海鞘抗肿瘤生物碱类物质研究最新进展

海鞘抗肿瘤生物碱类物质研究最新进展
摘要：近几年，从世界各地采集的海鞘中发现了许多结构新颖的生物碱类物质，本文主要按化学结构介绍海鞘中抗肿瘤活性成分的研究概况，并涉及有关的生理活性结果。

关键词：海鞘；抗肿瘤；生物碱
海鞘(Ascidians)，属于脊索动物门(Chordates)，尾索动物亚门(Urochordata)，海鞘纲(Ascidiacea)。

自20世纪80年代以来，从海鞘中发现了许多具有抗肿瘤、抗病毒、抗微生物以及免疫调节等生理活性的物质，尤其以抗肿瘤活性物质最为引人注目，海鞘化学成分的研究逐渐成为海洋天然产物研究的热点之一。

生物碱是一类重要天然有机化合物，许多生物碱，如秋水仙碱、喜树碱等，已用于临床并取得了很好的疗效，因此生物碱研究一直是天然产物化学的重要研究领域之一。

目前，从世界各地采集的海鞘中已发现许多结构新颖的生物碱类物质，且大多显示出特殊的生理活性，现就近年来发现的具有抗肿瘤活性的海鞘生物碱类物质按结构分类进行综述。

1 吲哚衍生物类生物碱
1.1 Pibocin B
Pibocin B
2001年，从远东海鞘Eudistoma sp.中分离到第一种N—O—甲基吲哚类生物碱Pibocin B，即(8)-2-溴—N—O—甲基-6，8-二甲基麦角灵，分子式为C 17H 21N2OBr。

Pibocin B对小鼠艾氏腹水癌细胞有细胞毒作用，ED50值为25 μg/mL［1］。

1.2 N-甲基化-咔啉生物碱
2001年，从帕劳群岛Sias Tunnel采集的海鞘Eudistoma gilboverde中分离到3种N-甲基化-咔啉吲哚类生物碱2-methyleudistomin D、2-methyleudistomin J和14-methyleudistomidin C［1］，分子式分别为C 12H 10N2O3Br、
C 12H 10N2O3Br和C 16H 18N3OBrS。

这三种化合物作用于人黑色素瘤
细胞LOX、卵巢癌细胞OVCAR-3、结肠癌细胞COLO-205和白血病细胞MOLT-4，均表现出一定的抗肿瘤活性，尤以14-methyleudistomidin C活性最强。

2-methyleudistomin DR1=Br，R2=H
2-methyleudistomin J R1=H，R2= Br
14-methyleudistomidin C
1.3 Coproverdine
2001年，从新西兰北岛北端三王群岛的Irishman s Garden采集的一种尚未
确认的稀有海鞘中提取分离到一种油状物质Coproverdine［3］，为含有一咔唑环
的吲哚类生物碱，分子式为C 15H 11NO6。

Coproverdine能抑制多种鼠源和
人源肿瘤细胞，体外作用于小鼠白血病细胞P388、人肺癌细胞A549、结肠癌
HT-29细胞、人黑素瘤细胞MEL28和前列腺癌细胞DU-145，IC 50值分别为
1.6、0.3、0.3、0.3和0.3μM。

Coproverdine
1.4 Staurosporine 生物碱
Staurosporine是一类分离自海洋生物的吲哚咔唑型生物碱，具有显著的生理活性，如强烈抑制多种激酶，尤其是蛋白激酶C，抑制血小板凝集和平滑肌收缩，阻断细胞周期而引起细胞凋亡，抑制多种肿瘤细胞。

2001年，从密克罗尼西亚丘克岛地区采集的海鞘Eudistoma toealensis和海洋扁形虫Pseudoceros sp.中分离
到3种新颖的吲哚咔唑型生物碱3-羟基-4 -N-甲基staurosporine、3-羟基-4 -N-脱甲基staurosporine和3 -脱甲基-3 -羟基-4 -N-脱甲基staurosporine［4］。

研究发现，9种Staurosporine类生物碱对于12种人类白血病细胞株［5］和
C3位上带有-OH的4种衍生物具有显著的抗增殖活性。

除3-羟基-3 -脱甲基-3 -羟基staurosporine 和4 -N-甲基staurosporine外，其它7种化合物可显著
抑制RNA和DNA合成。

研究还发现，该类生物碱能快速抑制蛋白质合成，揭示Staurosporine类生物碱可能通过抑制蛋白质合成相关激酶直接作用于蛋白质生物合成。

功能-结构关系分析显示，3—OH的存在能增强化合物的抗增殖能力，是否存在亲水基团以及分子内基团位置的改变对于物质的活性都十分重要。

1.5 Kottamides A-D
2002年，从新西兰三王群岛采集的新西兰海鞘Pycnoclavella kottae中分离到
4种结构新颖的2，2，5-三取代咪唑酮吲哚类生物碱Kottamides A-D［6］。

Kottamides是第一种2，2，5-三元取代咪唑酮天然产物。

Kottamides A、D分子式分别为C 21H 24Br2N4O2、C 19H 20Br2N4O2，Kottamides B、C为比率0.8∶1.0的混合物。

Kottamides D在2~200μM浓度范围内显示出有效的抗代谢活性（IC 50 6~10μM），在1.25 h短期代谢分析中，Kottamides D在40μM浓度下对人白血病细胞HL60和Jurkat细胞的抑制率达83~92%，而48 h后其20μM浓度下对HL60细胞的抑制率达66%。

一系列细胞毒活性检验表明，4种化合物作用于P388细
胞的IC 50值分别为20、14（B、C混合物）、36μM；NCI检测Kottamides A
具有温和的细胞毒作用，半数生长抑制浓度GI50=15.1μM，肿瘤生长抑制值TGI= 33.9μM，半数致死浓度LC50= 67.6μM。

2 吡啶衍生物类生物碱
2.1 Sebastianines A-B
2001年，从巴西的S o Sebasti o 岛屿附近采集的一种海鞘Cystodytes dellechiajei中分离出两种新的吡啶丫啶生物碱［7］，Sebastianine A为黄色无定形固体，Sebastianine B为浅黄色无定形固体，分子式分别为C 17H9N3O、C 22H 19N3O3。

Sebastianine A和Sebastianine B作用于4种人结肠癌HCT-116细胞系（p53+/+，p53-/-，p21+/+和p21-/-型），细胞毒性研究表明，两者作用模式相似，可能都是通过p53依赖的途径引起DNA损伤，而诱导细胞凋亡。

2.2 Sulcatin
Sulcatin
从那不勒斯海湾采集到的地中海海鞘Microcosmus vulgaris中分离得到一种新的N-甲基吡啶生物碱Sulcatin［8］，为无定型固体，分子式为C 10H 14NO2。

Sulcatin具有显著的体外抗增殖能力，并且作用于小鼠巨噬细胞系J774细胞的活
性比作用于鼠纤维肉瘤细胞系WEHI164高约40倍，推测Sulcatin可能成为抑制单核细
胞系不正常增殖（例如白血病）的有效药物。

3 喹啉衍生物类生物碱
分离自昆士兰州大堡礁热带被囊动物Didemnum sp.的十氢喹啉衍生物类生
物碱Lepadins D-F［9］，分子式分别为：C 18H 35NO2、C 26H 47NO3
（Lepadins E和Lepadins F为立体异构体）。

对其生物活性进行了一系列检测，化合物Lepadins E、F的C-3位的2E-八酸性酯侧链比相同位置是次羟基时的Le-padins D活性高约50倍，由于C-2位结构的微小差异，Lepadins F的活性明显高于Lepadins E，提示C-2位在其生物活性中起重要作用。

其细胞毒性较弱，
作用于大鼠骨骼肌成肌细胞L6的IC 50值分别为>30、16.2、18.3g/mL。

4 萜类生物碱类
4.1 Haterumaimides F-I
2001年，从日本冲绳波照间岛海岸采集的Lissoclinum sp.海鞘中分离得到4种新的一氯化双萜生物碱Haterumaimides F-I［10］。

分子式分别为C 20H 30ClNO4、C 20H 28ClNO4、C 20H 28ClNO4和
C 20H 28ClNO4。

Haterumaimides F-I对小鼠白血病淋巴细胞P388产生细胞毒作用，其IC 50
值分别为0.0055、>10、2.7和>10 μg/mL，分析其化学结构可知化合物中C-6和C-12羟基基团对体外细胞毒活性是非常重要的。

4.2 Haterumaimides N-Q
2006年，日本学者从波照间岛海鞘Lissoclinum sp.中分离得到4种labdane 半日花烷型生物碱［11］Haterumaimides N-Q，具有细胞毒性，该实验室总共分离到17种labdane半日花烷型生物碱，属于独特的琥珀酰亚胺族化合物，分析其结构和活性关系，确定了其活性结构基团。

C-6、C-7、C-12、C-18的羟基基团，C-2位的氯原子，及C环上的亚氨基是其对白血病淋巴细胞P388细胞毒性所必需的。

5 其它种类生物碱
5.1 Perophoramidine
Perophoramidine
2002年，首次从菲律宾三宝颜市东部附近Tictauan岛采集到的菲律宾海鞘Perophora namei中分离到一种结构新颖的多环生物碱Perophoramidine［12］，该生物碱具有新型的碳骨架，且为此种海鞘中分离到的第一种活性物质，其分子式为C 21H 17N4BrCl2。

Perophoramidine具有细胞毒作用，HCT116结肠癌细
胞系IC 50值为60μM，在24 h内通过降解多聚ADP核糖聚合酶(PARP)诱导凋亡。

5.2 Haouamines A-B
2002年，从西班牙南部海岸的Tarifa岛采集的Aplidium haouarianum海鞘中分离到两种新型的生物碱［13］，通过NMR和X-射线衍射技术测得其化学结构如图，Haouamines A分子式为C 32H 27NO4，Haouamines B分子式为
C 32H 27NO5。

Haouamines A
Haouamines B
对两种化合物进行了一系列体外活性检测，包括人类肺癌A-549细胞、人类结肠癌HT-29细胞和HCT-116细胞、人类前列腺癌PC-3细胞、小鼠内皮细胞
MS-1，发现Haouamine A 选择性地强烈抑制HT-29细胞系，IC 50 = 0.1g/mL，
而Haouamine B仅对MS-1细胞系有轻微的细胞毒活性，IC 50 = 5g/mL。

并且，Haouamine A已于2006年完成了正式全合成［14］。

5.3 Barrenazine A-B
2003年，从马达加斯加岛采集的一种未曾确认的海鞘中分离到两种新型的生物碱，具有杂环骨架吡嗪环，即1，3，4，6，8，9-hexahydrodipyridino［3，4-b:3 ，4 -e］pyrazine，分别被命名为Barrenazine A、Barrenazine B［15］。

分子式分别为C 24H 42N4、C 24H 38N4。

Barrenazine AR=CH2CH3
Barrenazine BR=CH=CH2
Barrenazine A具有温和的细胞毒作用，对LOVO-DOX结肠癌GI50值为0.900
g/mL；而Barrenazine A与其它具有相同杂环相似化合物的混合物对LN-caP前列腺癌和K-562白血病细胞GI50值分别为0.594和0.180 g/mL。

5.4 Lissoclinotoxins E、F
由菲律宾巴丹群岛采集的didemnid ascidian海鞘中纯化到两种二聚体生物碱Lissoclinotoxins E、F［16］，均为浅褐色薄层物质。

两种物质体外作用于PTEN
基因缺陷型人乳腺癌细胞MDA-MB-468(PTEN-/-)，其IC 50值分别为 2.3、
1.5g/mL，而作用于人乳腺癌细胞MDA-MB-435S (PTEN+/+)的IC 50值分别为
2.1、4.2g/mL；PTEN是PI3-K/AKT/mTOR细胞内抗凋亡信号通路的负调控因子，PTEN缺失导致癌症的发生。

数据表明，Lissoclinotoxins E、F对两种癌细胞株作用具有不同的选择性，Lissoclinotoxins F是否特定地作用于PI3-K/AKT/mTOR细胞内信号通路尚需要进一步实验证实。

Lissoclinotoxins E
Lissoclinotoxins F
5.5 Lissoclibadins 1-3
3种分离自热带海鞘Lissoclinum cf. badium的多聚硫化芳香族生物碱Lissoclibadins 1-3，分子式分别为C 39H 57N3O6S7、C 26H 38N2O4S5、C 26H 38N2O4S4；Lissoclibadins 1是由3个相同的芳香树脂基团通过2个单
硫键和1个二硫键连接而成的三聚体；Lissoclibadins 2和Lissoclibadins 3是由与Lissoclibadins 1相同的单元构成的二聚体结构，Lissoclibadins 2由一个单硫键和二硫键连接，而Lissoclibadins 3通过两个单硫键连接。

Lissoclibadins 1
Lissoclibadins 2
Lissoclibadins 3
2007年，多种人源肿瘤细胞的体外实验表明，Lissoclibadins 1-3具有抗肿瘤功效，其中，Lissoclibadins 2功效最为显著，并已通过鼠急性毒性试验，其负瘤裸鼠体内抗肿瘤实验正在进行中［17］。

5.6 Lamellarins类生物碱
5.6.1 Lamellarin D
lamellarin D
Lamellarins是一组多巴来源的吡咯六环生物碱，lamellarin D (LAM-D)最早分离自软体动物Lamellaria sp.，随后从多种海鞘中分离得到，具有显著的细胞毒活性，于2006年完成分子全合成。

分子模型分析显示，LAM-D是一种弱亲和力的DNA嵌入剂，结合于DNA特定位点，干扰拓扑异构酶Ⅰ的催化活性。

2006
年最新发现，拓扑异构酶Ⅰ不是 LAM-D细胞内唯一作用靶点，它也能直接作
用于线粒体，引起细胞内早期线粒体内跨膜压力的破坏，诱导线粒体渗透改变，表现出直接的线粒体途径凋亡活性［18］。

5.6.2 Lamellarin ζ-χ
从印度Tiruchandur海岸红海鞘Didemnum obscurum中分离得到4种新型lamellarin生物碱，lamellarin-ζ、lamellarin-η、lamellarin-φ和lamellarin-χ［19］，
分子式分别为C 31H 27NO9、C 30H 25NO8、C 35H 29NO 12、C 34H 29NO 11，具有细胞毒作用，作用于直肠癌COLO-205细胞的IC 50值分别为0.0056μm、 0.178μm、0.056μm、0.0002 μm。

lamellarin-ζ
lamellarin-η
lamellarin-φ
lamellarin-χ
5.7 Polycarpaurines A-C
Polycarpaurines A、B和C均为分离自印度尼西亚苏拉威西岛北部热带海鞘Polycarpa aurata的硫化生物碱［20］，分子式分别为C 22H 24N6O2S 、 C 22H 24N6O2S 、C 11H 13N3O4S2，Polycarpaurines C是第一种分离自海洋生物的硫代硫酸盐类生物碱。

活性鉴定表明，Polycarpaurines A、C抑制中国仓鼠肺V79细胞集落形成，半数有效浓度EC50值分别为6.8、 8.6μM；而Polycarpaurines B作用较弱，其EC50值大于10 μM。

Polycarpaurines A
Polycarpaurines B
Polycarpaurines C
6 展望
近年来，国内外在海洋抗肿瘤活性物质筛选和研究上已取得了初步的成果，许多活性物质展现出新的抗肿瘤作用机制，为治疗肿瘤提供了许多新的分子靶点。

我国海鞘资源相当丰富，并且许多属种在国际上未见研究报道，如能充分利用，在比较广泛的初步筛选基础上，深入开展化学及其生理活性的研究，可望发现结构新颖的生物活性物质，从而进一步开发成为新药或作为药物设计的先导化合物。

目前，先进的深海作业技术、高通量筛选技术、组合化学技术等的合理运用，为海洋药物的最终产业化提供了强有力的支持。

但是，活性物质开发成药物还存在许多亟待解决的问题，其中药源问题一直是最主要制约因素，几乎所有抗癌化合物在海洋生物体中的含量都极其低微，难以进行临床扩大试验，更不能满足产业化的需要；具有复杂分子结构的海洋抗癌化合物对于有机化学家来说也是一个很大的挑战。

开辟人们尚未触及的新资源，完善高通量筛选方法，探索新的合成技术，深入研究抗癌化合物的作用机制，可能成为未来海洋开发中引人关注的焦点。

海洋抗肿瘤药物的发展需要各国专家的共同努力，相信随着各种技术的进一步发展，必将加速海洋抗肿瘤药物的产业化进程。

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