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菊花揮發(fā)油主要成分對腫瘤抗性的研究進展

2015-04-15 15:04周曉葉蔣細旺鎮(zhèn)鴻燕
關(guān)鍵詞:萜類抗癌揮發(fā)油

周曉葉,蔣細旺,鎮(zhèn)鴻燕*

(江漢大學(xué) a.醫(yī)學(xué)院;b.生命科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430056)

菊花揮發(fā)油主要成分對腫瘤抗性的研究進展

周曉葉a,蔣細旺b,鎮(zhèn)鴻燕*a

(江漢大學(xué)a.醫(yī)學(xué)院;b.生命科學(xué)學(xué)院,湖北武漢430056)

摘要:菊花作為藥食同源植物,含有多種化學(xué)成分,具有多種藥理活性。菊花中含有揮發(fā)油、黃酮、綠原酸、生物堿、多糖、氨基酸等化學(xué)成分,現(xiàn)代藥理研究證明菊花具有多種功效,如抗癌、抗氧化、抗炎、抗病毒、抗菌等,并對心血管、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)有一定作用。菊花成分中的揮發(fā)油,證實能夠?qū)Χ喾N癌癥有抵抗功效,對近幾年菊花揮發(fā)油中的主要成分β-欖香烯、小白菊內(nèi)酯及菊花三萜烯二醇和三醇、α-甜沒藥萜醇、棕櫚酸等的抗癌功效研究進行綜述,以明確揮發(fā)油成分的抗癌潛力。

關(guān)鍵詞:菊花;揮發(fā)油;萜類;抗癌;小白菊內(nèi)酯;β-欖香烯

菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.Tzve1)原產(chǎn)于我國,系菊科(Compositae)多年生草本植物,為藥食同源的常用中藥。目前較常見的菊花種類為貢菊、毫菊、杭菊、滁菊、懷菊、濟菊、川菊以及祁菊。菊花中含有揮發(fā)油、黃酮、綠原酸、生物堿、多糖、多酚類、氨基酸等多種化學(xué)成分,其味甘、苦、微寒。歸肺、肝經(jīng),具有散風(fēng)清熱,平肝明目,清熱解毒的功效,用于風(fēng)熱感冒,頭痛眩暈,目赤腫痛,瞑目昏花,瘡癰腫毒[1]。在傳統(tǒng)中藥中,菊花常被用來醫(yī)治婦科疾病、腎炎、頭暈、過敏、神經(jīng)問題及感染病[2]?,F(xiàn)今,被證實菊花有中樞和外周性鎮(zhèn)痛作用、抗病毒、抗菌[3]、抗炎[4-5]、抗氧化[6-8]、抗腫瘤[9-10]、對心血管系統(tǒng)[11]、保肝[12-13]、帕金森綜合征[14-15]等有一定的作用。

世界衛(wèi)生組織估計2008年全球有760萬癌癥病人死亡,其中中國有196萬,占全球癌癥死亡人數(shù)的25.89%[16],癌癥已經(jīng)成為僅次于心血管疾病的第二大死亡原因。目前對癌癥治療主要有手術(shù)切除、化療、放療等方法。雖然傳統(tǒng)的外科手術(shù)結(jié)合藥物化療對于早期癌癥有明顯效果,但是腫瘤細胞的耐藥性及化療藥物的毒副作用成為了腫瘤治療過程中新難題。

植物來源的天然產(chǎn)物具有低毒性、廣譜性和抑制多藥耐藥性[17-18]等特點,已經(jīng)成為抗癌藥物的主要研究熱點。癌癥發(fā)生是患者的正氣虛弱、痰凝濕聚、臟腑經(jīng)絡(luò)功能失調(diào)、氣滯血瘀,在體內(nèi)長期郁結(jié)發(fā)生。扶正抗癌中藥的臨床作用主要為扶正固本、提高患者機體免疫力、培養(yǎng)患者正氣、驅(qū)邪抗癌,最終取得良好的臨床癌癥治療效果。熱毒內(nèi)蘊是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的一個重要因素。癌癥治療需要采用寒涼藥物達到清熱解毒的目的,菊花是最常被用做清熱解毒一味藥,而清熱解毒中藥具有抗病原微生物、抗內(nèi)毒素、抗炎、提高機體免疫力及用于治療惡性腫瘤[19]。研究表明,在晚期惡性腫瘤患者治療中的應(yīng)用,藥用菊花能夠?qū)颊叩拿庖吖δ芎蜕尜|(zhì)量進行有效的改善,同時又可以抵御腫瘤的耐藥性,值得在臨床中進行推廣應(yīng)用[20]。

1 菊花揮發(fā)油成分

揮發(fā)油又稱精油,即essential /volatile oils,具有芳香氣味,在常溫下能揮發(fā)的油狀液體的總稱。在植物界分布很廣,特別是菊科、蕓香科、傘形科、唇形科、樟科、木蘭科、姜科等植物中。揮發(fā)油提取一般可采用水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2提取法、有機溶劑萃取法、固相微萃取法等,提取的揮發(fā)油多為藍、綠、黃之間的顏色[21-22]。芳香植物的揮發(fā)油香味取決于成熟度、采后處理、存儲條件、雜交、提取條件等多因素。

菊花揮發(fā)油主要為倍半萜烯、單萜烯類及含氧衍生物和脂肪族化合物等,其化學(xué)成分復(fù)雜[23]。KIM等[24]通過聚類分析和主成分分析研究韓國菊花揮發(fā)性成分,將其成分分為烴類、醇類、酮類及酯類。不同種菊花會揮發(fā)油含量不同,同一菊花不同階段揮發(fā)油含量不同。郝春影等[25]采用比色法,用蘆丁作為對照,測得總?cè)频奶崛÷史謩e為:貢菊1.046 7%,杭菊1.103 4%,滁菊2.095 4%,亳菊1.656 6%,其中以滁菊的總?cè)坪孔罡撸|(zhì)量最佳。段崇霞等[26]比較了四大藥用菊花功能成分,揮發(fā)油總量,貢菊0.243%、滁菊0.524%、亳菊0.388%、杭菊0.212%。李福高等[27]通過研究不同物候期杭白菊與其他菊花及野菊花揮發(fā)性成分表明,杭白菊花蕾、中花、大花的總揮發(fā)油質(zhì)量分數(shù)分別為0.383%、0.337%、0.295%,不同物候期主要成分基本一致。

2 揮發(fā)油藥理

揮發(fā)油具備良好的藥理活性,主要成分為萜類化合物,是自然界種類繁多的一類次生代謝物,是很多天然植物藥中的主要有效成分,且很多成分具有抗癌潛力。如倍半萜中青蒿素、黃根醇、小白菊內(nèi)酯、姜黃酮等;單萜類中的檸檬醛、紫蘇春、芍藥苷、香樟醇等;二萜類化合物很多,如紫杉醇、丹參酮、冬凌草甲素和芫花酯等;三萜類的熊果酸、扁蒴藤素、大豆皂苷、甘草酸、人身皂苷、靈芝三萜[28]等。

菊花揮發(fā)油國內(nèi)外研究領(lǐng)域為有機農(nóng)藥[29-30]、抗氧化[31]、添加劑[32]等,菊花揮發(fā)油含有β-欖香烯、小白菊內(nèi)酯、棕櫚酸、α-甜沒藥萜醇、愈創(chuàng)木內(nèi)酯、樟腦、龍腦等多種有效成分,本研究主要對菊花揮發(fā)油成分的抗癌潛力進行綜述。

2.1 β-欖香烯

欖香烯是從姜科植物莪術(shù)(Curcuma phaeocaulis)中提取來的倍半萜烯類化合物,主要成分為β-欖香烯(β-elemene),有少量的α-欖香烯及γ-欖香烯。分子式為C15H24,化學(xué)名為1-甲基-1-乙烯基-2,4-二異丙基環(huán)己烷。藥理學(xué)及臨床研究證明,欖香烯是一種非細胞毒性抗腫瘤藥物,具有良好的抗癌活性。β-欖香烯具有廣譜抗腫瘤特性,作為國家以及新藥β-欖香烯乳劑以用于癌癥患者的臨床治療。

DAI等[33]研究了β-欖香烯對人肝癌Hep G2細胞抑制和凋亡實驗,MTT法證明β-欖香烯對Hep G2細胞的體外抑制作用呈現(xiàn)時間和劑量依賴效應(yīng),流式細胞儀和熒光顯微鏡實驗證實了β-欖香烯促進Hep G2凋亡,將Hep G2細胞周期阻滯在G2/M期,同時β-欖香烯處理后,在mRNA和蛋白水平死亡受體Fas和FasL表達明顯增加。

LI等[34]研究表明,在卵巢癌治療過程中β-欖香烯能增強順鉑對癌細胞的毒性和將細胞周期阻滯在G2/M期,兩者表現(xiàn)為協(xié)同作用,且能夠提高跨膜能力,引起了Caspase-3/8/9的活化,Bax蛋白表達增加,Bcl-2蛋白表達水平下降。

LI等[35]研究表明,β-欖香烯能夠增強順鉑對非小細胞肺癌細胞H460和A549的敏感性,兩者為協(xié)同作用。具體是兩種藥物能夠?qū)⒓毎芷谧铚贕2/M期,通過上調(diào)CHK2表達和降低CDC2活性,降低細胞周期蛋白B1和CDC25C和增加p21Cip1/Waf1、p27Kip1和GADD45表達。即是通過調(diào)控CHK2調(diào)控的CDC25C/ CDC2/細胞周期蛋白B1信號通路將細胞阻滯細胞增殖周期。

BI[36]在臨床研究中表明在晚期胃癌患者中,β-欖香烯乳劑添加到化學(xué)治療藥物中,觀察胃癌患者的負面效應(yīng),結(jié)果顯示:β-欖香烯乳劑的響應(yīng)率是60%,化療組為41.7%;患者腫瘤惡化時間和總存活時間β-欖香烯乳劑(7.1個月和11個月)比化療組(5.2個月和9.3個月)有延長;患者的生活質(zhì)量也明顯提高,惡心、嘔吐和腹瀉等癥狀發(fā)生頻率明顯下降。在FOLFOX4治療方案中,β-欖香烯乳劑能夠提高藥效,有效降低化療的負面作用。

綜上,β-欖香烯具有廣譜抗腫瘤作用,且毒副作用輕微。能抑制腫瘤生長及轉(zhuǎn)移[37]、阻滯細胞增殖周期、降低癌細胞的有絲分裂、抑制血管形成[38]、放射增敏性[39]、化療增敏性[40]、逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥性[41]、影響癌基因或抑癌基因的表達、誘導(dǎo)免疫應(yīng)答[42]等。

2.2 小白菊內(nèi)酯

小白菊內(nèi)酯(Parthenolide,PTL)是從艾菊(Tanacetumvulgare L)(菊科菊蒿屬)內(nèi)純化出的一種倍半萜稀內(nèi)酯化合物(sesquiterpene lactone),被證實有良好的藥理活性。其分子式C15H20O3,相對分子質(zhì)量248.32。小白菊內(nèi)酯常常被用來治療發(fā)熱、偏頭疼及類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等。近來報道指出它能促進細胞分化、阻滯細胞周期和引起凋亡[43-44]。

韓琨景[45]的研究表明,小白菊內(nèi)酯對肝癌細胞Hep G2有增殖抑制、誘導(dǎo)凋亡及抗遷移的作用,將細胞周期阻滯在G0/G1期,且呈現(xiàn)出濃度和時間的依賴性,凋亡機制可能與NF-κB、Caspase-3等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。劉戰(zhàn)培等[46]的研究表明,小白菊內(nèi)酯能夠誘導(dǎo)肝癌細胞SMMC7721死亡率呈現(xiàn)濃度依賴趨勢,通過AO染色和Western blot檢測表明在一定范圍內(nèi)隨著小白菊內(nèi)酯濃度的增大,p6的表達量下降,而LC3的表達量增加,表明小白菊內(nèi)酯可能促進肝癌細胞系SMMC7721發(fā)生自噬。用NAC去除ROS后,小白菊內(nèi)酯引起的自噬明顯下降,說明其誘導(dǎo)的SMMC7721細胞發(fā)生自噬依賴于ROS。駱麗等[47]研究了小白菊內(nèi)酯對食管癌EC9706細胞增殖及血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、核轉(zhuǎn)錄因子κB P65(NF-κB P65)蛋白表達的影響,與對照組比較VEGF和NF-κB P65蛋白表達均降低,小白菊內(nèi)酯在作用48 h后細胞數(shù)量減小,細胞固縮變圓、核濃縮、核質(zhì)分布不清,細胞溶解破碎。通過小白菊內(nèi)酯和5-氟尿嘧啶聯(lián)用,表明小白菊內(nèi)酯能夠增加EC9706對5-氟尿嘧啶的敏感性。程廣[48]通過對細胞周期、凋亡及侵襲轉(zhuǎn)移實驗,得出小白菊內(nèi)酯對人膀胱癌5637細胞增殖具有抑制作用,呈時間和劑量依賴,顯著抑制了Cyclin D1和p-CDK2的表達,可能為G0/G1期阻滯??偟蛲黾毎麨?5.1%~86.6%,抑制侵襲抑制能力可能與降低VEGF、MMP-2、MMP-9的表達有關(guān)。KWAK等[49]的研究表明,小白菊內(nèi)酯通過活化線粒體通路和Caspase-8及Bid獨立通道導(dǎo)致人類卵巢上皮癌細胞系CAR-3和SK-OV-3凋亡,調(diào)節(jié)活性氧種類的形成和谷胱甘肽降解。ZHAO等[50]的研究表明,在非小細胞肺癌細胞中小白菊內(nèi)酯不僅可以通過上調(diào)TNFRSF10B和下調(diào)CF?LAR引起外在凋亡,而且可以通過增加PMAIP1和降低MCL1的表達引起內(nèi)在的凋亡。

綜上,小白菊內(nèi)酯對多種癌細胞有抑制作用,主要通過抑制NF-κB活化、阻斷腫瘤細胞的周期分化、促進細胞凋亡而發(fā)揮作用。

2.3 其他成分

PARK等[51]從日本野菊中發(fā)現(xiàn)了愈創(chuàng)木內(nèi)酯,對5種人類癌細胞株具有明顯的細胞毒性(IC50≤4 μg/mL)。菊花三萜烯二醇和三醇作用于腫瘤細胞系,具有顯著抗腫瘤活性和細胞毒性[52-53]。菊花中提取的α-甜沒藥萜醇,具有抗癌作用,強力誘導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞凋亡[54]。劉芳等[55]采用含有含濃度為800 μmol/L棕櫚酸的DMEM高糖培養(yǎng)基培養(yǎng)肝癌Hep G2細胞24 h,向Hep G2細胞轉(zhuǎn)染綠色熒光蛋白(GFP)-LC3質(zhì)粒,通過觀察LC3 I1綠色熒光斑點發(fā)現(xiàn)刺激24 h明顯增加自噬及凋亡細胞數(shù)量;利用BafA1抑制自噬后,采用M30免疫熒光檢測細胞凋亡發(fā)現(xiàn),棕櫚酸刺激引起的Hep G2細胞凋亡水平明顯增加。表明棕櫚酸可以刺激自噬發(fā)生,自噬反應(yīng)堆肝癌Hep G2細胞有一定保護作用。龍腦俗稱天然冰片、龍腦香,具有鎮(zhèn)痛、抗炎、抗病菌、促進滲透等多種藥用價值,能夠促進藥物吸收,可長期用于治療各種疾病,無明顯毒副作用[56]。同時龍腦所具有逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性、影響神經(jīng)遞質(zhì)含量、治療結(jié)腸炎[57]、骨質(zhì)疏松[58]、抗血栓[59]等功效。樟腦、龍腦是抗菌作用的主要成分;丁香烯有平喘作用,是治療老年性慢性支氣管炎的有效成分;藍桉醇具有抗真菌作用,桉油醇具有較強的抗微生物生長活性;1,8-桉葉素和蒎烯均有較強的抗炎和祛痰作用;因此菊花揮發(fā)油中的很多化學(xué)成分具有輔助治療癌癥的作用。

3 展望

菊花揮發(fā)油中主要成分小白菊內(nèi)酯、β-欖香烯、α-甜沒藥萜醇、棕櫚酸等作為天然的生物分子,它們可在不威脅宿主的情況下,誘導(dǎo)和激發(fā)宿主增強其潛在的免疫能力,遏制腫瘤的發(fā)生與發(fā)展,并可協(xié)同化療藥物發(fā)揮更有效的作用,抵抗化療藥物產(chǎn)生的一系列毒副作用及抗腫瘤耐藥性。因此,菊花揮發(fā)油的抗腫瘤研究成為天然藥物抗腫瘤的一個新的熱點。

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(責(zé)任編輯:范建鳳)

Progress of Antineoplastic Activities of Chrysanthemum Essential Oils′Main Ingredients on Multiple Tumor Cells

ZHOU Xiaoyea,JIANG Xiwangb,ZHEN Hongyan*a
(a.School of Medicine;b.School of Life Science,Jianghan Univiersity,Wuhan 430056,Hubei,China)

Abstract:The chrysanthemum,a medicine-food homology plant,has various chemical composition and pharmacologic activities.The chemical composition of chrysanthemum contain essential oils,flavo?noids,chlorogenic acid,alkaloid,polysaccharides,amino acids and others.Modern pharmacological re?searches manifest that chrysanthemum has the multiple activities,such as anticancer,antioxidant,anti?inflammatory,antivirus,antimicrobial effects and so on.In addition,it has effects on cardiovascular sys?tem,immune system and nervous system.Essential oils,one of the most significant elements,are testi?fied as anticancer potentiality.The anticancer efficacy of the main composition of chrysanthemum essential oils such as β-elemene,parthenolide and others are summarized,to make clear the anticancer potentiali?ty.

Keywords:chrysanthemum;essential oils;terpenes;anticancer;parthenolide;β-elemene

*通訊作者:鎮(zhèn)鴻燕(1969—),女,副教授,副主任醫(yī)師,碩士,研究方向:胃腸道腫瘤。E-mail:846568727@qq.com

作者簡介:周曉葉(1989—),女,碩士生,研究方向:天然產(chǎn)物藥理。

基金項目:武漢花卉(菊花)工程技術(shù)研究中心項目(2013021005010466);武漢市教育局項目(CXY201403)

收稿日期:2015-05-22

DOI:10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2015.04.017

中圖分類號:R284.6

文獻標志碼:A

文章編號:1673-0143(2015)04-0376-06

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