癌症是当今世界危害人类健康最严重的疾病之一。20世纪70年代以来,我国癌症发病率一直呈上升趋势,人们迫切希望利用天然产物中的活性物质,有意识地去影响
癌变过程,推迟癌变的发生,达到防癌目的。同时,也可通过对此类抗癌天然物的研究,设计和构建新的抗癌药物。
蜂胶是蜜蜂从植物的芽孢、树皮或茎干伤口上采集的粘性分泌物,混入其上颚腺分泌物和蜂蜡及花粉等成分的一种具有芳香气味,并有较强粘性的固体胶状物。蜂胶自古以来就作为一种民间医药被广泛应用,近年来国内外学者对蜂胶的抗肿瘤作用及其活性组分进行了大量研究,取得了一定的进展。本文以蜂胶中所含的功能性成分为基础,论述了蜂胶提取液、CAPE、artepillin C等的抗肿瘤活性及作用机理,并对利用蜂胶构建抗癌药物的前景进行了展望。
1 蜂胶的化学组成
蜂胶的化学组成非常复杂,且有地源性和植物源性,即具体所含物质依蜂胶的采集地、采集时间及被采集植物的不同而异。但从总体看,蜂胶含有约50%的树脂和植物香脂,30%的蜂蜡,10%的挥发油和香精油,5%的花粉及5%的其他物质。
随着分析测试技术的提高,到目前为止,从蜂胶中鉴定出的化合物不少于180种,主要是多酚黄酮类物质。其他化合物还包括:芳香酸与芳香酸酯、氨基酸、醛与酮类化合物、脂肪酸与脂肪酸酯、萜类化合物、甾体化合物、糖类化合物、烃类化合物及醇、酚类化合物等。此外,每年都有新组分从不同的蜂胶样品中鉴定出来。表1列出了蜂胶的主要化学组成。
表1 蜂胶的主要化学组成
成 分 主要化学组成 含量(%)
树 脂 黄酮类,酚酸,酚酸酯 45~55
蜡及脂肪酸 蜂蜡,植物来源物 23~25
挥发油类 挥发物 10
花 粉 蛋白质(16种游离氨基酸>1%)
精氨酸+脯氨酸占46% 5
其他有机物及矿物质 14种微量元素,其中铁、锌含量丰富;酮、内酯、醌、甾体化合物、安息香酸、维生素及糖类 5
2 蜂胶中的抗肿瘤功效成分及作用机理
2.1 蜂胶提取物的抗肿瘤研究
由于蜂胶的组成很复杂,要将其分解成单一的组分是困难的。在很多抗肿瘤研究中应用了蜂胶的乙醇、水或其它溶剂提取物。Kimotoz在膳食中加入蜂胶的超临界提取物,并作用于两步致乳腺癌的雌性大鼠模型,发现给予0.1%和0.01%的蜂胶,乳腺癌的范围和多样性均显著下降。蜂胶水溶物(WSDP)的免疫调节作用被认为是其抗肿瘤的作用机理之一。对接种转移性乳房癌(MCa)的CBA小鼠,接种前后灌胃WSDP,可发现转移至肺的肿瘤细胞显著减少,肿瘤生长受抑,小鼠存活时间延长。一些免疫学参数,如:被腹膜巨噬细胞激活的淋巴细胞的产量及这些巨噬细胞在体外杀死肿瘤细胞的能力;淋巴细胞对丝裂原的反应能力;脾的重量及形态等都与WSDP抗肿瘤转移活性有很好的关联。揭示WSDP可通过激活机体的免疫系统,诱导癌细胞的凋亡及坏死来增强非特异性抗肿瘤作用。蜂胶提取物还可通过保护机体免受氧化损伤及诱导肿瘤细胞凋亡来实现其抑瘤效果。Om-Ali等在小鼠腹腔接种艾氏腹水瘤(EAC)前2h灌胃蜂胶粗提物,可以有效抑制EAC的生长和增殖。反应脂质过氧化的指标MDA显著下降,抗氧化指标GSH、GST显著上升。对细胞周期的观察发现,蜂胶的处理可使EAC生长停滞于G0/G1期,并减少肿瘤细胞DNA、RNA和蛋白质的合成,最终诱导肿瘤细胞发生凋亡。
蜂胶提取物结合抗癌药物作用于肿瘤治疗的研究取得良好的效果。早期,Suzuki等将巴西蜂胶水溶液中具有免疫学活性的成分结合抗肿瘤药物作用于接种了EAC的小鼠,在给小鼠S.C.注射蜂胶的水溶性成分后,EAC被显著抑制,在一些样本中,肿瘤甚至完全消失。Takai在EAC的ICR雄性小鼠模型中,单独注射5-氟尿嘧啶(5-FU)(1 mg/kg/d ) 或在注射5-FU的同时灌胃WSDP (13 mg/kg/d ),连续5w,对比它们的抗肿瘤效果。发现单独注射5-FU组虽然显示抗癌效果,但伴随白细胞减少;而同时灌胃WSDP组白细胞减少显著受抑。通过实验,揭示WSDP改善了小鼠的免疫体系,增加了淋巴细胞的产生,提高了5-FU的抗癌作用。蜂胶天然水提物(CWSP)与5-FU及CWSP与丝裂霉素C(MMC)共同作用的研究也表明:CWSP与抗癌药物5-FU或与MMC同时服用比单服这两种药物更显著地抑制了肿瘤的生长。CWSP可显著改善因服用5-FU或MMC引起的血球减少,增强免疫功能,减少化学药物的副作用。
蜂胶提取物的体外抑瘤实验也取得了很好的效果。巴西、秘鲁、荷兰、中国的9个蜂胶样品的甲醇及水提取物作用于26-L5和HT-1080细胞,均显示细胞毒性作用,且所有蜂胶样品的甲醇提取物对这两个肿瘤细胞系的毒性作用都比对应的水提物毒性作用强。蜂胶水溶物作用于人白血病细胞U937,可强烈抑制U937细胞的生长和细胞中大分子化合物的合成,最终表现为细胞凋亡,这些现象与蜂胶的作用有量效、时效依赖性。揭示蜂胶是通过诱导细胞的凋亡起到对肿瘤的抑制作用。体外实验还显示,蜂胶水醇溶液在伴刀豆蛋白A存在或不存在的情况下都可抑制脾细胞的增殖,并且通过脾细胞刺激INFr的表达。可见蜂胶可调节宿主的特异性及非特异性免疫,起到抗癌作用。
2.2 蜂胶中的咖啡酸苯乙酯(CAPE)及其抗肿瘤研究
1988年,首次从以色列蜂胶中分离得到活性成分咖啡酸苯乙酯(Caffeic acid phenethyl ester,CAPE),CAPE及其相关化合物在蜂胶中约占19%,其中14%是咖啡酸苯甲酯,1~5%是CAPE。来源不同的蜂胶所含CAPE的量不同,有的蜂胶样品中完全不含有,有的含量却可达到近10%。由于CAPE结构简单,可通过一步反应制成,且对多种肿瘤细胞系有显著的细胞毒性作用,很多研究人员进一步研究了CAPE的抑瘤活性及可能机制。Grunberger等将CAPE作用于正常的鼠/人及病毒转染的鼠/人黑色素瘤细胞及乳腺癌细胞,发现CAPE对肿瘤细胞有优先的细胞毒性作用。深入研究发现,CAPE对肿瘤细胞及受病毒转染的细胞毒性作用较正常细胞强的原因是:CAPE通过影响细胞的氧化还原状态来对细胞产生毒性作用。肿瘤细胞及受病毒转染的细胞失去了调节氧化还原状态的能力,因而敏感于CAPE诱导的细胞死亡。
CAPE抑制肿瘤的可能机制还包括诱导细胞凋亡。用CAPE处理人白血病细胞HL-60,发现CAPE通过激活caspase3,下调bcl2和上调bax诱导了HL-60细胞的凋亡。Lee等的研究发现也CAPE对多种口腔癌细胞有比对正常口腔粘膜细胞强的多的细胞毒性作用。Lee后来又将CAPE作用于C6神经胶质瘤以进一步研究它的细胞毒作用及其机理。发现CAPE作用于C6神经胶质瘤细胞,可导致C6细胞DNA断裂,亚二倍体细胞数增加,并且可诱导细胞色素c从线粒体释放入胞质,激活CPP32,使p53, Bax, Bak的表达增强。作者最后阐明了CAPE诱导细胞凋亡的可能信号传导途径,即CAPE激活了C6神经胶质瘤的细胞外信号调节激酶体系(ERKs)及p38MAPK。CAPE诱导的C6神经胶质瘤细胞的凋亡依赖于p53的表达,并受p38MAPK的介导。Mahmoud将CAPE作用于C57BL/6J-Min/+(Min/+)小鼠(这种小鼠存在APc基因突变,在生长到15周时自发产生肠内腺瘤),观察其对肿瘤的预防作用。实验发现,在饲料中添加0.15%的CAPE可使肿瘤生成下降63%。进一步观察肠内组织,证实CAPE所起到的肿瘤预防作用与增加肠上皮细胞的凋亡和增殖有关。CAPE还可降低Min/+小鼠肠内细胞β链癌基因的表达。
另外,在作用于人黑色素瘤和多种形式的胶质胚细胞瘤的实验中,CAPE调节了这两个细胞系表面一些抗原的表达。它与促分化剂瑞香素联合使用,增强了瑞香素的抑瘤效果,预示CAPE可作为抗肿瘤药物,抗原调节药物及肿瘤的诱导分化剂。CAPE还可阻止由于低钾引起的小脑颗粒神经元细胞凋亡。Amodio的研究发现CAPE可以完全抑制低钾状态的小脑颗粒神经元细胞中caspase-3, caspase-9和NF-κB的活性,从而阻断ROS的产生以抑制小脑颗粒神经元细胞凋亡。
2.3 蜂胶中的artepillin C及其抗肿瘤研究
artepillin C(3,5-diprenyl-4-hydroxycinnamic acid),分子量300.40,是首先从巴西蜂胶中分离出来的抑瘤活性物质。artepillin C对人和鼠恶性瘤体内体外实验均显示细胞毒性作用,抑制肿瘤细胞的生长。它可诱导细胞DNA发生凋亡状的断裂。Kimoto等将artepillin C作用于移植人肿瘤的裸鼠,每周3次在肿瘤内注射500mg的artepillin C,经组织学观察,发现肿瘤细胞凋亡、有丝分裂停滞及坏死并存。另外,体内CD4/CD8比例升高,也抑制了肿瘤的生长。基于上述发现,作者认为artepillin C激活了免疫系统,从而具有抗肿瘤的活性。
大量的研究还发现,artepillin C具有很强的抗氧化能力,它可有效的清除自由基及阻止脂质过氧化]。在Fe-NTA诱导的肺癌模型中,脂质过氧化在肺癌发生中起重要作用,artepillin C的抑制脂质过氧化的能力可阻止细支气管及肺泡腺瘤转化为恶性肺癌,并使腺瘤中的巨噬细胞增殖活性增强,从而抑制肺癌的发生。artepillin C同样可保护肾免受氧化损伤,对Fe-NTA诱导的肾癌起到预防作用。
artepillin C在体外作用于不同表性的人白血病细胞,显示很强细胞毒性及诱导凋亡作用。白血病细胞的凋亡可能部分的与Fas抗原的表达增强及线粒体膜电位的丧失有关。artepillin C可诱导白血病细胞凋亡而对正常淋巴细胞无显著抑制作用。Akao的研究也表明,artepillin C是蜂胶中具有强抑瘤活性的物质,它可诱导肿瘤细胞发生凋亡。
2.4 蜂胶中新的抗肿瘤成分及其抑瘤机理
随着蜂胶抗肿瘤研究的深入,蜂胶中新的抗肿瘤成分不断被分析、分离出来。Arjun等在蜂胶抗癌成分的分析分离中做了大量工作,他们从巴西蜂胶的甲醇提取物溶于乙酸乙脂的部分中得到一种新成分:3-羟基-2,2-二甲基-8-异戊二烯基-6-丙稀酸及其他22个已知的化合物,将这些物质作用于HT1080,26-L5细胞,进行毒性实验,其中最强毒性物质的ED50≤10μg/ml。他们又从巴西蜂胶的甲醇提取液中分离出两种新的苯丙呋喃衍生物propolis-benzofurans A, B。通过光谱分析确定了它们的结构。这两种化合物对26-L5和HT-1080细胞都具有轻微的细胞毒作用。在对中国蜂胶中的化学物质及其抗增殖活性的研究中,又从中国蜂胶甲醇提取物溶于乙酸乙脂的部分分离出两个新的黄酮类物质:3-O-[(S)-2-methylbutyroyl] 短叶松素和6-苯丙稀盐基柯因,及其他12个已知化合物。通过分光镜及化学分析得出其结构。被分离出的化合物作用于5个肿瘤细胞系均显示有增殖抑制作用。从荷兰蜂胶的甲醇提取物中他们分离出了具有抗肿瘤细胞增殖的4种黄酮类化合物,7种苯乙烯酸衍生物及2种新型的甘油衍生物,通过光谱分析阐明了这些化合物的化学结构。最后将这些化合物作用于鼠结肠癌细胞26-L5,鼠黑色素瘤细胞B16-BL6,人纤维肉瘤细胞HT-1080及人肺腺癌细胞A549,观察它们抑制细胞增殖的活性。结果表明,咖啡酸类化合物是荷兰蜂胶中抑肿瘤细胞增殖的活性物质,它们的抗氧化活性在抑肿瘤细胞增殖中起重要作用。
Chen从台湾蜂胶中分离出两种新的多酚黄酮类物质propolin A和propolin B,两种化合物对3种肿瘤细胞系都有毒性作用,其中propolin B诱导肿瘤细胞的凋亡而对细胞周期无影响,propolinA, B物质都有强抗氧化作用,对大多数自由基有清除作用。他们又进一步从台湾蜂胶中分离出propolin C,通过核磁共振和高分辨率质谱仪确定了propolin C的结构。研究发现,propolin C对人黑色素瘤有显著的细胞毒性,IC50为8.5μM。DNA流式细胞术分析显示propolin C可诱导人黑色素瘤细胞凋亡,使G2/M期的细胞数显著下降。为研究propolin C促细胞凋亡的机理,作者测定了人黑色素瘤细胞中与诱导凋亡的相关蛋白。procaspase-8, Bid, procaspase-3, 和PARP(poly (ADP- ribose) polymerase)在propolin C的作用下减少,且与propolin C的作用有时效、量效关系。此外,propolin C还可诱导细胞色素c从线粒体释放入胞质。说明propolin C激活了线粒体介导的凋亡途径。此外,propolin C还是一个潜在的抗氧化剂,有很强的清除自由基作用及抑制黄嘌呤氧化酶的活性,其IC50为17.0μM。Chen总结了从台湾蜂胶中分离出的propolinsA, B, C, D, E, F五种物质,并对不同来源的台湾蜂胶在人黑色素瘤细胞中的清除自由基活性、细胞毒作用及诱导凋亡作用进行了比较。发现可诱导人黑色素瘤细胞凋亡的蜂胶样品均含有丰富的propolinsA, B, C, D, E, F,揭示台湾蜂胶诱导人黑色素瘤细胞的凋亡是因为含有丰富的propolinsA, B, C, D, E, F。它们诱导凋亡机理可能是因为降低了procaspase-3和PARP的水平。
3 展 望
蜂胶具有广泛的生物学活性,自古以来就被作为一种民间药物应用。对蜂胶抗肿瘤活性研究表明,蜂胶具有提高机体免疫力,抗氧化,对肿瘤细胞有优先的细胞毒性及诱导肿瘤细胞凋亡等作用。蜂胶与肿瘤的化疗药物联合应用,可增强肿瘤对化疗药物的敏感性,提高化疗药物对肿瘤的杀伤能力。
随着研究的深入,蜂胶中抗肿瘤的功效成分不断被分离鉴定出来。如具有代表性的抗肿瘤成分CAPE、artepillin C等。蜂胶有效的抗肿瘤活性预示其在肿瘤的临床治疗及辅助治疗中具有广阔的应用前景。对蜂胶中抗肿瘤功效成分的研究,更为利用蜂胶设计和构建新的抗癌药物提供了坚实的理论基础。(参考文献略)