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樟芝三萜類化合物的抗炎作用

* : * : admin * : 2017-09-29 * : 149

作者:張毅紅

 

炎症是許多病理狀態中機體對有害刺激的應答。例如,一些腫瘤在發生前或發生時常有慢性炎症。

 

        據報導,慢性炎症與1 /4 以上的腫瘤發生相關,相當於全世界每年約320 多萬人罹患炎症相關的腫瘤[1]。如石棉吸入與間皮瘤,二氧化矽吸入、吸煙、支氣管哮喘與支氣管癌,宮頸炎、HPV 感染與宮頸癌,盆腔炎及卵巢上皮炎症與卵巢癌,EB 病毒感染與鼻咽癌,HIV 感染與凱西波肉瘤,返流性食管炎與食管癌,幽門螺旋桿菌感染相關性胃炎與胃癌,慢性胰腺炎與胰腺癌,慢性肝炎與肝細胞癌,炎症性腸病與結直腸癌等[2-7]。

 

        炎症的預防和治療對延緩許多癌症,如胃癌、結腸癌、肝癌、胰腺癌等的發生和發展都有積極的作用。而一些天然藥物也因其具有預防和治療炎症的功能而備受關注。

 

        近年來,寄生於臺灣特有種牛樟樹的藥用真菌樟芝,由於廣泛的藥理作用而備受關注,例如其在抗癌、抗炎、免疫調節、抗病毒、保護肝臟等方面都有顯著的效果[8]。

 

        到目前為止,研究人員在樟芝中總共分離鑒定出了35 種具有抗炎作用的化合物,包括三萜類化合物、琥珀/馬來酸衍生物、苯環型化合物、苯醌衍生物、多糖和其它化合物[8-14],其中以三萜類化合物的數量最多( 11 ) 且有顯著的抗炎作用。

 

        本文對樟芝中擁有抗炎作用的三萜類化合物進行了總結,為炎症的預防和治療以及炎症相關性腫瘤的預防提供新的思路。

 

1 樟芝中的三萜

        三萜類化合物是自然界常被發現的天然化合物,尤其以植物含量最多,大多是由30 個碳原子組成,屬於次級代謝物。樟芝剛被發現的時候,被誤以為是靈芝的一種,它的醫療效果也常被用來和靈芝比較。

 

        事實上,樟芝中三萜類化合物和靈芝中三萜類化合物是不盡相同的,靈芝中主要以羊毛甾烷類( lanostanes) 三萜為主[15],而樟芝中則含有較多的麥角甾烷類( ergostanes) 三萜[16]。羊毛甾烷類的三萜也常在其它真菌中被發現,而麥角甾烷三萜類化合物則比較罕見,可作為鑒定樟芝的指標成分。三萜類化合物與膽固醇和類固醇激素的結構非常相似,故其或能通過模擬類固醇激素或干擾膽固醇的代謝來發揮抗炎效應。

 

2 三萜化合物抗炎活性的研究

        嗜中性粒細胞中活性氧簇( reactive oxygen species,ROS) 的生成和細胞牢固黏附是2 種在發炎期間表現出的重要炎症應答。

 

        為了確定樟芝中4 種麥角甾烷類三萜化合物zhankuic acid ABC( antcinBIH) antcin K 是否能防止嗜中性粒細胞引起的炎症應答,Shen 等[17]評估了這些化合物對甲醯甲硫氨醯-亮氨醯-苯丙氨酸( formylmethionyl leucyl phenylalaninefMLP) 和卟啉醇肉豆蔻酸乙酸酯( phorbolmyristate acetatePMA) 活化的外周人嗜中性粒細胞的影響。

 

        1 25 μmol /L zhankuic acid ABCantcin K 進行預處理,通過化學發光實驗分析,發現fMLP PMA 誘導的ROS 生成表現出濃度依賴性

減少,所對應的IC50值在5 20 μmol /L 之間[17]。再者, zhankuic acid ABC antcin K 還顯著抑制了fMLP PMA 誘導的細胞牢固黏附,並且沒有干擾Mac-1( CD11b /CD18) 表面蛋白( 一種介導嗜中性粒細胞對內皮細胞牢固黏附的β2-整合素) 表達的上調[17]。

 

        另外,這些物質所引起的抗炎作用並不是由於細胞毒性,因為與對照組相比,細胞活力沒有發生顯著變化[17]。這些結果表明這幾種三萜化合物對嗜中性粒細胞ROS 生成和細胞牢固黏附的抑制沒有顯著的細胞毒性,即這幾種化合物可以作為臨床上潛在的抗炎藥物。

 

        最近一項研究闡述了樟芝麥角甾烷類三萜抗炎作用的分子機理。研究人員從樟芝子實體中分離純化出5 種三萜類化合物antcin ABCHK,發現其中的antcin A 與糖皮質類激素可的松( cortisone) 和地塞米松( dexamethasone) 的化學結構最相似,見圖1

1 糖皮質激素與5 種三萜化合物的化學結構式

 

        由於結構的相似,antcin A 導致了人肺腺癌細胞A549 中糖皮質激素受體( glucocorticoid receptorG)從細胞質中易位至細胞核。分子模型顯示,儘管它們C-17 位的端基有所不同[18],antcin A 以及糖皮質激素可以穩定地與G 的結合腔反應。

 

        因此,antcinA 作為一種活性成分,可能是樟芝抗炎的至少一部分原因,其抗炎的分子機理與糖皮質激素誘導的分子機理相同,即antcin A 可以模擬糖皮質激素。由於antcin A 的親脂性,很容易擴散通過細胞膜,接著與細胞質的G 結合。

 

        antcin A 結合後,G 與熱休克蛋白分離,然後G/antcin A 複合物形成二聚物,最後易位至細胞核。在細胞核中,G/antcin A 與目標基因的糖皮質激素反應元件( glucocorticoid responseelementGE) 結合,進而調控基因的表達,例如增加抗炎因數的表達,降低促炎因數的表達[18]。

 

        此外,這5 種化合物中,只有antcin A 能夠模擬糖皮質激素,導致G 的細胞核易位。Antcin A 和其它4antcins 的主要區別在於後面這些三萜類化合物在它們的C-7 位置額外多了一個羰基或者羥基。分子模型表明antcin A 或者糖皮質激素的C-7 部位暴露於G 結合腔的疏水域,因此其餘4 C-7 位因為擁有額外親水基團的antcins 很可能當它們靠近G 的時候被排斥[18]。

 

        然而,儘管體外實驗顯示這4 antcins 未能導致G 的細胞核易位,但它們有可能在體內通過模擬糖皮質激素產生抗炎作用,因為腸道菌群或者肝腸迴圈可能會將C-7 位的親水基團去除[18]。

 

        致病菌幽門螺旋桿菌( Helicobacter pyloriHp) 是導致胃癌發生的首要危險因素。Hp 毒力因數,細胞毒素相關基因A( cytotoxin-associated gene ACagA)與富膽固醇的微區相互作用,導致胃黏膜上皮細胞產生炎症[29]。

 

        Lin 等[9]發現從樟芝中提取出來的麥角甾烷類三萜化合物methyl antcinate B( MAB) 可以抑制CagA 的易位和磷酸化,50 μmol /L MAB 使其易位和磷酸化分別減少了52% 60%,並引起HP感染的胃黏膜上皮細胞中蜂鳥表型的減少。MAB 還可以通過減弱NF-κB 的活化、p65 NF-κB 的易位和IκB-α 的磷酸化抑制Hp 誘導的炎症反應,這表明MAB 可以調控CagA 介導的信號通路[9]。

 

        此外,MAB 也可以抑制Hp 感染的胃黏膜上皮細胞中IL-8螢光素酶的活性及其分泌。分子結構類比顯示MABCagA 相互作用,其方式與膽固醇相似。膽固醇與固定化的CagA 的結合因MAB 水準的增加而受到抑制[9]。這項研究表明MAB 能夠通過干擾膽固醇發揮抗炎效應,有望成為治療Hp CagA 誘導的炎症反應的候選藥物。

 

        另一項關於樟芝抗炎的研究發現樟芝深層發酵液中的ergostatrien-3β-ol( ST1) 在大鼠體內具有抗炎和鎮痛作用。通過抗炎實驗發現,在λ-角叉菜膠( carrageeninCarr) 處理4 h 5 h 後,ST1 ( 10 mg /kg) 可以使大鼠腳爪的水腫減弱,而且使肝臟中過氧化氫酶( catalaseCAT) 、超氧化物歧化酶(superoxidedismutaseSOD) 和谷胱甘肽過氧化物酶( glutathioneperoxidaseGPx) 的活性增加,同時ST1 可明顯降低Carr 處理5 h 後大鼠水腫的腳爪中丙二醛的含量[10]。

 

       ST1( 15 10 mg /kg) 還可減少Carr 處理5h 後大鼠水腫腳爪裡血清腫瘤壞死因數α[10]。蛋白印記實驗結果顯示ST1( 10 mg /kg) 能減少5 h 後大鼠水腫爪子裡Carr 誘導的誘導型一氧化氮合酶( induciblenitric oxide synthase iNOS) 和環氧合酶-2( cyclooxygenase-2COX-2) 的表達。

 

        ST1 以腹膜內注射形式對大鼠進行處理時,發現ST1 也可以減少嗜中性粒細胞浸潤到有炎症的部分,從而達到消炎鎮痛的效果[10]。由此可以看出,ST1 可以通過對TNF-α 和ROS 促炎因數的抑制,增加肝臟中CATSOD GPx 的活性,來減少大鼠水腫腳爪中iNOS COX-2的水準。

 

        進一步分析ST1 的化學結構( 2) ,可以發現ST1 的結構與膽固醇的結構非常相似,因此可以推測ST1 抗炎的分子機理可能與干擾膽固醇的作用有關,仍需要進一步的研究證實。

2 ST1 化學結構式

 

        除麥角甾烷類外,樟芝中的某些羊毛甾烷類三萜也被發現有抗炎活性。體外研究表明樟芝中的2種羊毛甾烷類三萜化合物eburicoic acid ( T1) dehydroeburicoic acid ( T2) 以劑量依賴的方式降低了fMLP PMA 誘導的外周人中性粒細胞中ROS 的生成,並且這種作用並不是由於細胞毒性效應引起的,因為相對於對照組來講,實驗組的細胞活力沒有顯著改變[19]。

 

        Deng 等[11]進一步對這2 種三萜類化合物在小鼠體內的鎮痛和抗炎活性進行了測定。研究發現,T1 T2 可以顯著抑制一系列醋酸誘導的扭體反應和福馬林誘導的後期疼痛。在抗炎實驗中,T1T2 可以減輕在Carr 給藥4 h 5 h 後的足腫脹,並且可以增加小鼠水腫組織中CATSOD GPx 的活性。

 

        同時發現在Carr 給藥5 h 後,T1 T2 可以明顯降低水腫腳爪或血清中的丙二醛( malondialdehydeMDA) 、一氧化氮( nitric oxideNO) TNF-α和白細胞介素-1β( interleukin-1β IL-1β) 的水準。其中10 mg /kg T1 使MDANOTNF-α IL-1β 分別降低了48. 18%35. 18%53. 64% 24. 81%10mg /kg T2 使其分別降低了56. 93%45. 02%62. 76%32. 49%11]。

 

        蛋白印跡結果表明,T1 T2 可以明顯降低Carr 給藥第5 h 後的水腫腳爪中iNOS COX-2 的表達,以及嗜中性粒細胞對水腫腳爪的浸潤[11]。

 

        以上結果表明,T1 T2 的抗炎機制可能與炎症細胞因數的減少和抗氧化酶活性的增加有關。

 

        此外,T1 T2 的化學結構( 3) 同樣與糖皮質激素結構相似,且C-7 位無親水基團,因此可以推測,T1 T2 抗炎的分子機理可能與糖皮質激素相似,即可與G 受體結合,易位至細胞核,調控基因表達,導致促炎因數的表達降低,抗炎因數的表達增加。這種推測需要進一步的研究證實。

 

3 結論與展望

 

        臺灣特有真菌樟芝中的三萜類化合物,尤其是麥角甾烷類化合物具有顯著的抗炎活性。

 

        研究表明,樟芝中的三萜類化合物能顯著降低促炎因數的表達,增加抗氧化酶的活性。由於樟芝中的三萜類化合物,尤其麥角甾烷類的結構與類固醇激素和膽固醇的結構相似,故其或能模擬類固醇激素,與其受體結合,易位至細胞核,調控基因表達,或者能干擾膽固醇的作用,從而發揮抗炎效應。

 

        樟芝中的這些三萜化合物雖然有成為抗炎藥物的潛力,然而需要進一步的研究完善三萜化合物的抗炎機理,並且需要開展更多的動物實驗和臨床試驗以確定其有效劑量的範圍。

 

作者 張毅紅

香港中醫科學院

發表于《中國病理生理雜誌》201531( 2)

 

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