穿心莲内酯抗炎及抗肿瘤作用的研究进展

摘要：穿心莲内酯是爵床科穿心莲属植物穿心莲（Andrographis paniculata）提取物的主要有效成分之一，为双萜内酯类化合物。本文将穿心莲内酯的抗炎与抗肿瘤分子机制的研究进展作一综述。

关键词：穿心莲内酯；核因子-κB；炎症；肿瘤

中图分类号：R966文献标识码：A文章编号：1672-979X(2008)07-0052-04

Progress on Anti-inflammatory and Anti-tumor Actions of Andrographolide

ZHOU Xin-lei, WANG Li-jing*

(Basic Medical Department, Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou 510006, China)

Abstract：Andrographolide（Andro）is one of the major active compositions in extracts from the plant Andrographis paniculata. It is a diterpene compound. The progress on molecular mechanism of anti-inflammatory and anti-tumor actions of andrographolide were reviewed.

Key words：andrographolide; NF-κB; inflammation; tumor

穿心莲内酯（andrographolide，Andro）是爵床科穿心莲属植物穿心莲（Andrographis paniculata）提取物的主要有效成分之一，为双萜内酯类化合物。多年来，我国及东南亚一些国家应用穿心莲治疗炎症。近年穿心莲内酯抗肿瘤活性的报道日渐增多。鉴于炎症与肿瘤之间内在联系密切，本文将穿心莲内酯的抗炎与抗肿瘤分子机制的研究进展作一综述。

1炎症与肿瘤的关系

炎症与肿瘤关系的最早证据来自于流行病学调查。研究发现，许多慢性炎症是肿瘤发生发展的危险因素。随着人们对肿瘤发生发展机制认识的深入，炎症与肿瘤的关系越来越受到重视。近年的研究结果显示，慢性肝炎与肝癌[1]，慢性肠炎与肠癌[2]，慢性萎缩性胃炎与胃癌[3]，慢性阻塞性肺炎与肺癌[4]，子宫内膜炎与子宫内膜癌[5]，卵巢炎症与卵巢肿瘤[6]等前者都是后者的重要诱发因素。随着研究的进一步深入，学者们在分子水平上发现，核因子（NF-κB）、环加氧酶（COX-2）、肿瘤坏死因子（TNF-α）、细胞外信号调节激酶（ERK1/2）等许多细胞因子在炎症及肿瘤发生发展过程中起重要的作用，甚至可将其看作是联系慢性炎症与肿瘤的关键因子。

近年研究表明，炎症的微环境可能对肿瘤的发生发展有促进作用，许多参与炎症的分子信号通路和靶点同时在肿瘤发生中起重要作用。炎症与肿瘤之间的相关性提示我们针对一些特异性炎症分子靶点研究新的抗肿瘤药物。传统中药中有许多具有较强抗炎活性的制剂或单体。穿心莲内酯就是其中之一。它对上呼吸道感染等炎症有很好的疗效。Andro作为一种具有多种药理活性的天然药物化学成分，除抗炎活性外其抗肿瘤活性也引起了我国以及印度、新加坡、智利等国科研人员的兴趣。

2Andro在炎症中作用的研究进展

穿心莲作为抗炎药在中国及亚洲地区已有上千年的应用历史了。分子生物学技术的发展使学者们得以从分子水平上研究Andro抗炎作用的机制。现将迄今已知的Andro对炎症作用机制的研究成果概括如下。

2.1Andro对T细胞的作用

Andro可以同时下调体液适应性和细胞适应性免疫应答反应。体外研究表明，Andro能在异源性物质刺激引起的免疫应答反应中干扰T细胞的激活，还可影响树突细胞（DCs）的成熟及其抗原提呈能力。研究人员在体内实验研究中发现，Andro可明显抑制小鼠在胸腺依赖性抗原应答反应中诱发抗体的增加和迟发型超敏反应抗体的产生。在实验性自身免疫性脑炎（EAE）模型中，Andro可以通过CD4+T细胞的调控明显减少实验动物的症状[7]。

2.2Andro对中性粒细胞的作用

Andro可显著抑制HL-60源中性粒细胞的生长并诱导细胞周期阻滞和线粒体介导的凋亡[8]。但Andro并不能阻抑血小板激活因子（PAF）和 N-甲酰-甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸（fMLP）诱导的NF-κB激活，也不能影响丝裂原活化蛋白激酶（P38 MAPK）磷酸化[9]。虽然NF-κB可被激活，但激活后其二聚体由胞浆进入胞核不能启动转录。原因是Andro可与NF-κB的P50子单元上的62位还原态半胱氨酸残基共价结合，而此位点是NF-κB与核内DNA结合的关键位点。故Andro抑制了NF-κB二聚体与DNA的结合及其后的转录事件。Andro通过阻抑NF-κB的激活减少了细胞黏附分子E-选择素（E-selectin）的表达及E-selectin介导的白细胞黏附。同时消除了细胞因子和内毒素诱导的中性粒细胞在腹膜的沉积，减轻感染性休克及过敏性肺炎等疾病的症状[10]。

研究人外周血中性粒细胞发现，Andro有阻抑fMLP诱导中性粒细胞黏附与迁移的作用[11]。其可能的机制是Andro通过调节蛋白激酶C（PKC）信号通路减少活性氧族（ROS）分子的产生，进而下调细胞黏附分子（Mac-1）的高表达，并阻抑中性粒细胞的黏附与迁移。

2.3Andro对巨噬细胞的作用

Andro可以减少巨噬细胞中许多炎症因子的表达。在脂多糖（LPS）诱导的鼠腹膜巨噬细胞中，Andro以浓度依赖模式在mRNA水平上减少TNF-α及白介素IL-2a和IL-2b的产生[12]。进一步研究显示，此作用可能是通过阻抑ERK1/2信号通路实现的。在LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞中，以及在内毒素性休克及主动脉环实验中，Andro都能抑制诱导型一氧化氮合酶iNOS激活从而减少一氧化氮的表达[13]。

Andro可阻抑补体片断C5a诱导的巨噬细胞迁 移[14]。研究人员通过研究特异性激酶阻断剂发现ERK1/2、P38 MAPK及磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）的激活是C5a诱导的巨噬细胞迁移所必需的过程，c-Jun氨基端激酶（JNK）通路却是非必需通路。Andro可以明显减少C5a刺激引起的ERK1/2磷酸化以及其上游蛋白激酶MEK1/2磷酸化。Andro可阻抑86 %±9 %由C5a激活的ERK1/2磷酸化。Andro对由C5a诱导的PI3K下游的蛋白激酶（Akt）磷酸化也有强烈的抑制作用，对P38和JNK的磷酸化却没有抑制作用。

2.4Andro对血小板的作用

在凝血酶诱导血小板聚集的实验中，Andro可阻抑血小板凝集。Andro抑制ERK1/2通路激活可能在此过程中起着关键作用。该研究提示，Andro可用于心血管系统疾病如血栓的治疗，对出血性疾病则要小心使用[15]。

3Andro抗肿瘤作用的研究进展

Andro对炎症的治疗作用是勿庸置疑的，其主要成分为Andro或其衍生物的莲必治、穿琥宁等成品药物已在临床上应用多年。但是，Andro对肿瘤的作用目前尚处于探索中。目前已报告的研究结果如下。

3.1Andro的细胞毒作用

Andro及其多种衍生物对人乳腺癌细胞耐药细胞株MCF-7/ADR、人结肠癌细胞SW620、人肺癌细胞H522、卵巢癌细胞SKOV3等多种肿瘤细胞有细胞毒作用[16]，显示出Andro及其衍生物的抗肿瘤活性。

3.2Andro对细胞周期的作用

在Andro及其半模拟物DRF3188对乳腺癌细胞MCF7的研究中发现，肿瘤细胞的细胞周期被阻滞在G0~G1期，其可能的机制是通过诱导细胞周期阻抑物P27表达并伴有细胞周期依赖性激酶Cdk4水平下调[17]。此外， Jada等[18]通过NCI60研究Andro及其3种修饰产物结果与上述相似，即Andro及其模拟物对部分肿瘤细胞有非特异性的细胞周期阻滞作用。

3.3Andro对细胞凋亡的作用

在人前列腺癌PC3细胞中，Andro诱导凋亡后，在光镜下可见细胞皱缩，染色质浓集，HE深染；电镜下可见细胞凋亡小体等形态学改变[19]。

在对人宫颈癌细胞HeLa、人肝癌细胞HEPG2及人乳腺癌细胞MDA-MB-231的研究中发现，Andro通过激活死亡受体途径中半胱天冬酶caspase8诱导凋亡。Andro引发依赖caspase8的促凋亡蛋白Bid裂解及一系列后继事件包括促凋亡蛋白Bax变构、线粒体转位、细胞色素C释放及caspase9、caspase3激活，阻抑caspase8就能抑制Bid裂解和Bax变构[20]。同样应用RNAi技术静默Bid就能阻抑Andro诱导的Bax变构及凋亡。所以，促凋亡家族Bcl-2（Bax和Bid）是Andro诱导细胞死亡途径信号传递的关键调节因子。从caspase8到线粒体再到下游的效应caspase最终导致细胞凋亡。

然而，Andro对生长因子缺失诱导的人脐静脉血内皮细胞HUVECs却有抗凋亡的保护作用。在HUVECs培养中无生长因子条件下培养18 h后诱导的凋亡可以被Andro以浓度依赖模式阻抑。Andro通过抑制凋亡的线粒体途径而阻抑细胞色素C释放入胞质并消除线粒体的电动势，进而阻抑caspase3、caspase9激活。同时，Andro可诱导抗凋亡Akt及其下游靶点BAD激活。而ERK1/2在此情况下却不被激活。然而用特异性的阻抑物使Akt无法激活后，Andro的抗凋亡作用也随之消失。所以，Andro是通过Akt-BAD通路实现了在HUVECs中的抗凋亡作用[21]。

由此可见，Andro对过度增殖的肿瘤细胞有促进凋亡的作用，对正常细胞的过度凋亡则有保护性作用。然而在什么环境中Andro发挥其促凋亡作用，又在什么环境中发挥其抗凋亡作用尚待进一步研究。

3.4Andro对血管生成的作用

当前，肿瘤治疗中阻抑血管生成是一种非常有前景的策略。在C57BL/6鼠中，腹腔注射穿心莲内酯可显著地抑制B16F-10黑色素瘤细胞诱导的新生血管形成，治疗组中黑色素瘤微血管数与对照组相比有显著差异。在此动物模型中，通过研究血清细胞因子发现，促炎因子如IL-1β、IL-6、TNF-α、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）及对血管生成作用最明显的因子血管内皮细胞生长因子（VEGF）水平都显著提高。而经穿心莲提取物及穿心莲内酯治疗后，IL-1β，IL-6,TNF-α，GM-CS等因子的水平有显著降低。进一步研究发现，在穿心莲内酯存在的条件下，B16F-10细胞中VEGF在mRNA水平上的表达明显减少；同时NO水平也显著降低，而抗血管生成因子金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP-1）及IL-2的水平则有所提高。研究人员还通过主动脉环实验发现，穿心莲提取物及穿心莲内酯在非毒性浓度下可阻抑微血管生长，进一步证明穿心莲内酯有抗血管生成活性[22]。这一研究成果为证明Andro具有抗肿瘤活性提供了又一有力的证据。

4展望

在Andro的抗炎与抗肿瘤活性研究中，我们更期待后者的成功。虽然Andro的抗肿瘤活性研究已经取得了进展，但是要将其真正用于肿瘤预防和治疗还有很长一段路要走。需探寻其发挥作用的真正有效的信号通路及作用靶点，同时要对Andro进行化学修饰并研究、筛选其衍生物，寻求最适宜的剂型，并在提高其生物利用度等方面进行深入研究。

参考文献

[1]Lupberger J, Hildt E. Hepatitis B virus-induced oncogenesis[J]. World J Gastroenterol, 2007, 13 (1): 74-81.

[2]Yang L, Pei Z. Bacteria, inflammation, and colon cancer[J]. World J Gastroenterol, 2006, 12 (42): 6741-6746.

[3]Fox J G, Wang T C. Inflammation, atrophy, and gastric cancer[J]. J Clin Invest ,2007, 117 (1): 60-69.

[4]Brody J S, Spira A. State of the art. Chronic obstructive pulmonary disease, inflammation, and lung cancer[J]. Proc Am Thorac Soc, 2006, 3 (6): 535-537.

[5]Modugno F, Ness R B, Chen C, et al. Inflammation and endometrial cancer: a hypothesis[J]. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev, 2005, 14 (12): 2840-2847.

[6]Wang X, Wang E, Kavanagh J J, et al. Ovarian cancer, the coagulation pathway, and inflammation[J]. J Transp Med, 2005, 3:25.

[7]Iruretagoyena M I, Tobar J A, Gonzalez PA, et al. Andrographolide interferes with T cell activation and reduces experimental autoimmune encephalomyelitis in the mouse[J]. J Pharmacol Exp Ther, 2005, 312 (1): 366-372.

[8]Cheung H Y, Cheung S H, Li J, et al. Andrographolide isolated from Andrographis paniculata induces cell cycle arrest and mitochondrial-mediated apoptosis in human leukemic HL-60 cells[J]. Planta Med, 2005, 71 (12): 1106-1111.

[9]Hidalgo M A, Romero A, Figueroa J, et al. Andrographolide interferes with binding of nuclear factor-kappaB to DNA in HL-60-derived neutrophilic cells[J]. Br J Pharmacol, 2005, 144 (5): 680-686.

[10] Xia Y F, Ye B Q, Li Y D, et al. Andrographolide attenuates inflammation by inhibition of NF-kappa B activation through covalent modification of reduced cysteine 62 of p50[J]. J Immunol, 2004, 173 (6): 4207-4217.

[11] Shen Y C, Chen C F, Chiou W F. Andrographolide prevents oxygen radical production by human neutrophils: possible mechanism(s) involved in its anti-inflammatory effect[J]. Br J Pharmacol, 2002, 135 (2): 399-406.

[12] Qin L H, Kong L, Shi G J, et al. Andrographolide inhibits the production of TNF-alpha and interleukin-12 in lipopolysaccharide-stimulated macrophages: role of mitogen-activated protein kinases[J]. Biol Pharm Bull, 2006, 29 (2): 220-224.

[13] Chiou W F, Chen C F, Lin J J. Mechanisms of suppression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression in RAW 264.7 cells by andrographolide[J]. Br J Pharmacol, 2000, 129 (8): 1553-1560.

[14] Tsai H R, Yang L M, Tsai W J, et al. Andrographolide acts through inhibition of ERK1/2 and Akt phosphorylation to suppress chemotactic migration[J]. Eur J Pharmacol, 2004, 498 (1-3): 45-52.

[15] Amroyan E, Gabrielian E, Panossian A, et al. Inhibitory effect of andrographolide from Andrographis paniculata on PAF-induced platelet aggregation[J]. Phytomedicine, 1999, 6 (1): 27-31.

[16] Nanduri S, Nyavanandi V K, Thunuguntla S S, et al. Synthesis and structure-activity relationships of andrographolide analogues as novel cytotoxic agents[J]. Bioorg Med Chem Lett, 2004, 14 (18): 4711-4717.

[17] Satyanarayana C, Deevi D S, Rajagopalan R, et al. DRF 3188 a novel semi-synthetic analog of andrographolide: cellular response to MCF 7 breast cancer cells[J]. BMC Cancer, 2004, 4:26.

[18] Jada S R, Subur G S, Matthews C, et al. Semisynthesis and in vitro anticancer activities of andrographolide analogues[J]. Phytochemistry, 2007, 68 (6): 904-12.

[19] Kim T G, Hwi K K, Hung C S. Morphological and biochemical changes of andrographolide-induced cell death in human prostatic adenocarcinoma PC-3 cells[J]. In Vivo, 2005, 19 (3): 551-557.

[20] Zhou J, Zhang S, Ong C N, et al. Critical role of pro-apoptotic Bcl-2 family members in andrographolide-induced apoptosis in human cancer cells[J]. Biochem Pharmacol, 2006, 72 (2): 132-144.

[21] Chen J H, Hsiao G, Lee A R, et al. Andrographolide suppresses endothelial cell apoptosis via activation of phosphatidyl inositol-3-kinase/Akt pathway[J]. Biochem Pharmacol, 2004, 67 (7): 1337-1345.

[22] Sheeja K, Guruvayoorappan C, Kuttan G. Antiangiogenic activity of Andrographis paniculata extract and andrographolide[J]. Int Immunopharmacol, 2007, 7 (2): 211-221.