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虫草素药理学研究进展

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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2008 VOL.19 NO.1 1 时珍国医国药2008年第19卷第1 1期 虫草素药理学研究进展 王雅玲,王亮,金黎明 116600) (大连民族学院,辽宁大连摘要:综述了国内外对虫草素药理学的研究概况,主要介绍了虫草素在调节免疫、抗肿瘤、抗菌抗病毒、抗炎、抗白血病 等方面的研究进展,提出了虫草素在临床应用时存在的问题,为今后进一步开展虫草素生物功能研究提供了理论参考。 关键词:虫草素;药理学;抗肿瘤;免疫调节 中图分类号:R285.5 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2008)11-2667-02 虫草素(eordyeepin)又称虫草菌素、蛹虫草菌素,是蛹虫草中 2.1 虫草素对肿瘤细胞RNA的抑制现已证实,虫草素可掺入 (尤其是核苷类)主要活性成分,也是第一个从真菌中分离出来 到RNA中,其磷酸化物3,_ATP对I5178Y细胞中的依赖DNA 的核苷类抗生素。在明确其物理化学性质 的基础上,对虫草 的DNA多聚酶 和p的活力无影响,但对核Ploy(A)多聚酶有 素的功能开展了大量研究,早在20世纪70年代就已被发现有抑 很强的抑制作用,从而影响mRNA的形成 ,继而影响蛋白质合 制肿瘤、抗疟原虫和抑制mRNA翻译的作用,到20世纪90年代, 成 。通过对子宫颈癌传代细胞(Hela)的研究表明:虫草素可 虫草素的研究获得突破性进展,研究人员发现添加腺苷脱氨酶 以使完全核糖体和核糖体的前体(45S)水平显著降低,18S核糖 (Adenosine deaminase,ADA)抑制剂对其抗肿瘤活性的表达起着 体的前体可以从45S核糖体中,但32S核糖体的前体不能从 重要作用 ,并且,1997年美国已将虫草素用于一期临床实验, 中产生;tRNA的合成也被降低,核不均一RNA的合成没有受到 治疗急性前B和前T淋巴细胞白血病患者。虫草素的抗肿瘤作 影响,但胞浆不均一RNA的合成轻微减少;虫草素还能抑制人子 用引起全球科学家的关注,对虫草素在抗菌、抗炎、抗HIV—I型 宫颈癌传代细胞(Hela)的mRNA的转录,但对hnRNA和转运至 病毒、选择性抑制梭菌以及免疫调节等药理学方面开展了大量研 细胞浆没有影响;通过对L1210细胞中核糖体RNA、非多聚腺苷 究,并取得了突破性进展。 酸核不均一RNA和多聚腺苷酸核不均一RNA的合成测定,都表 1 虫草素的免疫调节作用 明虫草素能对各种形式的RNA起抑制作用,同时2,一一脱氧柯福 近年来,研究人员发现虫草素具有免疫调节作用。它能够极 霉素能增强这种抑制作用。在对Novikoff肝癌细胞的研究中发 大地提高了人外周血液单核细胞IL一10的分泌和IL一10mRNA 现:虫草素可以阻碍45SrRNA前体的合成,其浓度与hnRNA的 的表达,同时,虫草素对诱导产生IL一2的植物血球凝集素和外 合成相对抗,其活性形式3,_脱氧腺苷一5 一三磷酸盐对主要负 周血液单核细胞扩增都有抑制作用,抗IL一1O中性抗体也不能 责hnRNA合成的RNA聚合酶Ⅱ比对主要负责rRNA前体合成的 完全阻止虫草素对IL一2产生的抑制作用 。在虫草素作用下, RNA聚合酶I敏感” ,研究结果表明,虫草素通过对肿瘤细胞 成熟树突状细胞能诱导调节性T细胞增殖 ,而且还能抑制细 RNA的抑制表现出抗肿瘤作用。 胞,促进细胞的分化,改变胞膜上物质结构分布,对T淋巴细 2.2 虫草素对肿瘤细胞DNA的抑制通过虫草素与小牛胸腺 胞转化有促进作用,它还可以提高机体单核巨噬细胞系统的吞噬 DNA作用机制的研究发现 J,DNA的荧光光谱先是增强然后减 功能,激活巨噬细胞产生细胞毒素直接杀伤癌细胞 。此外,虫 弱,最终伴随轻微的蓝移,这表明了虫草素可能插人DNA双螺旋 草素还能抑制蛋白质激酶活性,抗核苷磷酸化酶糖基的裂解,对 碱基对间;同时,磷酸盐的淬灭作用说明虫草素与DNA的磷酸基 体液免疫有调节作用 J。在研究国产虫草素抗小鼠迟发型超敏 团也能发生作用,最后通过Seatehard方程做图证明:虫草素与 反应的作用及其免疫机制中实验中,表明虫草素可能通过其他免 DNA可能存在两种作用方式,即插入方式和与DNA的磷酸基团 疫调节作用对迟发型超敏反应引起的小鼠接触性皮炎发挥明显 结合。虫草素对肿瘤细胞DNA的抑制机制还有待于进一步 的抑制效应,该效应与药剂量有关,同时对脾脏组织未见明显毒 研究。 性作用 。 2.3虫草素对信号传导通路的调节经过研究发现,以黑素细胞 2 虫草素的抗肿瘤作用 刺激激素(a—MSH)处理s一91鼠黑色素瘤细胞6 d,可引起酪氨 虫草素对肿瘤的抑制作用一直是广大科学家们关注的热 酸激酶(TPK)活性升高90倍,此酶信号传导途径的紊乱可以促 点。研究发现,用虫草素皮下注射接种了艾氏腹水癌的小鼠, 使肿瘤的发生与发展,说明虫草素可以通过抑制此酶的活性,进 可使小鼠中位生存期延长到60 d,而对照组仅为19 d…,这说 而抑制肿瘤的形成 。另外,虫草素可在肿瘤增殖过程中抑制 明虫草素对小鼠艾氏腹水癌有明显的抑制作用,能明显延长接 血管新生而呈现其抗癌作用-- ,还可以通过激发肿瘤细胞中腺 种艾氏腹水癌小鼠的存活时间。还有研究表明,虫草素对人鼻 嘌呤核苷A3受体,从而抑制小鼠B16一Blti黑素瘤细胞和Lewis 咽癌KB细胞和人宫颈癌HeLa细胞等皆具有明显的抑制作 肺癌细胞的生长 。开展虫草素对信号传导通路调节的研究将 用 j。科学家推测虫草素可能有3种抑制肿瘤的机制:一是虫 为攻克癌症打开又一个新的突破口。 草素的游离羟基可以渗入瘤细胞DNA中而发生作用;二是抑制 3 虫草素的抗菌抗病毒作用 核苷或核苷酸的磷酸化而生成二磷酸盐和三磷酸盐的衍生物, 虫草素具有广谱抗菌的作用,它能抑制链球菌、鼻疽杆菌、炭 从而抑制瘤细胞的核酸的合成;三是阻断黄苷酸胺化形成鸟苷 疽杆菌、猪出血性败血症杆菌及葡萄球菌等病原菌的生长。此 酸的过程 。根据目前的研究状况,虫草素的抗肿瘤机制大致 外,虫草素对石膏样小芽孢癣菌、羊毛状小芽孢癣菌、须疮癣菌等 可分为以下几方面。 皮肤致病性真菌 以及枯草杆菌也有抑制作用 。Sugar证明 了虫草素具有非常强的抗真菌活性…。 收稿日期:2008-02-09;修订日期:2008-08-09 虫草素也具有较强的抗病毒活性。研究发现,虫草素有抗疱 基金项目:国家自然科学基金(No.30771584); 疹病毒DeJulian—Ortiz和抑制脑炎病毒的功能,对人体免疫缺陷 大连民族学院太阳鸟计划科研项目 型病毒HIV—I型的侵染及其反转录酶的活性亦有抑制作用 。 作者简介:王雅玲(1965-),女(汉族),辽宁凤城人,现任大连民族学院副 深入研究发现,虫草素可抑制C型RNA致肿瘤病毒的复制,还可 教授,博士学位,主要从事真菌次生代谢产物资源利用开发工作. 以有效抑制病毒的mRNA和多聚腺苷酸的合成,可以阻碍由5一 ・2667・ 时珍国医国药2008年第19卷第11期LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2008VOL.19 NO.11 I一2 一脱氧尿苷诱导的BALB/3T3和BALB/K一333细胞产生的 参考文献: 鼠白血病病毒 。 [1]刘东泽,陈伟,高新华,等.虫草菌素(3,_脱氧腺苷)研究进展 4 虫草素的抗炎作用 (综述)[J].上海农业学报,2004,20(2):89. 经研究发现,虫草素可以拈抗NO产物的生成,这一机制是 [2] 彭俊峰,凌建亚,张晗星,等.虫草素与DNA作用的光谱研究[J]. 通过对NO合酶和COX一2基因表达负以及对NF—kB活 光谱学与光谱分析,2004,24(7):858. 性、AKT和p38磷酸化的抑制来实现的 。由此,虫草素很可能 『3] Zhou X,Meyer C U,Schmidtke P,et a1.Efiect of cordycepin on inter— leukin—l0 production of human peripheral blood mononuelear cells 成为一种治疗由炎症引起的相关紊乱的药物。 『J].Eur J Pharmacol,2002,453(2—3):309. 5 虫草素的抗白血病作用  蔡友华,刘学铭,等.虫草素的研究与开发进展[J].中草药,2007, 通过体内实验研究发现,虫草素作为一种腺苷脱氨酶抑制 [4]38(8):1269. 剂,对末端脱氧核苷酸阳性白血病细胞(TdT )的抑制大于对末 [5] 凌建亚,孙迎杰,吕鹏,等.虫草属真菌中虫草菌素的超生波提取 端脱氧核苷酸阴性白血病细胞(TdT一)的抑制。经过分析其抗 及毛细管电泳测定[J].菌物系统,2002,21(3):394. TdT 白血病的机理。结果表明,3一dATP不是3,_dA抗白血病 [6] R.J.苏哈道尼克,谢其明,王恕蓉.核苷类抗菌素[M].北京:科学 的主要原因,而TdT的活性才是主要原因,并且发现PBM对3一 出版社,1982:476. dA的细胞毒性作用不敏感 。其他研究发现虫草素对TdT 的 [7]李婧,汪燕,马传荣,等.国产虫草素(cordycepin)抗小鼠迟发 白血病细胞的凋亡诱导与提高蛋白激酶A(PK—A)活性密切相 型超敏反应的实验研究[J].中国免疫学杂志,2006,22(5):17. 关 ,并且经虫草素处理L1210白血病细胞,可显著抑制RNA [8] 汪洪.虫草研究开发中几个问题的探讨[J].农牧产品开发, 的甲基化 。 1999,6:12. [9]戴小军,柳冬梅,孟霞.冬虫夏草抗癌作用研究现状[J].时珍国 6 虫草素其它药理活性 医国药,2000,11(4):376. 研究人员对虫草素其他的生物活性进行了广泛深入的探索, 0]柴建萍,白兴荣,谢道燕.蛹虫草主要有效成分及其药理功效[J]. 发现虫草素能增加肝脏中SOD酶的活性,抑制膜油脂中超氧化 [1云南农业科技,2003,4:22. 合物的形成,增强大脑中一元胺氧化酶的活性 ,这说明虫草素 [1 1]loannidis P,Courtis N,Havredaki M,et a1.The Polyadenylation In— 具有抗衰老作用;虫草素还可以增加脾脏重量、加速肝脏核酸和 hibitor Cordycepin f 3一dA)Cause a Decline in c—MYC mRNA Levels 蛋白质更新速度,具有抗缺氧、增加心肌营养血流量及降低血清 Without Effecting e—MYC Protein Levels[J].Oncogene,1999,18 胆固醇和B酯蛋白的作用 ,能刺激糖酵解导致ATP合成增 (1):117. 加,增强肝脏功能和肌肉中CPK的活性,对由于激素失调引起的 [12]纪朋艳,罗速,崔新颖,等.中药蛹虫草的抗肿瘤活性及机制研究 性功能损伤有修复作用,还能明显增加犬冠脉血流量,降低冠脉、 [J].北华大学学报,2005,6(4):324. 脑及外围血管阻力 。 [13]吉川纪子[日].虫草素抑制血管新生的作用[J].国际中医中药杂 志,2006,28(3):171. 另有研究发现,虫草素对尖音库蚊、埃及伊蚊和另一种伊蚊 4]李刚,朱华李,毛先兵,等.蛹虫草中虫草素分离纯化工艺研究进 的幼虫有明显致死作用;对小菜蛾也有很强的杀虫活性 ;此 [1展[J].重庆中草药研究,2006,1:51. 外,虫草素和腺苷脱氨基酶抑制剂联用对患有锥虫病的小鼠表现 5]Nakamura K,Yoshikawa N,Yamaguchi Y,et a1.Antitumor effect of 出很好的治疗效果 ;通过对白纹伊蚊进行组织培养的结果表 [1cordycepin(3 deoxyadenosine)on mouse mela—noma and Iung car- 明,虫草素的作用机制是引起核变性和细胞质崩解 。 cinema cells involves adenosine A3 receptor stimulation[J].Anticancer 还有资料显示,虫草素与5一氟尿嘧啶或IFN一0l合用能使 Res,2006,26(IA):43. 耐受化疗药的K562细胞对凋亡敏感 J,这使其可能成为临床治 [16]Kim H G,Shrestha B,Liar S Y,et a1.Cordycepin inhibits lipopolysac・ 疗化疗药物耐受性疾病的辅助用药;虫草素还可以增强环磷酞胺 charide induced inflammation by the suppression of NF—kappa B 的抗癌作用,有可能成为临床抗肿瘤药物的辅助药 。 through Akt and p38 inhibitionin RAW 264.7 amcrophage cells[J]. 7 讨论 Eur J Pharmacol,2006,545(2—3):192. 7]Eiichi N,Kodama,Ronald P.McCafrey,Keisuke Yusa.Antileuke. 7.1 延缓虫草素代谢的方法亟待解决通过对受孕小鼠行卵 [1mic Activity and Mechanism of Action of Cordycepin against Terminal 巢切除术并用孕酮替代维持受孕状态的研究证实,短期内重 Deoxynucleotidal Transferase—Positive( FdT )Leukemic Cells[J]. 复注射虫草素可延缓小鼠胚泡植入子宫,然而12或24 h后 Biochemical Pharmacology,2000,(59):273. 的重复注射与单剂量使用则无效 J,这说明虫草素进入体内 [18]李婧,姜汉英,等.虫草素的体内代谢特点及药理作用[J].国外 有生物活性,但其作用短暂,并且需要维持在一定浓度。因 医学・中医中药分册,2005,27(5):283. 此,怎样维持虫草素在体内的浓度可能是它单独用于临床时 [19]王本祥.现代中药药理学[M].天津:天津科学技术出版社, 面临的一个难题。 1996,1250. 7.2 肿瘤细胞对虫草素敏感性的差异有待明确研究人员 [2O]葛蓓蕾,江晓路.北虫草的研究现状[J].中国食用菌,1999,18 有关虫草衍生物的研究结果显示,如果虫草素用于治疗不同 (1):26. 类型的肿瘤,肿瘤细胞是否也会存在对虫草素敏感性的差异, [21]丁凤平,姜文昌,陈宗娟.冬虫夏草的研究现状[J].中国生化药物 杂志,1994,15(4):298. 由此带来的显著差异是否会对个体组织器官造成损害 。 J Kim JR,Yeon SH,Kim HS,et a1.Larvicidal activity against Plutella 因此,临床试验时医生应结合个体对虫草素的耐受状况和抑 [22 制肿瘤效果确定治疗剂量,可行性标准还需要大量的实验研 究为基础来获得。 xylostella of cordycepin from the fruiting body of Cordyceps militaris 7.3增强虫草素对癌细胞靶向作用的深入研究虫草素抑制癌 trypanosomiasis with cordycepin and adenosine deaminase inhibitiors in 细胞的同时,对正常细胞的也会产生抑制作用。在利用 a mouse model[J J.J Infect Dis,2005,192(9):1658. 虫草素同时处理癌细胞和正常细胞时发现,癌细胞的抑制率 【24 l las G C,Courtis N,Havredaki M.K562 cell sensitization to 5一nu. 达到55%,正常细胞抑制率为1.5%_2 J,这表明虫草素对人 orouraeil—or intefferon—alpha—induced apoptosis via cordycepin f 3 体有一定的副作用。如何增强虫草素对癌细胞的靶向作用,消除 deoxyadenosine):fine control of cell apoptosis via poly(A)polymer— 或减弱虫草素对人体产生的副作用,是虫草素安全应用于治疗肿 ase upregulation[J].Int J Biol Markers,2004,19(1):58. [25]吴洪臻,江伟,马德恩.虫草素对小鼠Sis0瘤抑制作用研究[J]. 瘤药物开发亟待解决的问题。所以,在减小虫草素的副作用方面 时珍国医国药,2000,11(10):873. 还有待于进一步研究。 一[J].Pest Manage science,2002,58(7):713. [23]Rottenberg M E,Masoeha W,Ferella M,et 1a.Treatment of Afircan ・2668・ 

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