综述:石蒜科植物中具有细胞毒性的石蒜碱类生物碱

【字体: 时间:2025年05月26日 来源:Bioorganic Chemistry 4.5

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  本综述聚焦石蒜科植物中石蒜碱类生物碱的抗癌潜力,2015-2019 年研究显示,29 种化合物对 17 类近 80 种癌细胞有效,尤其对白血病、骨髓瘤、乳腺癌有亚微摩尔级活性,还探讨构效关系、作用机制及分子对接研究。

  
石蒜科植物蕴含丰富多样的抗增殖生物碱,其中石蒜碱类生物碱作为潜在抗癌药物备受关注。本综述梳理了 2015-2019 年该领域研究进展。

结构特征


石蒜碱类生物碱(如石蒜碱1)为平面四环分子,A、B、C 环融合成菲啶系统,A、B 环形成异喹啉核心,D 环通过 C-4 与氮原子间的乙基链连接,A 环芳基在 C-6a、C-10a、C-8、C-9 位常含氧相关官能团。

体外抗癌活性


29 种石蒜碱类化合物针对 17 类近 80 种癌细胞系进行筛选,在亚微摩尔水平对白血病、骨髓瘤和乳腺癌细胞表现出活性。石蒜碱(IC50 0.6 μM)对 HL-60 髓系白血病细胞的反应尤为显著。其他化合物如假石蒜碱2(对 Molt-4 人 T 淋巴瘤 ED50 0.5 μg/mL)、安格利明3(对 A549 人肺癌 IC50 0.43 μg/mL)也有显著活性,C 环芳香化变体托土辛4对 SF-268 人胶质母细胞瘤 GI50为 0.0174 μM。石蒜碱对非肿瘤人类细胞系(如 W138 胚胎肺成纤维细胞、WS1 皮肤成纤维细胞、NHDF 真皮成纤维细胞)影响温和(IC50>100 μM)。

体内抗癌活性


在脑、肺、结肠、前列腺和乳腺癌细胞的体内模型中,石蒜碱在 5-10 mg/kg/day 剂量范围内显示出有前景的活性。例如,对 PC-3 M 前列腺癌,石蒜碱(5 或 10 mg/kg/day)在 18 天治疗窗口内显著抑制裸鼠皮下肿瘤异种移植模型的肿瘤体积;对 LLC 肺癌细胞,10 mg/kg/day/14 天的石蒜碱可使 BDF-1 小鼠肿瘤体积显著减少(T/C 指数 80.5%)。

构效关系研究


构效关系研究表明,抗癌药效团要素中,A 环亚甲二氧基和 C 环羟基官能团必不可少。通过石蒜碱1和假石蒜碱2对 HL-60 髓系白血病和 HCT116 结肠癌细胞的活性对比发现,石蒜碱对 HL-60 细胞活性近乎假石蒜碱的两倍(IC50分别为 0.6 和 1.10 μM),天然同系物(如石蒜碱、假石蒜碱、安格利明)的活性远高于半合成类似物。

作用机制


作用机制研究涉及 20 多个方面,突出的是石蒜碱诱导癌细胞凋亡的能力,涉及 caspase-3、p53、PARP、Bax 和 Bcl-2 等关键介质的调节。例如,石蒜碱1通过诱导细胞周期停滞抑制 ARH-77 骨髓瘤增殖,电镜下可见 10 μM 石蒜碱处理 24 小时的 ARH-77 细胞线粒体异常(形状不规则、过度肿胀),并影响活性氧(ROS)和三磷酸腺苷(ATP)生成;对 PANC-1 和 DU145 细胞,石蒜碱可通过调节 Hh/GLI 转录活性影响刺猬(Hh)信号通路,抑制 GLI1 蛋白表达(IC50 19.4 μM)。

分子对接研究


分子对接研究针对多种癌症相关蛋白,如血管内皮生长因子(VEGF)、组蛋白去乙酰化酶(HDAC)、磷脂酰肌醇 3 - 激酶 α(PI3Kα)、c-Met 激酶和表皮生长因子受体(EGFR)等,为阐明石蒜碱类生物碱的作用机制提供了有用见解。

结论


石蒜碱类生物碱在体外癌细胞系筛选和部分体内模型中表现出强大活性,在白血病、骨髓瘤和乳腺癌领域潜力最大,且 efficacy 未受有害影响干扰。其作为多方面抗癌药物发现的多功能实体,展现出广阔研究前景。

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