全 文 ：土木香中倍半萜内酯抗肿瘤活性及构效关系研究
李 勇12 ,丛 斌1* ,董 玫1 ,张嫚丽3 ,王思明3 ,史清文3*
( 1 河北医科大学基础医学院 法医学系 河北省法医学重点实验室, 河北 石家庄 050017; 2 河北医科大学
第四医院 胸外五科,河北 石家庄 050011; 3 河北医科大学药学院,河北 石家庄 050017)
摘 要:目的 通过检测土木香中 3 种倍半萜内酯化合物异土木香内酯 ( isoalant olactone, 1) , 2羟基11, 13二氢
异土木香内酯 ( 2hydroxy11, 13dihydro isoalanto lactone, 2) 和 11, 13二氢异土木香内酯 ( 11, 13dihydro isoalan
to lactone, 3) 抗肿瘤活性 ,探讨化合物的构效关系。方法 利用 MTT 比色法检测 3 种倍半萜内酯化合物对人肺
肿瘤细胞增殖活性的影响;以移植性小鼠肝癌 H22为模型, 检测异土木香内酯对在体肿瘤生长以及机体免疫能力
的影响;以体外培养的仓鼠肺成纤维细胞 ( CHL ) 为对象 ,评价异土木香内酯对正常细胞的毒性。结果 化合物 1
(异土木香内酯) 对人非小细胞肺肿瘤细胞 ( A549、RERFLCjk、QG56) 的增殖抑制作用强于顺铂, 对人小细胞肺
肿瘤细胞 ( PC6 和 QG90) 的增殖抑制作用与顺铂相同,而化合物 2 和 3 对各种实验用肿瘤细胞的增殖增不显示
抑制活性;化合物 1 对肝癌 H 22生长具有较强的抑制活性,但对小鼠胸腺指数和脾指数的影响与对照组相比均没有
显著差异 ;化合物 1 对体外培养的 CH L 细胞显示较弱的毒性。结论 化合物 1显示较强的体内外抗肿瘤活性, 而
化合物 2和化合物 3对体内外肿瘤的生长均不显示抑制活性,说明体内外抗肿瘤活性可能与其具有的,不饱和
五元内酯环的结构有关,不饱和的环外双键氢化饱和后形成的饱和五元内酯环, 可能是体内外抗肿瘤活性消失或
减弱的原因;增强机体免疫力是其抗肿瘤作用的机制。
关键词:土木香; 倍半萜内酯; 抗肿瘤; 构效关系
中图分类号: R286 91 文献标识码: A 文章编号: 02532670( 2010) 08133603
土木香 I nula helenium L. 系菊科旋覆花属植
物,为多年生草本,性温, 味辛、苦, 在我国分布于新
疆,其他许多地区常有栽培;其根供药用, 有些地区
用土木香代替青木香。土木香具有健胃、利尿、祛痰
和驱虫等功效[ 1] 。目前已从土木香中分离得到土木
香内酯、异土木香内酯和二氢土木香内酯等多种成
分,具有抗肿瘤、抗炎、驱虫、抗菌、降血糖和镇痛等
多种活性[ 23] 。为较系统地研究异土木香内酯的抗
肿瘤活性,本实验室采用体外培养的人小细胞肺肿瘤
细胞株和人非小细胞肺肿瘤细胞株以及小鼠移植性
肿瘤模型对从土木香根中纯化的 3种倍半萜内酯化
合物进行了体内外抗肿瘤活性研究, 并探讨了这 3种
化合物结构与活性之间的关系及可能的作用机制。
1 材料
1 1 药物: 3 种倍半萜类化合物, 异土木香内酯
( isoalanto lactone, 1) , 2羟基11, 13二氢异土木香
内酯 ( 2hydr oxy11, 13dihydro isoalantolactone,
2) 和 11, 13二氢异土木香内酯 ( 11, 13dihydroi
soalantolactone, 3) 由河北医科大学药学院史清文
教授从土木香的根中分离得到,均为白色针晶,经一
维和二维核磁共振光谱和质谱确定结构, 经 HPLC
和 1HNMR 检查,质量分数在 99% 以上。
1 2 试剂: MT T ( Sigma ) ; RPM I 1640 培养基
( Gibco) ; 顺铂 ( Sigma, 批号 034k3693)。
1 3 细胞系和实验动物:人非小细胞肺肿瘤细胞株
( A549、RERFLCjk、QG56) 以及人小细胞肺肿瘤
细胞株 ( PC6、QG90) 由日本千叶大学医学部第二
生物化学教研室提供; 仓鼠肺成纤维细胞 ( CHL)
由河北医科大学基础医学院细胞生物学实验室提
供。各细胞株接种于直径为 100 mm 的培养皿中,
加入含 10% 胎牛血清的 RPMI 1640 培养基, 37
和 5% CO 2培养箱中培养。实验用小鼠为昆明小
鼠,体质量 18~ 22 g ,合格证号冀动字 805213 号,
河北医科大学实验动物中心提供。
2 方法
2 1 体外抗肿瘤细胞或 CHL 增殖活性:参照文献
方法[ 4]。细胞接种于 96 孔板,每孔含 1 104个细
胞,分别加入溶剂 (终体积分数 0 1% DMSO)、阳
性对照药物顺铂、紫杉醇和化合物 1~ 3, 终浓度分
别为 100、10、1 mo l/ L, 每组设 3个复孔, 置于饱和
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* 收稿日期: 20091230 基金项目:河北省自然科学基金资助项目 ( 08B032) ; 河北省留学回国人员科技活动项目 ( 200602) ; 河北省卫生厅医学科学研究重点课题计划 ( 20090151)作者简介:李 勇( 1976 ∀ ) ,男,河北邯郸人,博士,研究方向为肺癌的基础与临床。T el: 13831120879 Email: liyongdoctor@ 126. com
* 通讯作者 丛 斌 T el: ( 0311) 86266406 Email: heydcon gbin@ 126. com史清文 T el: ( 0311) 86265634 Email: shiqingw@ 163. com
湿度、37 和 5% CO2培养箱中培养 48 h。于培养
结束前 4 h,各培养孔加入 5 mg/ mL MTT,测定各孔
吸光度 ( A ) 值,测定波长 570 nm,参考波长 630 nm,
计算细胞增殖抑制率及半数抑制浓度 ( IC50 ) 值。
增殖抑制率= ( 1- 给药组 A 值/对照组 A 值) 100%
2 2 体内抗肿瘤活性: 参考文献方法[ 5] , 制备移植
性肝癌 H 22小鼠模型, 取小鼠腹腔传代的处于对数
生长期的肝癌 H 22细胞, 计数后用无菌生理盐水调
细胞浓度为 5 107 / mL, 接种于小鼠右前肢腋窝皮
下,每只 0 2 mL,即 1 107个细胞, 接种 1 d 后, 随
机分组,每组 10只。模型组 ig 给予水 ( 0 2 mL/ 10
g) ;环磷酰胺组 ip 环磷酰胺 ( 30 mg/ kg) ; 给药组分
为 1、10、100 mg/ kg 3 个剂量组, ig 给予相应药物
( 02 mL/ 10 g) ,每日给药 1 次,连续 10 d。第 10天
处死小鼠,迅速剥取瘤块、胸腺和脾脏,称取瘤质量、
胸腺和脾脏质量,计算抑瘤率、胸腺指数和脾指数。
抑瘤率= ( 1- 给药组瘤质量/模型组瘤质量) 100%
胸腺(脾)指数= 1 000 胸腺(脾)质量/体质量
2 3 统计学处理: 数据用 x # s 表示; 两组间数据
用 t 检验; 多组间数据用单因素方差分析。应用
SA S612统计软件计算。
3 结果
3 1 化合物 1~ 3对体外培养的人非小细胞肺肿瘤
细胞 A549增殖的抑制作用: 结果见图 1,阳性对照
药物顺铂和紫杉醇对 A549 细胞增殖显示较强的抑
制活性, 对 A549 细胞增殖的 IC50分别为 8 48、
14 54 mol/ L ; 100 mol/ L 化合物 1 (异土木香内
酯) 对 A549 肿瘤细胞的抑制率为 88 93%, IC50仅
为 1 51 mo l/ L ,低于阳性对照顺铂和紫杉醇,并且
与溶剂对照组相比较差异极显著,提示异土木香内
酯具有较强的抑制人肺肿瘤细胞增殖的作用。但是
1 00 mol/ L与异土木香内酯结构相似的化合物2
和 3处理 A 549 细胞, 对其增殖均显示较弱的抑制
性,其 IC50均大于 100 mol/ L。
3 2 化合物 1对其他 4种人肺肿瘤细胞增殖活性
的影响:结果见图 2,阳性对照顺铂和紫杉醇对人非
小细胞肺肿瘤细胞 ( RERFLCjk 和 QG56) 的增
殖显示较弱的抑制活性, 对人小细胞肺肿瘤细胞
( PC6和 QG90) 的增殖显示较强的抑制活性, IC50
仅为 24 62、8 95、4 53、0 32 mol/ L ; 化合物 1除
对 PC6 的增殖显示中等的抑制活性, 对 RERF
LCjk、QG56 和 QG90细胞的增殖均有较强的抑
制活性, 其 IC50分别为 7 23、4 29、3 70 mol/ L。
用 100 mol/ L 化合物 2和 3处理其他 4种实验用
人肺肿瘤细胞, 对其增殖均显示较弱的抑制活性,
IC50均大于 100 mo l/ L。
与溶剂对照组比较: * P < 0 05 * * P < 0 01
* P < 005 * * P< 0 01 v s s olut ion cont rol g rou p
图 1 3 种倍半萜内酯化合物对人肺肿瘤细胞
A549 增殖的影响
Fig. 1 Ef fect of three sesquiterpene lactones on
proliferation of human A549 tumor cell line
3 3 化合物 1对小鼠移植性肿瘤 H 22生长活性的
影响: 结果见图 3, 环磷酰胺显著抑制小鼠肝癌
H 22 , 抑瘤率为 67 56% ,化合物 1 100、10 mg/ kg 剂
量组可显著抑制小鼠肝癌 H 22的生长, 抑瘤率分别
为65 50%、42 97% 、100mg / kg剂量组与模型组
ARERFLCjk BQG56 CPC6 DQG90
与溶剂对照组比较: * P< 0 05 * * P < 0 01
* P < 0 05 * * P < 001 v s solut ion cont rol group
图 2 化合物 1 对其他 4 种人肺肿瘤细胞增殖活性的影响
Fig. 2 Effect of compound 1 on proliferation of other four human lung tumor cell lines
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相比差异显著 ( P< 0 01) , 并呈现较好的剂量依赖
关系。与模型组相比, 环磷酰胺组的胸腺脂数和脾
指数非常显著降低 ( P< 0 01) ,但化合物 1各剂量组
的胸腺指数以及脾指数与模型组相比无显著差异。
与溶剂对照组比较: * * P< 0 01
* * P< 0 01 v s solu tion con tr ol group
图 3 化合物 1 对小鼠肿瘤 H22生长的影响
Fig. 3 Effect of compound 1 on H22 growth in mice
3 4 化合物 1 对体外培养的 CH L 细胞增殖活性
的影响:以 CHL 细胞为对象, 考察化合物 1对正常
细胞的毒性,结果见图 4,阳性对照顺铂对 CHL 细
胞增殖呈现较强的抑制活性, IC50为 18 34 mol/
L, 而用 100 mol/ L 化合物 1处理 CHL 细胞,其增
殖抑制率为 46 33% ,化合物 1对 CHL 的 IC50大于
100 mol/ L, 显示较弱毒性。
与溶剂对照组比较: * P< 0 05 * * P< 0 01
* P < 0 05 * * P < 0 01 v s solut ion cont rol group
图 4 化合物 1 对 CHL 细胞增殖的影响
Fig. 4 Effect of compound 1 on CHL cell proliferation
4 讨论
近年来肺癌的发生率和死亡率逐渐升高, 并且
发病年龄逐渐年轻化。化学治疗在肺癌尤其是小细
胞肺癌和晚期肺癌患者中占据重要地位, 而目前临
床上肺癌化疗仍以铂类、紫杉烷类和长春新碱类为
主,但是因其不良反应较大, 限制了其广泛应用, 所
以寻找高效低毒的新的抗癌药物对于肿瘤治疗具有
重大意义。
本实验室前期研究发现, 土木香中提取的多种
倍半萜类化合物对恶性肿瘤细胞的增殖显示了较强
的抑制活性。本实验以土木香中提取的 3种倍半萜
内酯化合物为研究对象,对 5种人肺癌细胞增殖的
抑制活性进行的系统研究。研究结果显示,化合物
1(异土木香内酯)对人肺肿瘤细胞的增殖均有明显
的抑制作用, 尤其对人非小细胞肺肿瘤细胞 ( A549
和 RERFCLjk) 的增殖抑制活性强于顺铂和紫杉
醇,并且呈现较好的剂量依赖关系;进一步的整体实
验表明,化合物 1对小鼠移植性肿瘤 H 22生长具有
抑制作用,并且不降低荷瘤小鼠的胸腺指数和脾指
数,推测化合物 1有可能通过提高机体的免疫能力
来实验其抗肿瘤活性, 有关作用机制的实验正在进
一步研究中。同样从土木香根中提取得到的化合物
2( 2羟基11, 13二氢异土木香内酯)和化合物 3( 2
羟基11, 13二氢异土木香内酯) ,即使用 100 mol/
L 处理 5种人肺肿瘤细胞,对其增殖均显示较弱的
抑制活性。从结构上分析异土木香内酯属于桉叶烷
型 ( eudesmane) 倍半萜内酯,其活性与其具有的 ,
不饱和五元内酯环的结构有关, 不饱和的环外双
键氢化饱和后形成饱和五元内酯环, 可能是抗肿瘤
活性消失或减弱的原因。
通过对土木香中提取的多种倍半萜内酯化合物
对肿瘤细胞的增殖抑制作用的研究, 明确其对肿瘤
细胞的增殖抑制作用, 并在下一步对土木香提取的
3种倍半萜类化合物的抗癌机制进行深入研究, 探
讨化合物构效关系,这对发现新的肺癌治疗药物,并
在指导药物的开发设计方面具有重要意义。
参考文献:
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