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World Journal of Cancer Research 世界肿瘤研究, 2012, 2, 1-8
http://dx.doi.org/10.12677/wjcr.2012.21001 Published Online January 2012 (http://www.hanspub.org/journal/wjcr)
Advances in Studies on Oleanolic Acid and Derivatives
Yanqiu Meng*, Na Zhao, Huihui Nie, Chao Zou
Faculty of Pharmaceutical Engineering, Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang
Email: *mengyanqiu@hotmail.com
Received: Oct. 17th, 2011; revised: Nov. 2nd, 2011; accepted: Nov. 21st, 2011.
Abstract: Oleanolic acid belongs to pentacyclic triterpenes which has diverse biological activities. Its pharmacological
effects continue to be found, and the studies of clinical application and structure modification are developed increa-
singly, showing a wide respect of applications. In this regard, gives a summary of the studies on pharmacological effects
and structure modification of Oleanolic acid.
Keywords: Oleanolic Acid; Pentacyclic Triterpenes; Pharmacological Effects; Structure Modification
齐墩果酸及其衍生物的研究进展
孟艳秋*,赵 娜,聂慧慧,邹 超
沈阳化工大学制药工程教研室,沈阳
Email: *mengyanqiu@hotmail.com
收稿日期:2011年10 月17 日;修回日期:2011 年11 月2日;录用日期:2011年11 月21 日
摘 要:齐墩果酸属于五环三萜类化合物,具有多种生物学活性。其药理作用不断被发现,且临床应用及结构
改造逐渐深入,展现出广泛的应用前景。因此,现将齐墩果酸的药理作用及其结构修饰研究进展进行综述。
关键词:齐墩果酸;五环三萜;药理作用;结构修饰
1. 引言
齐墩果酸(Oleanolic acid,OA)又名庆四素,属于五
环三萜类化合物,是从女贞子和青叶胆等植物中分离
得到的有效成份,以游离体或糖苷的形式广泛存在于
多种植物中,具有多样的生物活性和药理作用,如保
肝[1,2]、降糖降脂[3]、抗肿瘤[4-6]、抗高血压[7]、消炎[8]
和抗 HIV[9,10]。现将 OA及其衍生物的研究新进展进
行综述。OA 的结构式如下图所示。
2. 齐墩果酸的药理作用
2.1. 护肝、解毒作用
齐墩果酸对肝脏的保护作用主要归因于它的抗
氧化、抗炎作用以及对药物代谢酶的影响。20 世纪
70 年代人们便已开始了对OA 保肝作用的研究,发现
经OA(Sc) 治疗 后的四氯 化碳中毒 大鼠血清 中谷丙转
氨酶明显下降。80年代人们又通过组织病理学的检查
进一步证实了OA 的肝保护作用。研究报道把OA 作
为对照药物研究绞股蓝总皂苷的保肝作用时,发现在
绞股蓝总皂苷和 OA 作用下残留的肝脏其核分裂相数
目明显增多(P < 0.01),再生度高于对照组,说明二者
对于肝细胞均有促进再生的作用。
宫新江等[11]发现,OA 对环磷酰胺(CP)所致的大
鼠肝损伤细胞具有保护作用。CP可使大鼠肝细胞上
*通讯作者。
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齐墩果酸及其衍生物的研究进展
清液中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移
酶(AST)及乳酸脱氢酶(DH)活力升高,肝细胞 MTT 的
光密度值减小。OA能抑制上述变化,促进肝细胞再
生,使坏死区迅速修复,从而抑制胶原纤维增生,防
止肝硬化。张杰等[12]研究表明,OA 对肝脏缺血–再灌
注损伤具有一定保护作用,其抗肝脏缺血–再灌注损
伤作用与抑制自由基的生成和释放有关。
2.2. 降糖、降脂作用
Ortiz-Andrade 等[13]通过做口服葡萄糖耐量实验
发现,齐墩果酸可以明显抑制血浆葡萄糖浓度的增
高。在 OA 降低血糖的同时,肝糖原和血清胰岛素均
有明显升高(P < 0.01);它通过抑制糖从胃到小肠的转
运和糖在小肠绒毛的转运而表现降低血糖的作用,具
体作用机制有待研究。
Buus NH等[14],对 OA 是否能够影响载脂蛋白 E
基因敲除(ApoE-/-)小鼠的动脉粥样硬化发展和血管功
能进行了研究。结果发现,与野生组、氟伐他汀组和
盐水对照比较,被喂食含有 OA 的高胆固醇组 ApoE-/-
小鼠的体重没有增加。OA和氟伐他汀没有显著降低
血浆总胆固醇和甘油三脂的浓度。与野生组相比,盐
水组的血小板斑块面积为 25%,但 OA 组只有14%,
氟伐他汀组有19%。OA 组的诱导型一氧化氮合酶的
表达也有减弱。OA 具有显著的抗动脉粥样硬化作用,
不受脂质水平的影响,而且在一氧化氮合成酶介导的
乙酰胆碱扩张中没有较多的变化。但 OA 降低一氧化
氮合成酶表达可能改变血管对肾上素的反应。
殷峻等[15]对OA 的降糖机制进行研究,通过采用
与人肝细胞表型相似的人肝癌细胞(HepG2)检测 24 h
培养液中葡萄糖的消耗量发现 OA 可使糖耗轻度增
加,但同时使胰岛 βTC3 细胞的胰岛素分泌量减少
25%~29% (P < 0.01),故认为 OA 主要不是通过肝细
胞发挥降糖作用,而是存在其他作用机制。
2.3. 抗肿瘤作用
OA 能作用于肿瘤发生的不同阶段,包括抑制肿
瘤的形成,阻碍肿瘤诱发和肿瘤细胞分化。OA 还能
有效地抑制血管发生,进而抑制肿瘤细胞的侵袭和转
移[16]。
黄炜等[17]进行了齐墩果酸对人类肺癌细胞(PGCL3)
增殖抑制实验,结果表明 OA 毒性较低,可降低PGCL3
细胞增殖能力并呈明显的剂量依赖性,半抑制浓度
(IC50)为40.71 μmol/L;同时可以抑制 PGCL3 细胞的
穿膜侵袭能力(P < 0.01),其机理不是对侵袭某一环节
的阻断,而是对各个基本环节(粘附、运动和降解)都
有抑制作用,可能是通过诱导细胞恶性表型逆转即诱
导细胞分化而实现的。
卫小红等[18]研究发现,用不同浓度 OA 干预人肺
癌细胞(A549) 24 h,细胞凋亡率均明显高于正常对照
组(OA 浓度为0 μmol/L),且凋亡率随着药物浓度的增
加而增高(P < 0.01);研究中还发现经 OA 干预组 A549
细胞内钙离子荧光强度均明显高于正常对照组,荧光
强度随 OA 浓度的升高而增加(P < 0.01),而且细胞凋
亡率和细胞内钙离子浓度之间有明显相关性(P <
0.01)。因此认为,OA具有浓度依赖诱导人肺腺癌细
胞(A549)凋亡的作用,该作用可能与其导致细胞内钙
超载有关。
张鹏霞等[19]报道,齐墩果酸对人白血病 HL-60 细
胞生长具有明显的抑制作用,诱导细胞凋亡呈明显的
时间和剂量依赖性,并使细胞阻滞于 G1期。
黄炜等[20]研究表明,OA 具有诱导人乳腺癌细胞
(MCF-7)凋亡而抑制其增殖的作用,半抑制浓度(IC50)
为88.36 μmol / L ,凋亡率略低于细胞增殖抑制率,但无
显著性差异(P > 0.05);其诱导凋亡可能依赖于细胞内
Ca+水平上调。
吴勃岩等[21]通过观察荷瘤小鼠抑瘤率,生命延长
率,肝/体比脾脏指数及用药前后体重的变化等指标,
对OA 体内抗肿瘤作用进行了研究,结果表明,女贞
子有效成分齐墩果酸对 S180 荷瘤小鼠具有良好的抑
瘤作用,在保护机体重要器官方面作用显著。
李鸿梅等[22]研究发现 OA 在体外能够抑制人胃癌
顺铂耐药细胞株(SGC-7901/CDDP)的细胞增殖,并使
促凋亡基因 Bax 表达升高,抗凋亡基因 Bcl-2表达降
低,上调 Bax和下调 Bcl-2mRNA 的表达可能是其作
用机制之一。
Fujiwara Y等[23]研究发现,OA 可以显著地抑制
M2 型巨噬细胞的表型标记物CD163 的表达,以及抑
制由 M2 型巨噬细胞优先产生的抗炎细胞因子 IL-10
的分泌,从而表明,OA 能抑制 M2 型巨噬细胞极化。
此外,OA抑制 U373 人脑胶质瘤细胞的增殖以及信号
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转导和活化转录-3(STAT3)在人类巨噬细胞和胶质母
细胞的激活。这些结果表明,OA 通过抑制 STAT3的
激活,从而抑制M2 型巨噬细胞极化和肿瘤细胞增殖。
因此,OA 可能是一个潜在的新药,用于预防和治疗
各种恶性肿瘤,包括胶质瘤。
2.4. 抗高血压作用
Rosalia 等[24]研究发现长期食用齐墩果酸含量高
食物的大鼠可以通过增强烯醇酶表达来增强内皮组
织NO 介导的主动脉环的舒张。Bachhav SS[25]等研究
表明,OA 可以显著地降低大鼠由糖皮质激素(地塞米
松)诱导的高血压(P < 0.01,P < 0.05),而且对大鼠的体
重和胸腺重量没有任何影响,硝酸盐/亚硝酸盐血浆浓
度的降低是由于 OA 对地塞米松的显著抑制(P <
0.05)。其作用机制可能是归因于 OA 的抗氧化和 NO
释放的作用。
2.5. 抗炎、抗病毒作用
Steele[26]等指出OA具有一定的抗疟性。范玉玲
等[27]通过不同给药途径、给药次数和给药剂量研究了
齐墩果酸对二甲苯引起的小鼠耳肿胀抑制作用,以证
实齐墩果酸的抗炎作用。Giner-Larza 等[28]研究了齐墩
果酸对二肽基肽酶引起的耳肿胀、佛波酯引起的皮
炎、缓激肽引起的爪水肿的抑制作用,并研究了可能
的抗炎机制。OA 的糖苷化合物抑制疱疹性口炎病毒
斑形成,对被膜化的病毒有杀灭作用[29]。
2.6. 抗骨质疏松作用
Bian Q[30]等研究表明,OA 对卵巢切除诱导的骨
质疏松大鼠具有骨保护作用,体内可以增加成骨细胞
数量,增加骨钙蛋白和成骨蛋白 2的蛋白水平,体外
可以诱导骨髓间质干细胞向成骨细胞分化。此分子作
用机制可能与Norch 信号传导通路有关,需要进一步
的研究。
3. 齐墩果酸的结构改造
3.1. 齐墩果酸骨架结构的改造
Honda 等[30,32]研究齐墩果酸对小鼠巨噬细胞中一
氧化氮产生的抑制作用时,发现能够抑制巨噬细胞中
一氧化氮产生的化合物也是潜在的抗炎药物和癌症
的化学预防药物。合成的衍生物 2-氰基-3, l2-二羰基
齐墩果烷-1, 9-二烯-28-羧酸(1)具有很好的活性,其抑
制活性 IC50 值为 0.1 μmol/L,这是一个多活性化合物,
具有抗增殖和抗炎的作用。为了进一步提高齐墩果酸
的生物利用度,降低药物对其他组织的毒副作用,提
高对肿瘤细胞的选择性能,靶向特异性的衍生物也在
不断的研究,Honda 等[33]通过齐墩果酸二次先导化合
物2-氰基-3, l2-二羰基齐墩果烷-1, 9-二烯-28- 羧酸设
计合成了 C-17、C-23 位偶联生物素的系列衍生物,
作为蛋白质靶向药物,肿瘤抑制实验表明,衍生物对
乳腺癌细胞抑制均有一定的抑制作用,其中衍生物 2
对乳腺癌细胞抑制活性优于其他衍生物,而与二次先
导化合物相比,活性下降,但是潜在的蛋白质靶向作
用,可能成为新型抗肿瘤靶向的目标分子。
Gribble等[34]人合成了一系列齐墩果酸和熊果酸
的衍生物(3),用于大鼠巨噬细胞干扰素-γ (interferon-γ)
诱导的 NO 产生抑制剂。
汤杰等[35]以齐墩果酸为先导化合物,先经氧化得
到相应的C3 位羰基衍生物,再在C2 位卤代或甲酰化
或成烯胺,最后通过系列缩合反应得到 10 个相应的
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C2,C3位并杂环的齐墩果酸衍生物(4-13) ,研究表明,
它们可作为胰岛素增敏剂,对蛋白酪氨酸磷酸酯酶
1B(PTP1B)的抑制活性明显增强。
Ying Wei等[36]以OA 为原料通过逐步氧化反应,
成功地合成了一系列 A环改造的齐墩果酸衍生物,并
进行了抗 HIV-1蛋白酶活性的测试,其中化合物 14,15,
16,17 的IC50 值分别为 3.9 μmol/L,88.1 μmol/L,30.4
μmol/L,28.6 μmol/L,化合物 14 的抑制活性显著,而化
合物 15,16,17 与14 相比抑制活性较弱,说明 A环经改
造后 C28位羧酸对 HIV-1 蛋白酶具有高度的选择性。
张奕华等[37]以齐墩果酸和熊果酸为先导化合物,
合成了一系列五环三萜-13,28-内酯化合物,并进行体
外抗人肝癌细胞HepG2、SMMC-7221、BEL-7402,
人宫颈癌细胞 HeLa,人乳腺癌细胞 MCF-7,人肺癌
细胞 H460 和人黑色素瘤细胞A-375 的活性测试。结
果表明,齐墩果酸衍生物 12-氰基-3,12-二氧代齐墩果
烷-1,9(11)-二烯-1 3,28-内酯,即化合物 18 具有广谱
的抗肿瘤活性,其 IC50 值据处于低微摩尔级别。其中,
化合物 18 对HepG2、BEL-7 402、MCF-7 和A-375 细
胞的作用尤为突出,与阳性对照药 CDDO-Me 活性相
当。同时,化合物 18对人正常肝细胞 LO2 的毒性则
低于 CDDO-Me。
3.2. 齐墩果酸 C3-羟基和 C28-羧基的改造
研究发现,NO 在细胞凋亡过程中具有双向调节
作用,体内持续低浓度的 NO(无论是内源性的还是外
源性的)可抑制细胞凋亡,对细胞具有保护和促其生长
的作用;体内高浓度的NO可产生细胞毒性,诱导肿
瘤细胞凋亡,阻止肿瘤细胞的扩散和转移[38,39]。因此,
Chen 等[40-42]以OA 为先导化合物,设计、合成了系列
硝酸酯类 NO 供体/OA 杂合物,初步生物活性研究显
示,此类衍生物可释放母体药物 OA 及低浓度的 NO,
抑制肝细胞凋亡,发挥两者的协同保肝活性,其中化
合物 ZCII2 (19)的活性最强。
在OA 的3位羟基和/或28 位羧基,通过连接呋
咱氮氧化物类一氧化氮 (N O)供体,合成了一系列的
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NO-OA 杂合物。初步生物活性研究显示,此类衍生
物能选择性地在肝肿瘤细胞内释放 NO,诱导肝肿瘤
细胞凋亡而不伤害正常肝细胞,显示了特异性的肝肿
瘤细胞毒性作用,其中 OA 的C3-OH 通过琥珀酰基偶
联呋咱氮氧化物所得 ZCVI4 (20)的活性最强。
在前期研究基础上,以直链烷烃、烯烃、取代芳
环或芳杂环及抗氧基(阿魏酸)片断为连接基团,将硝
酸酯类 NO 供体与 OA 的C3-OH偶联,设计、合成了
10 个目标化合物,并对其进行体外抗人肝癌细胞
SMMC-7721 和BEL-7402,人肺癌细胞A549及人结
肠癌细胞 HT-29 的活性筛选,以考察C3-OH 连接不
同类型的NO 供体对活性的影晌,结果表明化合物 21
表现出较强细胞毒性,对上述三种癌细胞的作用均强
于阳性对照药阿霉素和化合物ZCVI4 (20)。
陈秀英等[43]进行了一氧化氮供体型齐墩果酸衍
生物 ZCII2(19)对早期实验性肝纤维化的保护作用的
实验,研究表明,ZCII2 高剂量能显著降低谷丙转氨
酶、谷草转氨酶含量,增加白蛋白含量,提高白/球比
例,显著降低血清透明质酸、层粘蛋白和Ⅲ型前胶原含
量,明显改善肝组织病理损伤,因此,认为一氧化氮供
体型齐墩果酸衍生物 ZCII2对大鼠早期实验性肝纤维
化具有一定的保护作用。
Shan Qian[44]等以 OA 为先导化合物通过氧化,酯
化等反应合成了一系列齐墩果酸衍生物,并进行了对
PTP1B 抑制活性测试,其中化合物 22,23,24 显示出
较好的抑制活性(IC50 值分别为4.11 μmol/L,4.61
μmol/L,6.39 μmol / L ) ,分析还表明,与齐墩果烯相连的
酸链的长度决定了化合物抑制活性的大小(22 > 23 >
24 > 25 > 26),芳香化合物27 的抑制活性是母体 OA
的7.6 倍,IC50 值仅为 3.12 μmol/L。
研究结果表明齐墩果酸皂苷具有与齐墩果酸不
同的生物活性。为了获得高活性的齐墩果酸皂苷药
物,郭甜甜[45]以齐墩果酸衍生物 28 和29 为母体,在
母体 3位羟基处引入不同糖链,合成了 12 个齐墩果
酸皂昔。并对合成的系列化合物进行了初步的蛋白质
酪氨酸磷酸酯酶(PTPIB)、α-糖苷酶以及 α-淀粉酶的抑
制活性的测试,确定了该系列化合物初步的构效关
系。发现了化合物 30 对蛋白质酪氨酸磷酸酯酶 IB
(PTPIB)具有良好的抑制活性,IC50 值为 19.1 nmol/mL,
齐墩果酸 28 位羧基连接的 6-氨基己酸甲酯,以及 3
位羟基处连接的甘露糖醛酸共同为蛋白质酪氨酸磷
酸酯酶 IB (PTPIB)抑制活性必需部分。
Yingqi Hua等[46]将A环连有含N杂环的OA 和
C3 位羟基氧化的 OA上的 C28 羧基与上述四种糖连
接,反应得到 15种齐墩果酸皂苷衍生物,并进行了
对骨肉瘤细胞的影响实验,体内和体外实验结果显示
葡萄糖-齐墩果酸皂苷衍生物(31~33)对抑制骨肉瘤细
胞的增殖和诱导骨肉瘤细胞凋亡作用是所合成衍生
物中最强的。说明不同的糖基对抗肿瘤活性的影响不
同,糖链结构对活性的影响规律研究正在进行中。
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闫茂才[47]合成的齐墩果酸皂苷类衍生物,齐墩果
酸3-O-α-L-吡喃鼠李糖-(l→2)-a-L-吡喃阿拉伯糖苷
(β-hederin, 34),齐墩果酸 3-O-α-L- 吡喃鼠李糖-(l →
2)-[β-D- 吡喃葡萄糖-(1 →4)]- 吡喃阿拉伯糖苷
(hederacolchiside A1,35),齐墩果酸 3-O–β-D- 吡喃半乳
糖基-(l →3) -[β-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)]- 2-乙酰氨基
-2-脱氧吡喃葡萄糖苷(lotoidoside D,36),齐墩果酸
3-O-β-D-吡喃半乳糖基-(1→3)-2-乙酰氨基-2- 脱氧吡
喃葡萄糖苷(lotoidoside E,37),齐墩果酸 3-O-α-L-吡喃
鼠李糖基-(1 →2)-β-D- 吡喃木糖苷(giganteaside D,38)
和齐墩果酸 3-O-(4-O-乙酰基-α-L-吡喃阿拉伯糖苷)
(39),体外初步药理实验表明这些化合物对人卵巢癌
细胞(SKOV3) 和人子宫颈癌细胞(HeLa)大都具有较强
的抑制作用。
Huang等[48][48]研究 发现,3- 氧代齐墩果酸的抗肿
瘤活性比OA 有明显的提高,对人口腔鳞癌细 胞(KB)
具有较高的选择性,并且对正常细胞毒性较小。但是
3-氧代齐墩果酸水溶性差,影响生物利用度,因此孙
华等[49]利用氨基酸改善其水溶性,设计合成了 9个3-
氧代齐墩果酸氨基酸衍生物,并测试其水溶性和体外
抗肿瘤活性,其中部分衍生物的水溶性与3-氧代齐墩
果酸相比有不同的程度的改善。初步体外抗肿瘤活性
结果表明,水溶性较高的衍生物40,41,42 仍保持抗
肿瘤活性。具有羧基和羟基取代的衍生物 40,41,42
保持抗肿瘤活性,这说明具有极性取代基的衍生物能
改善化合物的水溶性和抗肿瘤活性。
4. 结语
综上所述,OA 广泛存在于多种植物中,毒性很低,
具有多种生物活性,如护肝、解毒作用,降糖、降脂
作用,抗肿瘤作用,抗高血压作用和抗炎、抗病毒作
用,药理作用被逐渐深入研究。OA由于分子结构中
含有羧基、羟基和双键等特征性官能团,因此,对其
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结构修饰和化学改造也主要在这三个部位展开,还有
是针对分子中固有的环进行的,获得了结构新颖的开
环化合物。在OA及其衍生物的各种活性评价实验中,
一些衍生物表现出较母体更高的药理活性,这表明以
OA 作为先导化合物,具有进一步结构优化的潜力;
此外,部分衍生物活性还相当高,可以作为二次先导
化合物,进一步设计优化,可望开发出新的化学治疗
剂,成为新型的抗肿瘤药物,在药学大放异彩。尽管
合成出了大量的衍生物或类似物,但有些结构与药理
活性的构效关系尚不明确,显然需要加强此方面的研
究。
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