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本文综述了药用和芳香植物来源的天然产物在抗癌领域的研究进展。这些植物提取物、精油及次生代谢物展现出诱导癌细胞凋亡、调节基因表达等抗癌活性,为癌症治疗提供了新方向,对开发新型抗癌药物意义重大。
1. 引言
癌症是一类严重威胁人类健康的疾病,其特征为异常细胞的失控增殖,可侵袭周围组织并发生转移,是全球范围内的第二大死因 。尽管现有多种抗癌策略,如手术、放疗、化疗和免疫疗法,但仍面临免疫系统抑制、治疗费用高昂和肿瘤细胞耐药等挑战。因此,寻找创新的治疗方法迫在眉睫。
许多风险因素与癌症发生相关,包括病毒(如人乳头瘤病毒(HPV)、乙肝病毒(HBV)、丙肝病毒(HCV))、细菌(如幽门螺杆菌)感染,以及酒精摄入、肥胖、紫外线辐射等。泛美卫生组织(PAHO)/ 世界卫生组织(WHO)提出了改善化疗药物可及性和推广姑息治疗政策等策略。
药用和芳香植物在传统医学中有着悠久的应用历史,其相关知识通过文化传承得以延续。古代近东文明率先将这些植物用于抗癌,随后其应用在全球传播。现代研究发现,植物来源的天然产物在体外对癌细胞系具有细胞毒性和抗增殖潜力,部分在体内试验和临床研究中也展现出化学预防或化疗效果,并能减轻抗癌药物的不良反应。本综述旨在强调传统知识和对天然产物研究的重要性,探索药用和芳香植物在开发创新抗癌药物方面的潜力。
2. 方法论
通过 PubMed、Springer 等学术搜索系统,检索发表在同行评审期刊上的文章。检索词包括 “medicinal and aromatic plants”“essential oils”“anticancer”“chemoprevention”“chemotherapy”“phytocompounds”“volatile components”“natural volatiles”“cancer cell lines” 等。
优先选择发表在知名同行评审期刊上,且涉及药用和芳香植物生物勘探主题的文章,同时纳入全球癌症观察站(GCO)和 PAHO/WHO 在该领域的最新进展。直接研究植物提取物和精油抗癌活性及其在化学预防和化疗中应用的研究被选中,优先考虑近期出版物,也纳入经典参考文献。排除与植物抗癌特性不直接相关或未涉及本综述主题的研究,以及重复出版物。
3. 利用自然防御:天然产物在抗癌药物发现中的作用
在寻找具有抗癌潜力的新药时,对植物提取物进行化学筛选和生物活性测定至关重要。生长在恶劣环境中的植物会合成防御性化合物,这些化合物可能具有抗癌活性。目前,约三分之二的抗癌药物源自植物提取物,根据药理作用可分为抗有丝分裂药物、拓扑异构酶抑制剂(Topo I 和 Topo II)、活性氧(ROS)诱导剂、血管生成抑制剂和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂等。
一些源自植物提取物次生代谢物的抗癌药物已被广泛应用。例如,多西他赛(Docetaxel)是一种抗有丝分裂剂,用于治疗去势抵抗性前列腺癌;依托泊苷(Etoposide VP - 16)既是抗有丝分裂剂又是拓扑异构酶 II 抑制剂,可治疗多种癌症;拓扑替康(Topotecan)是拓扑异构酶 I 抑制剂;胸腺醌(Thymoquinone)是 ROS 诱导剂;苯乙基异硫氰酸酯(Phenethyl isothiocyanate)通过多种机制发挥抗癌作用 。
此外,许多天然产物展现出显著的抗癌潜力。萜类和生物碱是对抗癌症的关键分子,如扁柏酚(Hinokitiol)可抑制转移性黑色素瘤细胞和子宫内膜癌细胞的生长,马汉碱(Mahanine)能干扰肿瘤生长和转移。多酚类化合物如姜黄素(Curcumin)、白藜芦醇(Resveratrol)和鞣花酸(Ellagic acid),通过调节多种分子靶点发挥抗癌作用。黄酮类化合物如橙皮素(Hesperetin)、柚皮素(Naringenin)和芹菜素(Apigenin),具有预防癌症和相关慢性疾病的治疗效果。还有表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate)、姜辣素(Gingerol)和辣椒素(Capsaicin)等,也在多种癌症治疗中展现出活性。
众多植物提取物也表现出抗癌特性。迷迭香(Rosmarinus officinalis L.)提取物中的二萜类化合物,对多种癌症细胞系具有抑制作用;吴茱萸(Evodia rutaecarpa)中的柠檬苦素(Limonin)和吴茱萸碱(Evodiamine),分别对卵巢癌和结肠癌细胞有显著影响;水蓼(Polygonum minus Huds)中的水蓼素 A(Polygonumins A)、柑橘(Citrus reticulate L.)中的多甲氧基黄酮等,均在抗癌研究中展现出潜力 。
4. 精油和天然挥发物作为有前景的抗癌疗法
精油富含萜类、萜烯类和苯丙素类化合物,具有显著的抗氧化活性,在人类肿瘤细胞系中展现出抗癌特性。低剂量的精油可改变癌细胞膜通透性和代谢,增加 ROS 水平,诱导细胞凋亡。精油还能靶向细胞生长和增殖的关键途径,调节 NF - κB 和 AKT 等因子,增强肿瘤细胞的凋亡过程。
目前,多种植物的精油被认为是潜在抗癌剂的丰富来源,如番荔枝科、菊科、唇形科、樟科等植物的精油。研究人员对这些精油针对多种癌症细胞系的生物效应进行了广泛研究,涵盖乳腺癌、宫颈癌、结直肠癌等多种癌症类型。
一些重要的挥发性化合物具有显著的抗癌活性。例如,冰片(Borneol)可促进人胶质瘤细胞凋亡;香芹酚(Carvacrol)对多种肿瘤细胞系具有细胞毒性、基因毒性和促凋亡作用;1,8 - 桉叶素(1,8 - Cineole)对卵巢癌、表皮样癌细胞等具有促凋亡和细胞周期阻滞作用;柠檬醛(Citral)、柠檬烯(Limonene)、芳樟醇(Linalool)等化合物,也在不同癌症治疗中展现出抗癌活性 。
5. 抗癌治疗与精油:提高疗效和降低毒性
近年来,精油在癌症治疗中的应用日益受到关注。它可增强癌细胞对治疗的敏感性,降低抗癌药物的毒性,提高放疗效果,与草药治疗联合使用时还能增加细胞毒性。例如,Zataria multiflora Boiss. 的精油与阿霉素联合使用,可增强 PC3 前列腺癌细胞对 ROS 生成和凋亡的敏感性;姜和乳香精油的纳米乳液与丝裂霉素 C 联合,可提高对恶性细胞的疗效,同时降低单个药物的毒性。
此外,将绿茶精油封装到纳米载体中,可提高治疗的特异性和疗效,减少对正常细胞的毒性。精油还可作为支持性疗法,缓解放疗或化疗的副作用。草药治疗与抗癌特性的组合,对 A549 细胞的细胞毒性比顺铂更强。这些研究结果表明,精油作为一种可及的癌症治疗策略,具有重要的研究价值 。
6. 结论
药用和芳香植物在开发新型癌症治疗替代方案中发挥着关键作用。植物提取物、精油或次生代谢物已帮助阐明了癌症化学预防或化疗的部分机制。精油和提取物因其植物成分的高抗氧化能力以及独特性质,能够提高癌症患者的生活质量,增强恶性细胞对其他治疗策略的敏感性,减少放化疗的不良反应。
未来研究应优先阐明生物活性植物化学物质发挥抗癌作用的具体分子途径,研究它们与细胞靶点(包括酶、受体和信号蛋白)的相互作用,以了解其诱导凋亡、抑制增殖或调节免疫反应的机制。蛋白质组学、代谢组学和生物信息学等先进技术的发展,对于绘制这些相互作用图谱、识别潜在的疗效和安全性生物标志物至关重要。
进一步识别和分离特定的生物活性植物化学物质,对开发靶向治疗、减少副作用和提高疗效至关重要。纳米颗粒或脂质体等靶向递送系统的发展,可增强这些化合物在肿瘤组织中的积累,提高治疗指数。随着植物来源化合物安全性和疗效的确立,它们在标准化疗方案中的应用可能会进一步扩大。
此外,探索未被充分重视的植物物种,可能会发现新的抗癌剂。同时,可持续的采购实践将确保在生物勘探过程中这些宝贵资源的生态完整性和长期可用性 。