孫 卉，何志貴， 師俊玲

（1.桂林旅游學院休閑與健康學院，廣西桂林 541006；2.西北工業(yè)大學生命學院，陜西西安 710072）

核桃（Juglans regia L）是世界上消費最廣泛的堅果之一，與榛子、杏仁和開心果并稱為“世界四大堅果”[1]。近年來，世界核桃產(chǎn)量保持穩(wěn)定增長態(tài)勢，2017 年全球核桃產(chǎn)量達到764.76 萬t，我國核桃（干果）產(chǎn)量約384.55 萬t，位居世界第一。核桃青皮，又稱青龍衣，是核桃加工生產(chǎn)過程中的主要副產(chǎn)品，每年產(chǎn)生的核桃青皮超過100 萬t。青龍衣始載于《開寶本草》，在我國有很長的藥用歷史，現(xiàn)代科學研究表明其含有萘醌類、酚酸類、黃酮類、多糖類、萜類、烷類等豐富的生物活性成分，具有抗腫瘤、抗氧化、抑菌、消炎等多種生理功能[2]。萘醌類是核桃青皮中分離得到的主要活性成分，其中胡桃醌及其衍生物具有較強的抗腫瘤活性[3]。對國內(nèi)外近年來關(guān)于核桃青皮胡桃醌及其衍生物的分離提取及其抗腫瘤作用機制的研究進行綜述，以期為胡桃醌的科學研究及信息交流提供參考依據(jù)，為胡桃醌的深入研究和抗癌新藥的研發(fā)提供參考。

1 胡桃醌及其衍生物的抗腫瘤活性

胡桃醌（Juglone，5-hydroxy-1,4-napthoquinone）是胡桃屬植物中的有效成分，常見的衍生物有3-羧基-5-羥基-1,4-萘醌（3-carboxyl-5-hyroxy-1,4-naphthoquinone）、2-羧基-5-羥基-1,4-萘醌（2-carboxyl-5-hyroxy-1,4-naphthoquinone）、2-（1-羥乙基）-5-羥基-1,4-萘醌（2-(1-hydroxyethyl)-5-hyroxy-1,4-naphthoquinone）、2,3-二甲基-5-羥基-1,4-萘醌（2,3-dimethyl-5-hyroxy-1,4-naphthoquinone）、2,3-二氫-5-羥基-2-甲基-1,4-萘醌（2,3-dihydro-5-hydroxy-2-methyl-1,4-naphthoquinone）、2,3-二氫-5-羥基-1,4-萘醌（2,3-dihydro-5-hydroxy-1,4-naphthoquinone）、2,5-二羥基-1,4-萘醌（2,5-dihydroxy-1,4-naphthoquinone）、3,5-二羥基-1,4-萘醌（3,5-dihydroxy-1,4-naphthoquinone）、5-甲氧基-1,4-萘醌（5-methoxy-1,4-naphthoquinone）、5,8-二羥基-1,4-萘醌（5,8-dihydroxy-1,4-naphthoquinone）、5-羥基-3-甲基-1,4-萘醌（5-hydroxy-3-methyl-1,4-naphthoquinone）、1,3-二氫-5-羥基-2-甲基-1,4-萘醌（1,3-dihydro-5-hydroxy-2-methyl-1,4-naphthoquinone）、5-羥基-2-甲基-1,4-萘 醌（5-hydroxy-2-methy-1,4-naphthoquin one）、2-甲氧基胡桃醌（2-methoxyjuglone）、3-甲氧基胡桃醌（3-methoxyjuglone）、3-乙氧基胡桃醌（3-ethoxyjuglone）、2-乙氧基胡桃醌（2-ethoxyjuglone）、5-羥基-3-甲氧基-7-甲基-1,4-萘醌（5-hydroxy-3-methoxy-7-methy-1,4-naphthoquinone）、β-氫化胡桃醌（β-hydrojuglone）、α-氫化胡桃醌（α-hydrojuglone）等。胡桃醌及其衍生物對多種類型的腫瘤細胞具有抗腫瘤活性，表1 總結(jié)了部分胡桃醌及其衍生物的分子結(jié)構(gòu)及其抗腫瘤活性[4-13]。

從核桃青皮中分離得到的胡桃醌及其衍生物和抗腫瘤活性見表1。

表1 從核桃青皮中分離得到的胡桃醌及其衍生物和抗腫瘤活性

（續(xù)表1）

2 胡桃醌的抗腫瘤作用機制

2.1 抑制腫瘤細胞生長和增殖

肽基脯氨酰異構(gòu)酶Pin1 在惡性腫瘤的形成中起著重要作用，其通過表達可誘導多種致癌因子和生長激活因子表達，阻礙多種腫瘤抑制因子或生長抑制劑，引起細胞增殖[14]。胡桃醌是一種Pin1 抑制劑，能夠通過抑制Pin1 的表達抑制人膠質(zhì)瘤細胞U251、乳腺癌細胞MCF7Adr、前列腺癌細胞LNCaP 和DU145 的增殖[15-17]。人類乳頭瘤病毒（HPV）能夠?qū)е录毎鲋钞惓?，Zhao X Y 等人[18]研究發(fā)現(xiàn)20 μmol/L胡桃醌能抑制帶有HPV 的宮頸癌細胞HeLa、Caski和C33A 細胞增殖。通過檢測發(fā)現(xiàn)其Pin1 基因表達下調(diào)，并通過毛細血管擴張性共濟失調(diào)突變（ATM）信號通路顯著調(diào)控DNA 損傷誘導細胞周期阻滯于G2/M 期。胡桃醌還能夠提高細胞周期進展抑制劑p53 和p16 的表達，p53 和p16 的表達又抑制了pRb的磷酸化，從而阻止細胞進入S 期[19]。Fang F 等人[11]研究發(fā)現(xiàn)胡桃醌能夠抑制卵巢癌SKOV3 細胞增殖，其處理24 h 后IC50為30.13 μmol/L，同時可以將SKOV3 細胞周期阻滯在G0/G1 期，主要作用機制是使細胞周期蛋白D1 失活。因此，胡桃醌可以通過抑制Pin1、HPV 的表達，通過ATM 信號通路調(diào)控DNA 損傷，使細胞周期蛋白D1 失活等作用抑制腫瘤細胞生長和增殖。

2.2 誘導腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡的主要途徑有2 條，一個是通過細胞表面死亡受體介導激活caspase-8 的外源性途徑；另一個是依賴于各種細胞應激刺激，導致Bcl-2 家族成員比例的改變，引起細胞色素C（Cyt C）、線粒體蛋白（Smac）和凋亡蛋白酶激活因子-1 (Apaf-1)的釋放，從而激活caspase-9,3 的內(nèi)源性途徑。Ji Y B 等人[20]使用20 μmol/L 胡桃醌處理人胃癌SGC-7901 細胞24 h 后發(fā)現(xiàn)活性氧（ROS）水平顯著上升、Bax表達上調(diào)、Bcl-2 表達下調(diào)，線粒體膜電位（△Ψm）由95%降低到36%，細胞色素C（Cyt C）的釋放由6.9%上升到29%，caspase-3 表達由2.73 個單位上升至10.44 個單位，細胞凋亡率升高。Xu H L 等人[21-22]證明胡桃醌可以通過線粒體途徑，觸發(fā)ROS 介導細胞凋亡。胡桃醌處理可引起B(yǎng)ax/ Bcl-2 上調(diào)，線粒體外膜透化、降低線粒體膜電位、ROS 顯著上升、谷胱甘肽（GSH）含量下降，促凋亡因子caspase-9、caspase-3、Cyt C、Smac 和Apaf-1 釋放引起HL-60細胞凋亡。當加入抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸（NAC）時核桃醌誘導的程序性細胞死亡被抑制，該通路上的關(guān)鍵蛋白表達降低。同樣的作用機制在人胃癌細胞SGC-7901[23]、膀胱癌細胞T24[24]和卵巢癌細胞SKOV3[11]中也被證實。因此，胡桃醌可以通過激活caspases 和線粒體膜功能障礙誘導細胞凋亡。

2.3 抑制腫瘤細胞遷移和侵襲

胡桃醌能夠抑制腫瘤細胞遷移和侵襲。癌細胞的轉(zhuǎn)移與細胞的遷移、侵襲能力有關(guān),也是患者發(fā)生死亡和預后不良的主要原因[25]。細胞脫離腫瘤微環(huán)境，細胞外基質(zhì)的侵蝕，以及遠端位置的重新定位，都是腫瘤轉(zhuǎn)移的過程。上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換（Epithelial to mesenchymal transition，EMT）可使上皮細胞分化為間充質(zhì)細胞，賦予了癌細胞遷移和侵襲的能力[26]。核桃醌通過Akt/GSK-3β/Snail 通路上調(diào)上皮標志物E-鈣黏蛋白（E-cadherin）的表達，同時降低間質(zhì)標記物N-鈣黏蛋白(N-cadherin)和波形蛋白（vimentin）的表達，從而降低前列腺癌細胞LNCaP和LNCaP-AI 的侵襲能力[7]。

MMP-2/MMP-9 是基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)家族成員，在宮頸癌、胃癌等多種癌癥中均參與腫瘤遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移，其激活或表達的增加標志著腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移。血管生成是細胞遷移的另一個關(guān)鍵步驟，受血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的調(diào)控，而VEGF-A表達增加會上調(diào)Phactr-1 基因的表達。胰腺癌細胞BxPC-3 和PANC-1 經(jīng)20 μmol/L 胡桃醌處理24 h 后細胞黏附性分別降低66%和75%，遷移率分別減少69.5%和80.0%，MMP-2、MMP-9 和Phactr-1 基因的表達顯著降低[10]。

胡桃醌處理24 h 卵巢癌細胞SKOV3 后其MMP-2基因表達顯著下降，細胞侵襲性受到顯著抑制[11]。

3 結(jié)語

胡桃醌在體外能夠通過抑制腫瘤細胞生長和增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞遷移和侵襲等機制發(fā)揮抗腫瘤作用。多項體內(nèi)試驗同樣證實胡桃醌具有抗腫瘤活性，胡桃醌（40 μg/mice）明顯抑制了荷瘤小鼠上腫瘤的生長[17]，胡桃醌（1 mg/kg）提升了荷瘤小鼠氧化應激標志物的表達，Bax/Bcl-2比值升高，引起了小鼠體內(nèi)腫瘤細胞的凋亡，延長了患有埃爾利希-腹水癌小鼠的生存時間[19，27]。同時，研究人員發(fā)現(xiàn)抗壞血酸能夠通過激活包括FOXO家族成員在內(nèi)的ROS 反應因子，增強胡桃醌的細胞毒性作用[28]。胡桃醌聯(lián)合抗壞血酸對體外MCF-7 細胞和小鼠埃利希-腹水瘤具有顯著的抗腫瘤作用，DNA 損傷、腫瘤細胞氧化應激水平和Bax/Bcl2 比值較胡桃醌單獨處理顯著提升，荷瘤小鼠生存時間延長[19，27-28]。

胡桃醌抗腫瘤活性很強，但也是核桃青皮的主要毒性成分，制約了其在臨床上的實際應用。如何在發(fā)揮抑癌作用的同時又減少對正常細胞的毒性，Duraipandy N 等人[29]采用現(xiàn)代生物醫(yī)學納米技術(shù)將胡桃醌與納米銀粒子偶聯(lián)，降低了其對正常細胞的毒性，提高了藥物靶向性，特異性地抑制了癌細胞的增殖。

綜上所述，胡桃醌是一種具有顯著抗腫瘤活性的生物活性物質(zhì)，極具研究價值，如何通過結(jié)構(gòu)修飾增強胡桃醌作用靶向性、降低胡桃醌的毒性，或者通過聯(lián)合用藥提高胡桃醌的抗癌效果，對研制胡桃醌抗癌新藥具有重要意義。