磷脂酰肌醇-3-激酶/丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶/ 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/ Akt/ mTOR）信号通路的过度活化，一定范围内诱导细胞凋亡［46］；能通过抵制肾素-血管紧张素系统/Raf/胞外调节蛋白激酶（Raf/Raf/Erk）信号通路中Ras、Raf、磷酸化Erk 1/2（p - Erk 1/ 2）蛋白的表达，诱导A549 细胞凋亡［47］；抑制卵巢癌细胞（A2780）的增殖，并诱导发生在线粒体上的凋亡，与浓度呈正相关［48］；抑制人脐静脉内皮细胞（HUVEC）血管的生成，并促使细胞凋亡［49］。

3.3 其他

细胞毒性：藤黄中得到的12 - hydroxygambogefic acid A 和22，23 - dihydroxydihydrogambogenic acid 对A549 细胞无细胞毒活性，对结肠癌细胞（HCT116）和MDA - MB - 231 细胞的细胞毒活性较弱，半数抑制浓度（IC50）分别为11.9，34.6 μmol/ L［2］；isogambogenic acid，10 - ethoxy gambogic acid，10 - methoxygambogenic acid，10-methoxygambogic acid对HL-60，SMMC-7721，胃癌（BGC-83）细胞均有较强的细胞毒性［9］；分离出的13 种化合物中，除methyl 8，8a - dihydromorellate 外，均对HeLa 细胞有较强的细胞毒性，IC50为0.56～8.68 μmol / L［10］。化合物10α- ethoxy - 9，10-dihydromorellic acid，garcinolic acid，10α-ethoxy-9，10 - dihydrogambogenic acid 对A549、人乳腺癌细胞（SK -BR-3）、HCT116 细胞和肝癌细胞（HepG2）均有明显的体外细胞毒性［11］。（-）- doitunggarcinone J 和doitunggarcinone K 对结肠癌细胞株具有细胞毒性，IC50分别为14.23，23.95 μmol/L［20］。SHADID 等［22］的研究发现，化合物cantleyanone B，cantleyanone C，cantleyanone D，7 -hydroxyforbesione对MDA-MB-231细胞、乳腺癌细胞（MCF - 7）、HeLa 细胞和卵巢癌细胞（CaOV - 3）均有显著的细胞毒性，IC50为0.22～17.17 μg/mL。（2S）-epimer 30 - hydroxyepigambogic acid，30 - hydroxygambogic acid［6］，isogambogenic acid，gaudichaudic acid，deoxygaudichaudione A［7］对人白血病（K562/ S）和抗阿霉素K562/ R 细胞株均有显著的细胞毒性。在Garcinia lateriflora中分离出了多种黄酮类化合物，只有笼状呫吨酮结构化合物对HT-29细胞显示出细胞毒活性［26］。

诱导细胞凋亡：噻唑蓝（MTT）法试验证明，oliganthone C，oliganthone D，oliganthone E，oliganthone F，gaudichaudione H，7 - Hydroxyforbesione，cantleyanone A，cantleyanone B，oliganthone B 对A549 细胞活性有抑制作用，其中oliganthone C，oliganthone D，oliganthone E 可诱导细胞凋亡［29］。采用MTT 法对单花山竹子中分离出的14 种化合物进行肺腺癌细胞（A549）、HeLa、慢性粒细胞白血病细胞株（K562）和前列腺癌细胞系（PC3）细胞毒性试验，均表现出细胞毒活性，IC50为1.9～14.3 μmol/L。其中，garcioligantone D 诱导的HeLa 细胞凋亡可能参与了半胱天冬酶依赖性通路［50］。Garciyunnanin B能诱导HeLa-C3细胞凋亡［27］。

抑制细胞活性与增殖：怒江藤黄中分离出的nujiangefolin D 对HeLa、胰腺癌细胞（PANC - 1）和乳腺癌细胞株（MDA-MB-231）具有一定的细胞毒活性，IC50分别为（5.6 ± 0.1）μmol/ L、（9.1 ± 0.2）μmol/ L、（8.3 ±0.2）μmol/L，通过与AKT 结构的主要位点进行虚拟对接，抑制细胞增殖，可能与mTOR 信号通路有关，推测nujiangefolin D 可能成为治疗宫颈癌的潜在mTOR 抑制剂［15］。大苞藤黄中分离出的7 种化合物对人白血病细胞（HL - 60，K562）的生长抑制作用明显，IC50为0.2～8.8 μmol/L［18］。Epigambogollic acid，gambogollic acid 对A549细胞和肝癌细胞（SMMC-7221）均有抑制作用［3］。在对化合物garcineobractatin A，garcibractatin A，garcibractone A，garcibractone B 进行的HeLa，A549，PC - 3，结肠癌细胞（HT - 29）和前列腺基质细胞（WPMY - 1）的抑制活性试验中，garcineobractatin A 具有较强的体外抑制活性，IC50为1.11～2.93 μmol/ L［17］；garcinoxanthocin A 和garcinoxanthocin B 能抑制胶质瘤细胞活性，IC50为1.6～6.5 μmol/L［16］。异藤黄宁抑制胆管癌细胞（KKU - 100）的迁移和侵袭，并呈剂量依赖性，其作用机制为下调基质金属蛋白酶2（MMP - 2）、环氧合酶2（COX-2）、尿激酶型纤溶酶原激活物（uPA）的表达，与抑制细胞核因子-κB（NF-κB）转位、磷酸化p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38 MARK）通路有关［51］。

3.4 衍生物

张生烈等［52］通过对藤黄酸C-32 位进行化学反应合成了4种化合物，并对其进行了体外细胞生物活性试验，发现该衍生物具有抑制人肝癌细胞（HepG2）、HCT-116细胞的活性，且作用优于藤黄酸。藤甲酰苷对多种肿瘤细胞有抑制作用，如肝癌、肺癌、黑色素瘤等［53］。黎金海等［54］经藤黄酸与溴化氢和有机胺反应合成了新型藤黄酸衍生物，发现藤黄酸（N- 丙基苯丙酰胺）酯、藤黄酸（N -丙基对甲苯磺酰胺）酯、藤黄酸及N-色胺藤黄酰胺具有较强的抗肿瘤作用。藤酰苷体外细胞试验显示，其对K562、黑色素细胞瘤细胞（B16）等肿瘤细胞均有抑制作用，其活性明显高于藤黄酸［55］。藤黄酸与氨基酸反应合成的多种氨基酸衍生物对人胃癌细胞（BGC823）、人恶性黑色素细胞（A375）等肿瘤细胞均有较强的活性，其中含有非极性侧链的衍生物活性较高，含有部分极性氨基酸的衍生物活性下降对细胞株具有选择性［56］。在笼状呫吨酮母核A 环上引入羟基和氟基，低浓度下的细胞毒性明显增强，诱导外周和中枢神经细胞凋亡，表明该结构在炎性乳腺癌靶向治疗设计中的结构灵活，有药理学潜力［57］。笼状呫吨酮类结构中含有多个手性中心、双键、羧基等功能基团，为衍生物的合成提供了基础，经过结构改造的化合物仍有较强的抗肿瘤活性，且活性相对增强。

4 结语与展望

近年来，藤黄属植物因复杂的化学结构和显著的生物活性，深受国内外学者重视。目前，从本属植物中分离出了多种结构类型的化合物，包括呫吨酮类、双黄酮类、苯甲酮类、萜类、联苯类、缩酚酸环醚类、间苯三酚类等［58］。其中，呫吨酮类是本属植物中分布极广泛的一类化合物，主要有简单呫吨酮类、呋喃呫吨酮类、吡喃呫吨酮类、笼状呫吨酮类等上百种结构类型，笼状呫吨酮类化合物是其特征性化学成分。笼状呫吨酮类化合物主要通过诱导细胞凋亡，阻滞细胞周期，抑制细胞的侵袭与转移、血管生成、细胞毒性等分子机制［59］，对结肠癌、白血病、胶质瘤、宫颈癌、皮肤癌［60］、肺癌等肿瘤细胞具有抑制增殖、诱导凋亡的作用，且作用呈剂量依赖性，主要参与抗肿瘤、抗转移、抗血管生成，以及化学治疗、放射治疗增敏作用的分子机制［61］；还有抗革兰阳性菌、金黄色葡萄球菌［62］、抗炎［63-64］，降血糖［65］等作用，但该方面的研究数据较少。以藤黄酸和新藤黄酸合成了多种衍生物，药理学试验发现其抗肿瘤活性明显增强。藤黄酸、新藤黄酸等笼状呫吨酮类化合物难溶于水，故需寻找适宜的给药方式、给药途经、靶向作用位点，并从结构改造等方面进一步深入研究，以发挥该类化合物的抗肿瘤作用。

目前，国内外学者对抗肿瘤作用的研究以体外细胞活性为主，动物实验研究相对较少，需要动物实验和临床研究来进一步验证该类化合物的抗肿瘤作用。衍生物的合成主要以藤黄酸和新藤黄酸为基础，新的衍生物的合成与药理学研究也是众多学者研究的方向。本研究中对笼状呫吨酮类化合物的化学成分、抗肿瘤作用、波谱学特征、衍生物活性进行综述，以期发现新的化合物，并对已知化合物进行结构修饰和优化，以及发现更多结构新颖、活性强、不良反应小的先导化合物，对现有化合物及新的衍生物进行药理学研究及其新药构效关系及靶向药物研究，为新药开发和应用奠定基础。