虫草素药理学研究进展

1、虫草素药理学研究进展作者：王雅玲 王亮 金黎明【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 免疫调节虫草素(cordycepin)又称虫草菌素、蛹虫草菌素，是蛹虫草中（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的核苷类抗生素。在明确其物理化学性质1的基础上，对虫草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制肿瘤、抗疟原虫和抑制mRNA翻译的

2、作用，到20世纪90年代，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(Adenosine deaminase, ADA)抑制剂对其抗肿瘤活性的表达起着重要作用2，并且，1997年美国已将虫草素用于一期临床实验，治疗急性前B和前T淋巴细胞白血病患者。虫草素的抗肿瘤作用引起全球科学家的关注，对虫草素在抗菌、抗炎、抗HIV-型病毒、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究，并取得了突破性进展。    1    虫草素的免疫调节作用    近年来，研究人员发现虫草素具有免疫调节作用。它能够

3、极大地提高了人外周血液单核细胞IL-10的分泌和IL-10mRNA的表达，同时，虫草素对诱导产生IL-2的植物血球凝集素和外周血液单核细胞扩增都有抑制作用，抗IL-10中性抗体也不能完全阻止虫草素对IL-2产生的抑制作用3。在虫草素作用下，成熟树突状细胞能诱导调节性T细胞增殖4，而且还能抑制细胞分裂，促进细胞的分化，改变胞膜上物质结构分布，对T淋巴细胞转化有促进作用，它还可以提高机体单核巨噬细胞系统的吞噬功能,激活巨噬细胞产生细胞毒素直接杀伤癌细胞5。此外，虫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，对体液免疫有调节作用6。在研究国产虫草素抗小鼠迟发型超敏反应的作用及其免疫机制中实

4、验中，表明虫草素可能通过其他免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性作用7。    2   虫草素的抗肿瘤作用    虫草素对肿瘤的抑制作用一直是广大科学家们关注的热点。研究发现，用虫草素皮下注射接种了艾氏腹水癌的小鼠，可使小鼠中位生存期延长到60 d，而对照组仅为19 d1，这说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，虫草素对人鼻咽癌KB细胞和人宫颈癌HeLa细胞等皆具有明显的抑制作用

5、8。科学家推测虫草素可能有3种抑制肿瘤的机制：一是虫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,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酸的过程9。根据目前的研究状况，虫草素的抗肿瘤机制大致可分为以下几方面。    2.1   虫草素对肿瘤细胞RNA的抑制现已证实，虫草素可掺入到RNA中,其磷酸化物3'-ATP对L5178Y细胞中的依赖DNA的DNA多聚酶和的活力无影响，但对核Ploy(A)多聚酶有很强的抑制作用，从而影响mRNA的形成10，继而影响蛋白质合

6、成11。通过对子宫颈癌传代细胞(Hela)的研究表明：虫草素可以使完全核糖体和核糖体的前体(45S)水平显著降低,18S核糖体的前体可以从45S核糖体中分裂，但32S核糖体的前体不能从中产生；tRNA的合成也被降低，核不均一RNA的合成没有受到影响,但胞浆不均一RNA的合成轻微减少；虫草素还能抑制人子宫颈癌传代细胞(Hela)的mRNA的转录，但对hnRNA和转运至细胞浆没有影响；通过对L1210细胞中核糖体RNA、非多聚腺苷酸核不均一RNA和多聚腺苷酸核不均一RNA的合成测定,都表明虫草素能对各种形式的RNA起抑制作用，同时2'-脱氧柯福霉素能增强这种抑制作用。在对Novikoff肝

7、癌细胞的研究中发现：虫草素可以阻碍45SrRNA前体的合成，其浓度与hnRNA的合成相对抗，其活性形式3'-脱氧腺苷-5'-三磷酸盐对主要负责hnRNA合成的RNA聚合酶比对主要负责rRNA前体合成的RNA聚合酶敏感12，研究结果表明，虫草素通过对肿瘤细胞RNA的抑制表现出抗肿瘤作用。    2.2   虫草素对肿瘤细胞DNA的抑制通过虫草素与小牛胸腺DNA作用机制的研究发现2，DNA的荧光光谱先是增强然后减弱，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的磷酸基团也能

8、发生作用，最后通过Scatchard方程做图证明：虫草素与DNA可能存在两种作用方式，即插入方式和与DNA的磷酸基团结合。虫草素对肿瘤细胞DNA的抑制机制还有待于进一步研究。    2.3  虫草素对信号传导通路的调节经过研究发现，以黑素细胞刺激激素(a-MSH)处理S-91鼠黑色素瘤细胞6 d，可引起酪氨酸激酶(TPK)活性升高90倍，此酶信号传导途径的紊乱可以促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，进而抑制肿瘤的形成12。另外，虫草素可在肿瘤增殖过程中抑制血管新生而呈现其抗癌作用13，还可以通过激发肿瘤细胞中腺嘌呤核苷A3受体，从而抑

9、制小鼠B16-BL6黑素瘤细胞和Lewis肺癌细胞的生长14。开展虫草素对信号传导通路调节的研究将为攻克癌症打开又一个新的突破口。    3   虫草素的抗菌抗病毒作用    虫草素具有广谱抗菌的作用，它能抑制链球菌、鼻疽杆菌、炭疽杆菌、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、须疮癣菌等皮肤致病性真菌1以及枯草杆菌也有抑制作用4。Sugar证明了虫草素具有非常强的抗真菌活性1。    虫草素也具有较强的抗病毒活性。研究发现，虫草素有

10、抗疱疹病毒DeJulian-Ortiz和抑制脑炎病毒的功能，对人体免疫缺陷型病毒HIV-I型的侵染及其反转录酶的活性亦有抑制作用15。深入研究发现，虫草素可抑制C型RNA致肿瘤病毒的复制,还可以有效抑制病毒的mRNA和多聚腺苷酸的合成，可以阻碍由5-I-2'-脱氧尿苷诱导的BALB/3T3和BALB/K-3T3细胞产生的鼠白血病病毒12。    4   虫草素的抗炎作用    经研究发现，虫草素可以拮抗NO产物的生成，这一机制是通过对NO合酶和COX-2基因表达负调控以及对NF-kB活性、AKT和p38磷酸

11、化的抑制来实现的16。由此，虫草素很可能成为一种治疗由炎症引起的相关紊乱的药物。    5   虫草素的抗白血病作用    通过体内实验研究发现，虫草素作为一种腺苷脱氨酶抑制剂,对末端脱氧核苷酸阳性白血病细胞(TdT+)的抑制大于对末端脱氧核苷酸阴性白血病细胞(TdT-)的抑制。经过分析其抗TdT+白血病的机理。结果表明，3'-dATP不是3'-dA抗白血病的主要原因，而TdT的活性才是主要原因，并且发现PBM对3'-dA的细胞毒性作用不敏感17。其他研究发现虫草素对TdT+的白血病细胞的凋

12、亡诱导与提高蛋白激酶A(PK-A)活性密切相关18，并且经虫草素处理L1210白血病细胞，可显著抑制RNA的甲基化12。6   虫草素其它药理活性    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，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合物的形成,增强大脑中一元胺氧化酶的活性19，这说明虫草素具有抗衰老作用；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胆固醇和酯蛋白的作用20，能刺激糖酵解导致ATP合成增加,增强肝脏功能和肌肉中CPK的活性,对由于激素失调引起的性功能

13、损伤有修复作用,还能明显增加犬冠脉血流量,降低冠脉、脑及外围血管阻力21。    另有研究发现，虫草素对尖音库蚊、埃及伊蚊和另一种伊蚊的幼虫有明显致死作用；对小菜蛾也有很强的杀虫活性22；此外，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出很好的治疗效果23；通过对白纹伊蚊进行组织培养的结果表明，虫草素的作用机制是引起核变性和细胞质崩解4。    还有资料显示，虫草素与5-氟尿嘧啶或IFN-合用能使耐受化疗药的K562细胞对凋亡敏感24，这使其可能成为临床治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的抗癌作用，有

14、可能成为临床抗肿瘤药物的辅助药25。    7   讨论    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，短期内重复注射虫草素可延缓小鼠胚泡植入子宫，然而12或24 h后的重复注射与单剂量使用则无效17，这说明虫草素进入体内有生物活性，但其作用短暂，并且需要维持在一定浓度。因此，怎样维持虫草素在体内的浓度可能是它单独用于临床时面临的一个难题。    7.2   肿瘤细胞对虫草素敏感性的差异有待明确研

15、究人员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，由此带来的显著差异是否会对个体组织器官造成损害17。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。    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细胞分裂的同时,对正常细胞的分裂也会产生抑制作用。在利用虫草素同时处理癌细胞和正常细胞时发现，癌细胞分裂的抑制率达到55%，正常细胞分裂抑制率为1.5%2，这表明虫草素对人体有一定的副作用。如何增强虫草素对癌细

16、胞的靶向作用，消除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还有待于进一步研究。【参考文献】  1 刘东泽,陈 伟,高新华,等.虫草菌素(3'-脱氧腺苷)研究进展(综述)J. 上海农业学报,2004,20(2)：89.2 彭俊峰，凌建亚，张晗星，等.虫草素与DNA作用的光谱研究J.光谱学与光谱分析,2004,24(7)：858.3 Zhou X, Meyer C U, Schmidtke P, et al. Effect of cordycepin on interleukin-10 production

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