中药蛹虫草的抗肿瘤活性及机制研究中药蛹虫草的抗肿瘤活性及机制

北华大学学报北华大学学报北华大学学报北华大学学报（（（（自然科学版自然科学版自然科学版自然科学版））））JOURNALOFBEIHUAUNIVERSITYJOURNALOFBEIHUAUNIVERSITYJOURNALOFBEIHUAUNIVERSITYJOURNALOFBEIHUAUNIVERSITY（（（（NaturalScienceNaturalScienceNaturalScienceNaturalScience））））Aug.2005Aug.2005Aug.2005Aug.20052005200520052005年年年年8888月第月第月第月第6666卷第卷第卷第卷第4444期期期期Vol.6No.4Vol.6No.4Vol.6No.4Vol.6No.4中药蛹虫草的抗肿瘤活性及机制研究中药蛹虫草的抗肿瘤活性及机制研究中药蛹虫草的抗肿瘤活性及机制研究中药蛹虫草的抗肿瘤活性及机制研究纪朋艳，罗速，崔新颖，王艳双，孙林英（北华大学医学院，吉林吉林132013）摘要：中药治疗肿瘤越来越受到医学界的重视，研究了中药蛹虫草及其人工培植品的主要抗肿瘤相关活性成分的特点及药理作用，探讨了蛹虫草及其人工培植品的抗肿瘤作用及其抗肿瘤机制.随着研究的深入，中药蛹虫草及其人工培植品对人类抗肿瘤将发挥重要作用.关键词：蛹虫草；抗肿瘤；活性成分；作用机制中图分类号：R273文献标识码：A作者简介：纪朋艳（1976-），女，硕士研究生，主要从事肿瘤生化研究.癌症在我国乃至全世界发病率及死亡率均很高，且癌症患者一旦被发现，绝大多数为中晚期，治疗难度极大.我国传统的一些中药以其毒副反应小、疗效显著等越来越受到人们的青睐.蛹虫草又名北冬虫夏草、北虫草、蛹草，是蛹虫草菌寄生在鳞翅目、鞘翅目、双翅目等昆虫蛹体上生成的一种虫草混合体，隶属真菌门、子囊菌亚门、麦角菌目、麦角菌科、虫草属.天然野生蛹虫草始载于《新华本草纲要》［1］.现代中医学巨著《中华药海》也有记载［2］.此外，《全国中草药汇编》记载：“蛹虫草（北虫草）的子实体及虫体也可作为冬虫夏草入药”［3］.蛹草及其人工培植的蛹虫草与名贵中药冬虫夏草为同属真菌植物，其化学成分基本相同［4~7］，最有希望成为天然冬虫夏草的替代品.本文就有关蛹虫草及其人工培植品的抗肿瘤作用进行探讨.1蛹虫草的活性成分蛹虫草具有多种生物活性物质，其主要药效成分且与抗肿瘤作用相关的有如下几种：1）虫草菌素：虫草菌素又称虫草素、蛹虫草菌素、3’-脱氧腺苷，是由Cunningham等［8］分离得到的一种腺苷类活性物质.蛹虫草是目前报道的300多种冬虫夏草中惟一能大量产生虫草素的虫草.虫草菌素具有抑菌［9~11］、抗病毒［12］、杀虫［13］的生物活性.表现出的药理作用有免疫调节、抗肿瘤、抗衰老、扩张支气管、显著增强肾上腺素等作用.2）虫草多糖：虫草多糖具有良好的增稠性、触变性、抗盐、耐热和广泛pH的稳定性能［14］.虫草多糖具有抗炎性［15，16］、抗氧化性［14］、可提高免疫力［17~19］、具有降糖活性［20］，另外，还有抗肿瘤、抗辐射等作用.3）虫草酸：它不是酸，而是D-甘露醇，分子式为C6H14O6.具有抗自由基、抗氧化、利尿脱水、镇咳、祛痰和平喘的作用.江晓路等［21］测得蛹虫草和冬虫夏草中含有较高的甘露醇，经发酵的菌丝中，甘露醇含量大大高于天然虫草，为16.04%：冬虫夏草头孢菌丝中为10.81%.现甘露醇已作为人工蛹草的质控指标.4）麦角甾醇：麦角甾醇又称麦角固醇，是脂溶性维生素D2的前体，甾醇是真菌细胞膜的重要组分，是真菌的特征醇.在虫草中含量相对恒定，通常作为质量控制指标之一.5）超氧化物歧化酶：它是一种生物活性蛋白质，这种酶具有清除新陈代谢中产生的超氧阴离子自由基的能力，又是超氧阴离子的底物诱导酶，其功能是保护细胞免遭有氧代谢物的损伤，在维护机体活性氧代谢的平衡中起重要作用，表现出的作用为抗癌、防衰、减毒等.6）硒：硒被称为微量元素中的抗癌之王，是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的必需组分，GSH-PX可引起人体不断产生的可致癌自由基的破坏.柞蚕蛹草和冬虫夏草中硒的含量分别为0.54ppm和0.34ppm，高出58.82%［4］，张显科等［5］测得蛹虫草与冬虫夏草中硒含量分别为0.96和0.38ppm.7）核苷类：蛹虫草中含有3‘氨基-3‘-脱氧腺苷，高瓜氨酰基腺苷和赖氨酰氨基腺苷等包含虫草素在内的腺苷、尿苷、尿嘧啶、腺嘌呤等物质.腺苷具有镇静、扩张血管、改善心脑血液循环、促进造血、防止心律失常、抑制神经递质释放和调节腺苷酸环化酶活性功能等生理活性.天然蛹虫草核苷含量为1.39%，冬虫夏草为1.46%，人工培养的蛹虫草发酵菌丝为1.42%［21］.2抗肿瘤作用蛹虫草所具有的特殊的生物活性成分，使之具有抗肿瘤作用.2.1抑制肿瘤细胞的增殖和转移1）体内动物实验：20世纪60年代就有报道证实蛹虫草的主要活性成分之一虫草素可延长艾氏腹水瘤小鼠的存活时间，具有抗肿瘤作用［22］.吴洪臻等［23］也报道，虫草素对小鼠S180瘤的抑瘤率为49.11%，阳性对照组-环磷酰胺组的抑瘤率为55.91%，治疗效果无显著性差异（P0.05）.蛹虫草的人工培植体同样具有显著的抗肿瘤作用.刘洁等［24］发表于1992年的一篇报道表明蚕蛹虫草水煎剂具有明显抑制小白鼠S180瘤块生长，延长荷瘤小鼠寿命，降低小鼠荷瘤率.刘洁等［25］发表于1997年的另一篇报道，分别于Swiss小鼠皮下接种S180瘤细胞50万，于C57BL小鼠皮下接种Lewis肺癌细胞160万.然后给予蚕蛹虫草治疗，CML对S180和Lewis肺癌的抑瘤率分别为61%和65%，存活率对照组分别为30%和33%，CML组分别为70%和75%，并且测得CML对Lewis肺癌瘤细胞转移抑制率达75.88%.人工蛹虫草子实体对荷肝癌（H22）小鼠也具有抑瘤作用［25］，600mg／kg人工蛹虫草子实体灌胃给药10d，可以明显抑制荷肝癌小鼠的肿瘤生长，抑瘤率可达到39.5%.孙科峰等［27］研究表明蛹虫草对S180实体瘤小鼠的肿块生长有一定的抑制作用，环磷酰胺阳性对照组的抑瘤率为51.04%，蛹虫草组抑瘤率为30.72%.300mg／d和600mg／d剂量的蛹虫草子实体对S180腹水型荷瘤小鼠的生命延长率为180%和193%，与环磷酰胺对照组作用相似.2）体外实验：有关蛹虫草及其工培植品抑制肿瘤的作用在体外也有研究.刘凤安等［28］研究表明，喉癌细胞对蚕蛹虫草及与其作对比的冬虫夏草都很敏感（P0.05），且蚕蛹虫草对癌细胞的杀伤具有浓度和时间依赖性.从克隆形成试验结果来看，两种药物作用的喉癌克隆形成率随药浓度的增加有明显下降.这是首次证明蚕蛹虫草具有抗喉癌作用.Yoo等［29］也证明蚕蛹虫草提取物能抑制B16-F10黑色素瘤的生长.有研究表明麦角甾醇过氧化物糖基化形式以10g／L的浓度可有效抑制K562，WM-1341，HL-60和RPMI-8226等肿瘤细胞的增殖，抑制率为10%~40%［30］.2.2协同治疗作用有研究发现，蛹虫草与其他的抗癌药联合使用可大大增加其抗肿瘤活性.汤新强等［31］通过测定荷H22实体瘤小鼠的瘤重和H22腹水瘤小鼠的存活时间表明，人工蛹虫草胞外多糖与治疗剂量的广谱抗恶性肿瘤药新一代铂类化合物-碳铂（carboplatin，CBP）合用，呈剂量依赖性地增强CBP对H22实体瘤的抑制作用，并延长H22腹水瘤小鼠的存活时间，与CBP组比较，差异显著.另外，经实验证明，人工蛹虫草胞外多糖与毒性剂量的CBP合用可对抗CBP引起的血小板数量减少，并且可呈剂量依赖性地对抗CBP引起的骨髓细胞GSHPx活性降低和丙二醛（MDA）生成增加.吴洪臻等［23］的实验表明虫草素低剂量组、虫草素高剂量组、环磷酰胺组的抑瘤率分别为45.72%，49.11%，55.91%，但虫草素与环磷酰胺的联合用药组其抑瘤率却达到了88.55%.Kodama［32］等的研究表明虫草素在脱氧柯福霉素（dCF）存在的情况下对末端脱氧核苷酸转移酶阳性（TdT+）的白血病细胞有较强细胞毒作用，对TdT-的细胞却不敏感.2.3对抗癌诱变剂的拮抗作用郁利平等［33］采用UDS检测法研究发现强癌诱变剂甲基甲烷磺酸酯（MMS）与蛹虫草同时作用BALB／C小鼠脾淋巴细胞时，其UDS反应性明显低于MMS单独作用时UDS的反应性，提示蛹虫草具有对癌诱变剂MMS所致BALB／C小鼠脾细胞DNA损伤的拮抗作用.Price等［34］发现虫草素可以保护费希尔鼠胚胎细胞（H43）免于化学性致癌物3‘-甲基胆蒽引起的转化.杨企震等［35］以蛹虫草每日4只（约5g），水煎或研末分2次服用.30d为1疗程，一般用药2疗程，最长达9疗程.服药期间不再服用其他抗肿瘤药物.其结果49例癌症患者中效的有13例，显效的有23例，无效13例，总有效率为73.5%.这其中对淋巴肉瘤、胸膜恶性间皮瘤、急性淋巴白血病、鼻咽癌、前列腺癌、多发性骨髓瘤的有效率为100%.3抗肿瘤作用机制抗肿瘤中药的特点之一是抗肿瘤机制多样，同一种中药有多个抗肿瘤机制，而不同的中药可能会有相同的抗肿瘤作用机制.根据目前的研究状况，蛹虫草的抗肿瘤机制主要有以下几点.3.1增强免疫力肿瘤的发生、发展与免疫状态有不可分割的联系，因此免疫调节是最普遍的中药抗肿瘤机制.孙艳等［26］研究表明，人工蛹虫草子实体可显著增强荷肝癌小鼠NK细胞活性且能促进小鼠的淋巴因子IL-2的产生.而IL-2又能诱导原始NK细胞的增量分化和前体NK细胞分化成熟表现活性，激活的NK细胞增强其裂解肿瘤细胞的能力.有报道认为虫草素的磷酸化形式3‘-脱氧腺苷酸增加人NK细胞破坏瘤的活性［36］.刘民培等［37］在荷S180实体瘤小鼠体内通过镜检对鸡RBC的吞噬数目表明人工蛹虫草子实体300，600mg／kg2种剂量均对网状内皮系统和单核M6吞噬活性有明显的提高，且与其剂量有显著的量效关系.另外，对刺激脾中7细胞等分泌7N8-B和IL-2的水平有明显的提高，B细胞合成抗绵羊红细胞（SRBC）循环抗体的能力在人工蛹虫草子实体300，600mg／kg时其9C:0分别为（;3;32）和（;3832），荷瘤对照组为（2;732），显著提高分泌抗体的能力.刘洁等［24］认为蛹虫草抗肿瘤的作用机制是通过提高机体免疫能力，促进小鼠脾淋巴细胞转化率，激活腹腔巨噬细胞吞噬活性而实现的.孙科峰等［27］采用L=2=细胞杀伤法测定得出600mg／kg蛹虫草子实体蛹虫草组7N8-β细胞溶解率为（30.07=.82），与S180腹水型荷瘤对照组（20.0;2.8=）相比P0.05，同时促进荷鼠的淋巴因子IL-2的产生.可见蛹虫草可通过提高患瘤动物机体的细胞免疫，体液免疫并促进各细胞因子的分泌，增强免疫细胞的功能，通过宿主介导而发挥抗肿瘤作用.3.2抑制核糖核酸的合成国内外关于虫草素对癌细胞核糖核酸的合成影响研究较多.Ioannidis等［38］证实虫草素可选择性抑制L:178细胞mRNE，继而影响蛋白质合成，其对L:178细胞增殖的IC:0为0.27μm?F／L，抑制作用可被腺苷取消.这是因为虫草素与腺苷竞争核苷磷酸酶.Moshe等［39］在子宫颈癌传代细胞（9HF@）中的研究表明虫草素可以使完全核糖体和核糖体的前体（;:S）水平显著降低，18S核糖体的前体可以从;:S核糖体中分裂，但32S核糖体的前体不能从中产生.IRNE的合成也被降低.核不均一RNE的合成没有受到影响，但胞浆不均一RNE的合成轻微减少.Glazer等［40］通过对L1210细胞中核糖体RNE、非多聚腺苷酸核不均一RNE和多聚腺苷酸核不均一RNE的合成测定，都提示虫草素能引起对各种形式的RNE的抑制作用，2‘-脱氧柯福霉素能增强这种抑制作用.Penman等［41］研究发现虫草素抑制人子宫颈癌传代细胞（9HF@）mRNE，抑制的是mRNE的转录，但对GARNE和转运至细胞浆没有影响.而NHDL?DBHLD等［42］发现虫草素阻碍N?OBk