背景及概述[1][2]
白头翁皂苷D(pulchinenosideD) 毛茛科植物白头翁Pulsatilla chinensis(Bunge) Regel 的干燥根提取分离的皂苷类单体化合物。
药理作用[1]
白头翁皂苷 D通过显著下调 PI3K、Akt、mTOR和 p70S6K蛋白的表达， 从而抑制 A549细胞增殖。流式细胞检测实验发现白头翁皂苷 D 使A549 凋亡细胞数显著性增加，40μmol/L白头翁皂苷D使细胞凋亡率达到(72.60%±9.60) %( P＜0.01)。在Wstern blot 实验中，白头翁皂苷D 给药组( 20、40μmol/L) 与空白对照组相比，明显下调凋亡相关蛋白bcl-2 和 Caspase 3 的表达。因此，白头翁皂苷 D 可能通过显著下调 PI3K、Akt、mTOR和p70S6K 蛋白的表达，从而抑制 A549 细胞增殖。
细胞毒作用[2]
白头翁皂苷 D 具有很强的肿瘤细胞毒性，可以直接作用于肿瘤细胞，抑制肿瘤细胞生存。白头翁皂苷 D 属于三萜皂苷类，是由三萜皂苷元与糖、 糖醛酸等连接而成的天然产物。糖链为一个三糖链，苷键与 C-3 位羟基形成醚苷， 与 28 位羧基形成酯苷，其分子式为：常春藤皂苷元 3-O-α-L-吡喃鼠李糖-( 1→2) ［β-D-吡喃葡萄糖-(1→4)］-α-L-吡喃阿拉伯糖苷。研究表明，白头翁皂苷D 对肿瘤细胞的毒性作用与其分子结构有关，白头翁皂苷 D 的 C-28 位的羧基游离对于皂苷的抗肿瘤活性至关重要，且苷元类型、糖基个数和糖链顺序为rha( 1→2)［glc( 1→4)］ara 的皂苷的抗肿瘤活性更强。Yong 等报道白头翁皂苷 D 对肺癌 A549 细胞有较小的细胞毒性，IC50为6.9μmol/L；以LLC人肺癌移植裸鼠为模型，以6.4 mg /kg·d 的剂量腹腔注射白头翁皂苷D，连续给药14 d，抑瘤率达82%；而阳性对照组阿霉素以 0. 5 mg /kg·d 的剂量腹腔注射，连续给药 14 d，抑瘤率达60%。Hong 等报道白头翁皂苷D以剂量依赖性方式强烈抑制肝癌细胞株 Huh-7的生长，对肝癌细胞 Huh-7 的IC50 为1.5μmol /L；以Huh-7人肝癌移植裸鼠为模型，予白头翁皂苷 D30 mg /kg·d，连续给药15 d，抑瘤率达 88%。白头翁皂苷 D对肺癌、黑色素瘤及乳腺癌的细胞毒性: ED50: 6. 3μg /ml～＞10 μg /ml，即小剂量的白头翁皂苷D可抑制肿瘤细胞活性。
抑制肿瘤细胞增殖[2]
肿瘤组织的形成在于细胞在基因水平上发生突变，改变正常的细胞增殖死亡程序， 破坏细胞增殖与凋亡的平衡，导致其异常的克隆性增殖。白头翁皂苷 D 可以通过多种途径有效抑制肿瘤细胞增殖。
1、调控肿瘤细胞周期
细胞周期是细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程。完整的细胞周期主要包括 DNA 合成前期(G1期)、DNA 合成期( S 期) 、 DNA
合成后期(G2期)、细胞分裂期(M期) 和静止期(G0期)。细胞周期失调是肿瘤发生、发展的重要机制。白头翁皂苷 D 通过调控肿瘤细胞增殖周期抑制细胞增殖。梁迎春等的研究表明，白头翁皂苷 D 与顺铂一致，在乳腺癌 ZR75-1 和 MCF-7 细胞中将细胞周期阻滞于 G0/G1期，缩短 S 期；降低 G1/S 期标志 cyclin D1、cyclin A 和 cyclinE 蛋白水平，升高 p21 和 p27 蛋白水平。另外， Hong 等报道，高剂量白头翁皂苷 D 能明显阻滞细胞于 G0 /G1 期，细胞分布高达80%。白头翁皂苷 D 对人源性胶质母细胞瘤U87MG 的增殖也有抑制作用，且呈时间和浓度依赖性，其机制可能与 FasL /Fas 通路有关。徐坤等研究证实，白头翁皂苷 D 处理人肝癌 SMMC-7721 细胞 24、48、72 h 后，给药组均出现了不同程度的细胞增殖抑制；4. 5 mg /kg、6. 0 mg /kg 白头翁皂苷D 对小鼠 H22 肝癌细胞实体瘤的生长有明显抑制作用，抑瘤率分别为 38. 67%和 41. 59%；组织学观察显示，肿瘤细胞大量变性坏死，电镜下可见凋亡细胞和凋亡小体。白头翁皂苷D 处理组肿瘤细胞呈弥漫性分布，细胞大小不等，形态不规则，细胞核深染、出现异形和固缩，可见肿瘤细胞大量坏死，坏死区周围可见凋亡细胞，且呈剂量依赖关系。肿瘤细胞周期异常是其异常增殖生长的关键因素，白头翁皂苷 D 可以直接作用于肿瘤细胞周期，阻止细胞周期转变，使其 DNA 合成受阻，细胞分裂受阻。另外，白头翁皂苷D对肿瘤细胞周期调控还与细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKS)、细胞周期蛋白(cyclins) 和小周期蛋白依赖性激酶抑制剂(CKI) 有关。
2、促进肿瘤细胞凋亡
细胞凋亡是一种高度调控的细胞程序性死亡，在肿瘤的发生、 发展过程中起着负调控的作用，可抑制肿瘤细胞的增殖生长，故调控肿瘤细胞凋亡可作为探
究肿瘤新疗法的一个重要途径。白头翁皂苷 D 诱导凋亡程序的主要执行者是一种被称为天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶( Caspase) 以及 Bcl-2 家族。岳文华等证实白头翁皂苷 D 有良好的体外抗肝癌作用，其机制与调节线粒体途径凋亡相关蛋白 Bcl-2、 caspase-3 的表达有关。白头翁皂苷D 对肝癌 BEL-7402 细胞增殖有抑制作用， 能明显抑制 BEL-7402 细胞集落形成，25μg /ml 白头翁皂苷 D 能显著诱导BEL-7402 细胞凋亡，48 h 的凋亡率为 81. 71%，且能显著下调 Bcl-2 和上调 casepase-3 表达； 18. 75、25. 0 μg /ml 能显著降低 BEL-7402 细胞线粒体膜电位。李博等在研究白头翁皂苷 D 对人脑胶质瘤细胞株 U87MG 的增殖抑制和促凋亡效应的机制时发现，14. 016 nmol /ml 浓度的白头翁皂苷 D 对U87MG 细胞的抑制率为 94. 034%；细胞形态呈凋亡改变， 细胞超微结构中可见自噬小体; 白头翁皂苷 D 处理后细胞内caspase-3、 caspase-8、 Bax 和 FasL 表达上调且随着药物作用时间的延长和浓度的增加而升高，而 Bcl-2 表达下调，提示白头翁皂苷 D 对 U87MG 细胞有较强的生长抑制作用，呈浓度和时间依赖性， 随着白头翁皂苷 D 浓度的递增， U87MG 细胞的增殖抑制明显， 并初步证实与 FasL /Fas 通路有关。研究证明，白头翁皂苷 D 可诱导肿瘤细胞凋亡，与普通化疗药物相比，其抗肿瘤作用更温和、毒副作用更小， 是目前研究比较成熟且体外抗肿瘤活性较好的一味中药单体。
3调控肿瘤细胞自噬
自噬是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器并使其包被进入囊泡，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物的过程。一般根据被吞噬的方式不通，自噬可分为 3 种类型: 巨吞噬( macro-autophagy)、 微自噬( micro-autophagy) 和分子伴侣介导的自噬 ( chaperonemediated autophagy，CMA)。自噬既是维持细胞内环境稳定和调控新陈代谢的管家机制，亦是一种细胞主动性死亡的程序，即Ⅱ型程序性细胞死亡。自噬对肿瘤的发生和发展亦有重要作用。自噬具有双面性，抑癌蛋白可以激活肿瘤细胞自噬。在白血病 K562 细胞、黑色素瘤细胞 B16-F10、 人肺癌细胞 A549 和乳腺癌 MCF-7 细胞中，白头翁皂苷 D 按不同剂量作用 24 h，结果显示，LC3-II、p62 表达增加，并且呈剂量依赖性增高，白头翁皂苷 D 诱导自噬体形成。白头翁皂苷 D 抑制自噬溶酶体降解，即抑制自噬潮( autophagic flux) 。另外，李博等进一步研究表明， 在白头翁皂苷 D 作用下，LC-3Ⅱ /LC-3Ⅰ灰度比值随着药物浓度的增加而显著升高， 初步研究发现白头翁皂苷 D 可诱导胶质瘤 U87MG 及 U251MG 细胞发生自噬。自噬在肿瘤发生、发展过程中发挥重要的作用，自噬增强或减弱对肿瘤细胞活性的影响目前仍是国际上的研究热点。自噬对不同部位的肿瘤， 抑或是同一部位不同类型肿瘤的作用可能完全不同。近年来，国内外学者致力于中药及其有效成分干预肿瘤细胞自噬活性，从而抑制肿瘤增殖、分化及转移的研究，白头翁皂苷 D 就是其中广泛研究的中药有效成份之一。
抑制肿瘤侵袭和转移[2]
基质金属蛋白酶家族( matrix metalloproteinases， MMPs)是一类高度保守的含锌原子的内切蛋白水解酶，在恶性肿瘤浸润和转移过程中起重要作用。在 MMPs 家族中，MMP-2 和 MMP-9 是降解Ⅳ型胶原最主要的酶，在正常组织和良性肿瘤组织内无表达或低表达， 而在恶性肿瘤及其转移灶中高表达，因此， 过表达的 MMP-2 和 MMP-9 常作为反映恶性肿瘤侵袭或转移能力的重要指标。贺武斌等研究发现，白头翁皂苷D和索拉非尼联合使用可协同抑制肝癌BEL-7402 细胞转移，并且联合效果整体优于单药，其中二者联合能明显下调肝癌 BEL-7402 细胞中 MMP-2 和 MMP-9 的表达，来降低细胞外基质的降解能力， 从而减弱肝癌细胞的浸润或转移能力。另外，Transwell 小室实验和细胞划痕实验显示，联合组的迁移抑制率高于单药组( P＜0. 01)，联合作用为相加( 0. 85≤联合效应≤1. 15) 。另外，抑制肿瘤血管生成是控制肿瘤生长和转移的重要途径。Son 等进一步关于白头翁皂苷 D 的体内外抗肿瘤机制研究表明，白头翁皂苷D 可以通过下调低氧诱导因子-1α( HIF-1α)， 血管内皮生长因子( VEGF) 的表达起抗血管生成的作用， 并调控 Akt /mTOR信号通路诱导结肠癌细胞凋亡。由此可见， 白头翁皂苷D 主要通过抑制肿瘤血管生成及下调肿瘤细胞中 MMPs 尤其是 MMP-2、 MMP-9 的表达，来抑制肿瘤细胞的转移及浸润。
主要参考资料
[1]王彦儿,岳文华,许琼明,李笑然,李坤平.白头翁皂苷D体外抗肺腺癌作用及其机制[J].广东药科大学学报,2018,34(03):316-319.
[2]孙善美,宋鲁成.白头翁皂苷D抗肿瘤的研究进展[J].临床肿瘤学杂志,2017,22(12):1143-1146. [3]