海鞘中的抗腫瘤生物活性物質(zhì)

第23卷第5期海洋通報Vol 23, No52004年10月MARINE SCIENCE BULLETINoct,2004海鞘中的抗腫瘤生物活性物質(zhì)李志軍,薛長(cháng)湖,王長(cháng)海(1.中國海洋大學(xué),山東青島266003:2煙臺大學(xué),山東煙臺264005)摘要:綜述了海鞘中發(fā)現的數上種抗腫瘤活性物質(zhì),包括其活性、來(lái)源等,對其中重要者,如:Ecteinascidin743和 Psedodistomins D-F等活性物質(zhì)抗腫瘤的作用機理作了較詳細的介紹。并概述了國內該領(lǐng)域的研究狀況關(guān)鍵詞:海鞠:抗腫瘤:生物活性:研究進(jìn)展中圖分類(lèi)號:R9791;Q5文獻標識碼:A文章編號:1001-63922004)05008205海洋是生物進(jìn)化的發(fā)源地,海洋中蘊藏著(zhù)極其豐富的海洋生物資源,約占地球生物物種總數的80%。海洋生物以它獨特的生活方式—一棲息、運動(dòng)、洄游、攝食、排泄、繁殖生長(cháng)、御敵等,生活在復雜而多變的海洋環(huán)境里,獨特的生活環(huán)境和漫長(cháng)的進(jìn)化歷程可使這些海洋生物體內蘊含了許多結構新穎、活性獨特的化合物。至今已發(fā)現的具有抗腫瘤、抗病毒、調節免疫系統以及作用于心腦血管系統等生理活性的海洋生物活性物質(zhì)5000余種。僅以抗腫瘤方面活性為例:估計約有10%的海洋動(dòng)物和35%的海洋植物的提取物,表現出刈P38白血病細胞、KB細胞(口腔表皮癌細胞)等哺乳動(dòng)物腫瘤細胞的細胞毒活性。自20世紀60—70年代以來(lái),已從海洋生物海綿中發(fā)現一系列具有生理活性的化合物,從而掀起了海洋天然產(chǎn)物研究的熱潮。同時(shí),人們的目光也投向了海鞘和珊瑚。近年來(lái),在海鞘中發(fā)現了許多結構新穎、活性獨特的化合物,引起了天然產(chǎn)物化學(xué)和藥物化學(xué)研究人員的高度重視。海鞘化學(xué)成分的研究遂漸成了海洋天然產(chǎn)物化學(xué)研究的熱點(diǎn)之一,海鞘也成了除海綿之后人類(lèi)獲取有顯著(zhù)生理活性物質(zhì)的重要海洋生物資源。本文對海鞘中具細胞毒活性的化合物主要有生物堿類(lèi)、肽類(lèi)、聚醚類(lèi)、萜類(lèi)、大環(huán)內酯類(lèi)及多硫化合物等進(jìn)行了綜述。1國外海鞘抗腫瘤活性物質(zhì)研究進(jìn)展1.1生物堿從海鞘分離出的化合物其抗腫瘤活性研究是重點(diǎn)之一,而且具有抗腫瘤細胞毒活性最多的當屬生物堿類(lèi)化合物。20世紀70年代初,人們就發(fā)現海鞘 Ecteinascidia turbinata提取液具有體外細胞毒活性和體內的腫瘤抑制活性。從 Ecteinasidia turbinata中分離出的生物堿Ecteinasidins(簡(jiǎn)稱(chēng)E)729,743在體內外試驗中均顯示抑癌活性,對鼠白血病細胞株P(guān)38的Cs為093μgmL。美國國家癌癥研究所(NC的 Yves pommier博士認為:E743的作用機制是全新的,不同于現有的抗癌藥物。E743已被歐盟承認為治療組織肉瘤的罕用藥物。目前,該藥還處于治療乳腺癌、直腸癌、卵巢癌、非中國煤化工黑色素癌、骨肉瘤和皮瘤的一期試驗。除 Ecteinascidians743外,手活性的生物堿CNMHG收稿日期:20030718;收修改稿日期:20031225期李志軍等:海鞘的抗腫瘤生物活性物質(zhì)豪具細胞毒活性化合物(海蔚生物堿)Tab. I Cytotoxic compounds from ascidian(alkaloids)名稱(chēng)來(lái)源生物活性/μg·mtPseudodistominsAPseudodistoma kanokkoC:2.5(L)DiplamineDiplosoma sp0.02(L2m)ClavepictinesCl-10(L12m)Clavering sp/Cu: 0.5(HCTu)Lkianol AAkademik oparin/Csn: I(KB)ICn: -0.25(P,kk, Asg)CystamineCystodytes dellechiajeiIC,: 1.0(CEM)E: latinIC, 53(HCT)Staurosporine aglyconeEudistoma sp20(As3.2(P1y)PseudodistomicPseudodistom ic kankoC23(L1)26(KB)SulcationMicrocosmus /ulgar見(jiàn)表1)。同時(shí)人們仍在不斷地釆用新的方法從不同的海鞘中尋找新的抗腫瘤活性的生物堿。例如從 Micronesian ascidian中發(fā)現了具有DNA損傷誘導活性的哌啶生物堿Psedodistomins D-F;從 Didemnum種海鞘中發(fā)現了海鞘綱第一個(gè)吡咯丫啶( Pyrroloacridine)生物堿 Plakinidine D。另一方面,對這些生物堿的作用機理展開(kāi)了深入的硏究,如發(fā)現Et743和 Ascididemin對多藥物抗性( Multidrug Resistance MDR)細胞等同樣具有細胞毒作用,而MDR是影響腫瘤治療效果的一個(gè)重要因素,其物質(zhì)基礎是腫瘤細胞表面P糖蛋白的過(guò)量表達。試驗結果同時(shí)顯示,該生物堿作用于富含GC的DNA片段,其對腫瘤細胞的抑制作用與拓撲異構酶I,Ⅱ無(wú)關(guān),而早期卻曾有研究顯示它在75 mmol/L濃度時(shí)能抑制拓撲異構酶ⅡI。1.2肽類(lèi)海鞘中的生物活性肽以環(huán)肽居多。第一個(gè)得到的有細胞毒作用的環(huán)肽是Ulithiacyclamide,是從 lis soclinum patella分離得到的。它對白血病細胞L的!C0為0.35μgmL。隨后, Rinehart等從 Didemnide科的 Trididemnmum solidum中成功地分離得到環(huán)肽 Didemnins,并證實(shí)它們具有抗腫瘤細胞毒活性。通過(guò)對抗腫瘤活性最強的 Didemnin作用機理的研究表明, Didemnins既能抑制蛋白質(zhì)的合成,也能抑制 DNA, RNA的合成,對黑色素瘤B6細胞周期作用的研究表明,它可殺傷各期細胞,尤以G至S期細胞敏感。Didemnin B在11年開(kāi)始的I/Ⅱ期臨床試驗中顯示,其對非何杰金淋巴瘤和腦膠質(zhì)母細胞瘤有一定療效,遺憾的是,在隨后進(jìn)行的針對變態(tài)前列腺癌、了宮頸鱗狀細胞癌、小細胞肺癌、骨髓瘤和卵巢癌等癌癥的廣泛臨床試驗表明, Didemnin B疔效欠佳且有明顯的惡心,嘔吐等副作用。為此,人們又以合成,半合成或從其他海鞘中分離等多種方式得到了許多 Didemnin的同系物。對多達42種 Didemnin類(lèi)化合物進(jìn)行的結構與功能的對比研究表明,天然環(huán)肽核為其生物活性所必需,而對側鏈的化學(xué)修飾則會(huì )明顯地影響其活性強弱,如脫氫 Didemnin b的體內外抗腫瘤活性比 Didemnin強許多, Didemnin親脂取代后會(huì )顯著(zhù)降低其細胞毒性。 Didemnin A,B,C、脫氫 Didemnin、含 Didemnin的藥物配方以及 Didemnins同系物的半合成、全合成方法均已申請或獲得了專(zhuān)中國煤化工Patellamides, lissoclinamides, Ulicylamide, TawicyCNMHGlimum patella中分離出的環(huán)肽,它們多具有中等細胞毒活性,兒9但在數μgmL乙間。其中的Patellamide d能明顯地提高人白血病MDR細胞株對抗癌藥物的敏感性, Patellamide F對海洋通報23卷NCI的60個(gè)人類(lèi)腫瘤細胞株〖C30值平均為13μgmL。 Cycloxaoline是來(lái)自 L. stratum的環(huán)六肽。 Shiori等在研究了數種環(huán)肽后發(fā)現,惡唑啉環(huán)在環(huán)或非環(huán)狀肽類(lèi)化合物表現細胞毒活性中有重要作用,無(wú)惡唑啉環(huán)的 Tawicyclamides刈人類(lèi)結腸崺細胞株僅有輕微的細胞毒活性(C90:30μgmL)而 L bistratum中所含一環(huán)六肽 Cycloxaoline細胞毒活性最強(CougmL, MRCSCⅥ成纖細胞和Tx膀胱癌細胞)從澳大利亞海鞘的代謝產(chǎn)物中分離出環(huán)七肽Mollamide,其對P,As,HT29和cV細胞瘤的C30分別為1,25,25和25μgmL。另外Mollamide還能抑制RNA的合成(Cso:lμgmL),這些研究成果均支持上述結論。機理研究表明, Ulithiacyclamide主要抑制蛋白質(zhì)合成,而對DAN合成基本沒(méi)有影響從 Diazonide科海鞘 Diazong chinesis中分離出含氯環(huán)肽 Diazonamides,其中Diazonamide a刈人結腸癌細胞株HCT及鼠黑色素瘤細胞株B的C50均為0015ugmL,但 Diazonamide b的活性則較弱。 Diazonamide a和 Diazonamide b均由酪氨酸、頡氨酸的衍生物組成。來(lái)自 Lissoclinum屬海鞘的化合物 Patellin6對P8,AsHT和CV等癌細胞有中等細胞毒性(Cs:2μgmL)并對局部異構酶Ⅱ有抑制作用(Cs:2.5ug/mL)海鞘中發(fā)現的線(xiàn)性肽相刈較少,且多活性不強。從 Botryllus中分離出的線(xiàn)性肽Botryllamides A-D,屬苯丙氨酸衍生物,其中只有化合物D對HTCs細胞有抑制作用(Cs:17pgmL)。聚小肽 Eusynstyelamide對人結腸癌細胞株HTC-16有微弱的細胞毒活性,lC30為100μgmL?？蒲腥藛T還從新西蘭產(chǎn)的海鞘 Leptoclinides dubius t中發(fā)現了5個(gè)對KB細胞和Ps8細胞有弱毒性的線(xiàn)肽化合物。13聚醚類(lèi)化合物Gouiffer和Fose先后報道從 lissoclimum屬海鞘中發(fā)現聚醚類(lèi)化合物 Bistramide a。隨后Bard報道發(fā)現了 Bistramide b,C,D,K。 Bibistramide b是A的乙?；a(chǎn)物,其體內外抗腫瘤活性分別為Cs:0.07μgmL(膀胱癌細胞株T2)和LDs:1.5mg/kg(小鼠)。Bistramide a在10~100mm會(huì )引起人HL60細胞株的不完全分化,對該細胞株的Cs424 nmol/L,對肺癌As和乳腺癌MCF7細胞株lC:1.0~29mmoL,且在5 nmol/L濃度會(huì )引起As細胞株形成集落,該生物活性是由蛋白激酶C(PKC)介導。深入研究表明,Bistramide a能于擾微管組裝,且推測是通過(guò)磷酸化作用的影響,同時(shí)還能引起DNA損傷。 Bistramide a,B,C,D,K,對人體小細胞肺癌細胞株 NSCLC-N6等6個(gè)腫瘤細胞有細胞毒活性作用,其中 Bistramide A活性最強,lC為0.03μgmL, Bistramide K能在Gl期阻斷 NSCLC-N6細胞株的生長(cháng)14萜類(lèi)化合物來(lái)自 Aplideum sp.的花類(lèi)化合物 Aplidiasphingosine對KB細胞,L0細胞具有中等細胞毒活性, L. Vareau中的含氯萜 Dichlorolissoclimide細胞毒活性分別為lCs0:0.014ugmL(KB細胞,Cs0.001ugmL(Ps8)。從海鞘H. roretzi血液中得到萜類(lèi)化合物HaA.B,以16mo/L濃度作用24h可完全殺死體外培養的神經(jīng)纖維瘤N18胞 cyanine1.5其它類(lèi)型化合物除前面介紹的4類(lèi)抗腫瘤活性化合物外,從海鞘中還分離出許多具有細胞毒活性的化合物,包括大環(huán)內酯類(lèi)、多硫化合物、醌類(lèi)、酚類(lèi)衍生Patellazole是分離自 L patella的含有噻唑的中國煤化工值在ng/mL數量級。而 lejimalide是從海鞘 frigida分離得到的CNMH Geimalides a b的細胞毒活性分別為:Cs:0.062μgmL(L0),Csc:0022pmL(L)。5期李忐軍等:海鞘中的抗腫瘤生物活性物質(zhì)從海鞘L. Vareau中得到的有機硫化物Ⅴ arain A是第一個(gè)報道的該類(lèi)天然產(chǎn)物,對細胞癌細胞株HCT6的Cs為0.05ug/mL。而1,2,3 Trithiane和 Lissoclinotoxin a分別來(lái)自Aplidium sp.和 L perforatum,它們均具中等細胞毒性。香葉基氫醌( qexanyl hydroquinone)是從 Aplidium sp,中分離出的具有體內抗腫瘤活性的物質(zhì)。 Carroll等從海鞘中分出了四氫大麻酚衍生物,對P38,Asn,HT9和CV的LC50約為10pgmL。 Didemnum moseleyi中的含共軛多烯側鏈的羥基內酯 Didemnilactone可與人多形核白細胞表面的白三烯B4受體結合。綜上所述,從世界各地不同的海鞘中發(fā)現了近百種具有細胞毒活性的物質(zhì),所研究的海鞘以?xún)刃阅? Enterogona)居多,包括 Didemnidae科的 Didemnin, lissoclinun, Diplosome sp,Leptoclinidea sp, Trididemnum sp.等屬種, Polycitoridae科的 Cystodytes, Eudistoma sp,polycitorella等屬種, Polyclinidae科的 Aplidium, Polyclinum屬, Pseudodistomidae科的Pseudodistoma屬, Ritterellidae科的 Rimerella屬, Clavelinidae科的 Clavering屬Diazonidae科的 Diagonal屬, Pterophoridae科的 Ecteinascidia turbinata等,對側性目Peuragona)中有研究的有 Styelidae科中的 Dendrodoa grossularia, Cnemidocarpe sp.Po! lyandrocarpe sp.等屬種。2國內海鞘抗腫瘤活性物質(zhì)研究進(jìn)展國內刈海鞘的研究始于20世紀80年代,早期主要集中于生理、生態(tài)及資源方面的調查研究。鄭成興"(1995)較為全面地報道了中國沿海海鞘的物種及分布調奩結果。這一調查成果對我國海鞘的進(jìn)一步研究起到了推動(dòng)作用。根據文獻[13-18]顯示,我國對海鞘的化學(xué)成分及其活性研究始于20世紀90年代。在化學(xué)成分方面,主要對海鞘 Herdmania momus、長(cháng)紋海鞘( Longistrata)、冠瘤海鞘( Styela cα opus)、柄海鞘(Sσ ela clava)等海鞘中部分化合物進(jìn)行了分離鑒定研究。在活性硏究方面,僅遲玉森和耿越~報道了柄海鞘被囊粗提物貝有抑制小鼠S-180實(shí)體瘤的活性,抑制率達72%左右,魏振滿(mǎn)則報道了黃海產(chǎn)柄海鞘提取物具有提高小鼠免疫功能的作用?？梢?jiàn),國內對海鞘的研究,尤其是海鞘中的天然產(chǎn)物的分離及其活性方面的研究尚處于起步階段,不論在深度和廣度上都有待提高。我國地跨暖溫帶、亞熱帶、熱帶三個(gè)氣候帶,有記載的海洋生物約2萬(wàn)種。其中海鞘有65種,分屬2目11科,特別是柄海鞘、玻璃海鞘、乳突皮海鞘等三大優(yōu)勢種,分布廣,數量多,是潛在的海洋藥物資源。我國海鞘的許多屬種在國際上未見(jiàn)研究報道,如果選擇一些原料易得并具有明顯生態(tài)、形態(tài)特征,如:Sela,Pwra, Morgul, Hartmeyeria等屬海鞘,在匕較廣泛的初步篩選基礎上,深入開(kāi)展化學(xué)及其生理活性的研究,可望發(fā)現全新的、有重要生物活性的化合物,從而進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成為新藥或作為藥物設計的先導化合物,也可為基礎醫學(xué)等生命科學(xué)研究提供有價(jià)值的工具藥。隨著(zhù)海洋技術(shù)及醫藥研發(fā)技術(shù)的飛速發(fā)展,開(kāi)發(fā)海洋的步伐正在逐漸加快。海洋將成為21世紀重要的藥物資源寶庫參考文獻[敬志峰,程公,陽(yáng)藩等海鞘中的抗腫瘤牛物活性物質(zhì)小生物中國煤化工[2]焦炳華全國第二屆海洋生命活性物質(zhì)與尺然藥物學(xué)術(shù)討論會(huì )論文eHCNMHG[3]Rashid M A, Gustafson K R, Cardellina l J Het al. 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Ocean University of China, Qingdao 266003, Shandong, China; 2. Yantai University, Yantai 264005, Shandong, China)Abstract: About tens of antineoplastic compounds from ascidians have been reviewed withemphasis on the antitumor mechanisms of some important ones such as Ecteinascidians 743Psedodistomins D-F and their activities and sources中國煤化工 on ascidians inChina have been summarizedCNMHGKey words: ascidian; antineoplastic bioactivity; research progress