摘 要 目的：從環(huán)二肽及其衍生物抗腫瘤活性的研究中，歸納最具發(fā)展前景的抗腫瘤藥物的研發(fā)方向。方法：以“環(huán)二肽”“真菌中環(huán)二肽”“環(huán)二肽衍生物”“抗腫瘤活性”和“海洋微生物”等組合作為關(guān)鍵詞，查閱1984－2013年在Medline、ACS、Sciencedirect、中國知網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)庫和維普中文期刊數(shù)據(jù)庫中關(guān)于來自真菌中的環(huán)二肽及其衍生物的研究成果，對其抗腫瘤生物活性進行綜述。結(jié)果與結(jié)論：已發(fā)現(xiàn)的環(huán)二肽有35種、環(huán)二肽衍生物有47種。來自海洋真菌類中的環(huán)二肽具有抗腫瘤活性，同一種環(huán)二肽對不同腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出不同強弱的毒性活性，體現(xiàn)了環(huán)二肽對腫瘤細(xì)胞的選擇性；含脯氨酸和纈氨酸的環(huán)二肽生物活性較強，具有較好的抗腫瘤藥物開發(fā)前景。環(huán)二肽衍生物比簡單結(jié)構(gòu)的環(huán)二肽抗腫瘤活性更強，如環(huán)二硫哌嗪二酮類化合物、含色氨酸的異戊烯化的環(huán)二肽類化合物毒性較強，含亮氨酸的衍生物抗氧化性較強，含苯丙氨酸的環(huán)二肽衍生物Phenylahistin已開發(fā)為抗腫瘤藥物。
近年來，人們在篩選抗腫瘤藥物研究方面取得了較大進展，特別是環(huán)二肽類（CDPs）化合物得到了醫(yī)藥工作者的極大關(guān)注。多肽和蛋白質(zhì)構(gòu)成不同類別的內(nèi)源性化合物，這些化合物調(diào)節(jié)著生物體的多種重要的生物功能，以維持體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)平衡，而一些由微生物產(chǎn)生的多肽則具有藥理學(xué)意義[1]。其中，環(huán)肽類（CPs）是多肽類的一種，在生物學(xué)中發(fā)揮著重要作用。CPs具有內(nèi)在的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，如穩(wěn)定性（抗酶促降解）、剛性構(gòu)象、改進受體部位的選擇性和藥理特異性等[2]。環(huán)四肽[3]和環(huán)六肽類化合物茜草科型環(huán)肽[4]均具有抗腫瘤活性。CDPs屬于一種結(jié)構(gòu)最簡單的CPs化合物，其是由兩個氨基酸通過肽鍵環(huán)形成的，其典型結(jié)構(gòu)中包含一個二酮哌嗪。由于CDPs具有特別穩(wěn)定的六元環(huán)結(jié)構(gòu)和構(gòu)象約束作用，在藥物化學(xué)研究中是一類重要的藥效團[2，4]。另外，CDPs的來源呈多樣性，在各種食品和飲料中都能發(fā)現(xiàn)，也能從海洋真菌中分離出來[5]。由于來源不同，CDPs 的生物活性也不盡相同，其中有一些CDPs具有明顯的抗腫瘤作用。由文獻可知，國內(nèi)學(xué)者大多停留在從不同菌株中尋找、發(fā)現(xiàn)新 CDPs 的研究階段[4，6-10]，對其藥理毒性研究的并不多[11-12]，而國際上大多學(xué)者則主要研究CDPs及其衍生物的藥理作用[5，13-15]。本文擬以“環(huán)二肽”“真菌中環(huán)二肽”“環(huán)二肽衍生物”“抗腫瘤活性”和“海洋微生物”等組合作為關(guān)鍵詞，查閱 1984－2013 年在 Medline、ACS、Sciencedirect、中國知網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)庫和維普中文期刊數(shù)據(jù)庫中關(guān)于來自真菌中的CDPs及其衍生物的研究成果，對其抗腫瘤生物活性進行綜述。結(jié)果，共查閱到相關(guān)文獻112篇，剔除83篇，得到有效文獻28篇。經(jīng)整理，已發(fā)現(xiàn)的CDPs有35種、CDPs衍生物有47種，現(xiàn)綜述如下。
1 真菌中的CDPs抗腫瘤生物活性
CDPs 一般具有兩個氨基酸圍繞在二酮哌嗪環(huán)上的結(jié)構(gòu)。從理論上來說，目前常見的 20 種氨基酸可構(gòu)成很多種CDPs化合物，但實際發(fā)現(xiàn)的就數(shù)十種。王衛(wèi)寧等[16]對這20種氨基酸作了太赫茲光譜及其分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)性研究，揭示了不同氨基酸之間的結(jié)構(gòu)差異，依次是丙氨酸（Ala）、天冬氨酸（Asp）、天冬酰胺（Asn）、精氨酸（Arg）、胱氨酸（Cys）、谷氨酸（Glu）、谷氨酰胺（Gln）、甘氨酸（Gly）、組氨酸（His）、異亮氨酸（Ile）、賴氨酸（Lys）、亮氨酸（Leu）、蛋氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe）、脯氨酸（Pro）、絲氨酸（Ser）、蘇氨酸（Thr）、酪氨酸（Tyr）、色氨酸（Trp）和纈氨酸（Val），其中有些氨基酸性質(zhì)活潑，如苯丙氨酸、丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸、脯氨酸、纈氨酸等，能形成較多的CDPs；有些則較弱，如精氨酸、組氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸等出現(xiàn)的頻次則很少。
從已發(fā)現(xiàn)的 CDPs 的生物活性來看，來自真菌中的 CDPs具有一定的抗腫瘤活性，特別是來自海洋的真菌類。由于海洋微生物生活在低溫、高壓、寡營養(yǎng)、高鹽的海洋環(huán)境，能產(chǎn)生出結(jié)構(gòu)新穎多樣、活性獨特的天然產(chǎn)物。目前，從海洋細(xì)菌、海洋放線菌、海洋真菌、紅樹林葉內(nèi)生真菌的代謝產(chǎn)物中已分離出大量的CDPs化合物[17]。下面就主要的幾種CDPs的抗腫瘤活性分別進行介紹。
1.1 含脯氨酸CDPs的抗腫瘤活性
含脯氨酸的CDPs具有普遍的生物活性，且有較強的抗腫瘤作用。目前已發(fā)現(xiàn)約有12種含脯氨酸環(huán)的二肽化合物，其中有10種抗腫瘤作用明顯，例如環(huán)（脯-纈）二肽在質(zhì)量濃度為50 μg/ml時對前列腺癌細(xì)胞的生長抑制率約為53％，對肝癌細(xì)胞的抑制率約為 17％[10]。環(huán)（苯丙-脯）二肽在質(zhì)量濃度為 10μg/ml時對癌細(xì)胞生長抑制率約為50％，且對結(jié)腸癌細(xì)胞、乳腺癌細(xì)胞和宮頸癌細(xì)胞等也有明顯的抑制能力[14]。環(huán)（甘-脯）二肽在質(zhì)量濃度為50 μg/ml時對前列腺癌細(xì)胞的生長抑制率約為34％，對肝癌細(xì)胞的抑制率約為16％[15]。環(huán)（組-脯）二肽、環(huán)（亮-脯）二肽、環(huán)（脯-脯）二肽、環(huán)（脯-酪）二肽和環(huán)（脯-蘇）二肽等對乳腺癌、宮頸癌和結(jié)腸癌也有抑制作用，同時還有免疫活性、調(diào)節(jié)激素及調(diào)控能量代謝的作用。但也有兩種含脯氨酸CDPs的生物活性不明或沒有，如環(huán)（丙-脯）二肽和環(huán)（異亮-脯）二肽。
1.2 含亮氨酸或異亮氨酸CDPs的抗腫瘤活性
含異亮氨酸的CDPs約有6種，其中有5種具有較強的抗腫瘤作用，如環(huán)（異亮-亮）二肽在質(zhì)量濃度為50 μg/ml時對前列腺癌細(xì)胞的生長抑制率約為43％，對肝癌細(xì)胞的抑制率約為32％；環(huán)（異亮-苯丙）二肽對前列腺癌細(xì)胞的生長抑制率約為27％[11]。含亮氨酸CDPs 約有7種，其中有3種有抗腫瘤活性，但與含異亮氨酸CDPs相比，其生物活性較弱，如在質(zhì)量濃度為5 μg/ml時對小鼠乳腺癌細(xì)胞的實驗表明，環(huán)（丙-亮）二肽的抑制率約為（13.1±5.3）％；環(huán)（丙-異亮）二肽具有體外抗腫瘤活性，抑制率約為（13.8±0.5）％[11]；環(huán)（亮-脯）二肽對乳腺癌、宮頸癌和結(jié)腸癌細(xì)胞有較弱的抑制作用。
1.3 含纈氨酸CDPs的抗腫瘤活性
含纈氨酸CDPs約有7種，其中5種具有較強的抗腫瘤作用，2種生物活性不明。如環(huán)（苯丙-纈）二肽、環(huán)（脯-纈）二肽和環(huán)（纈-纈）二肽在質(zhì)量濃度為50 μg/ml時對前列腺癌細(xì)胞的生長抑制率分別為50％、52％和36％，而對肝癌細(xì)胞的抑制率分別為31％、17％和10％[10]。
1.4 真菌中CDPs對腫瘤細(xì)胞具有選擇特性
一般來說，選擇性包含兩個含義，一是指同一種CDPs對于不同腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出不同的毒性效果，二是指同一種腫瘤細(xì)胞對于不同CDPs表現(xiàn)出不同的生物活性。如含脯氨酸的CDPs和含纈氨酸的CDPs明顯對前列腺癌細(xì)胞具有很強的抑制作用，但對肝癌細(xì)胞的抑制效果就差一些。由此說明，CDPs不具有廣譜抗腫瘤作用，其毒性作用對細(xì)胞的選擇性較強。
2 CDPs衍生物的抗腫瘤活性及抗氧化活性
2.1 CDPs衍生物的抗腫瘤活性
CDPs 的基本結(jié)構(gòu)中，含有兩個氫鍵給體和兩個氫鍵受體。氫鍵是藥物與受體相互作用的主要方式，也是與其他化學(xué)成分合成更大藥效基團的關(guān)鍵。新合成的CDPs衍生物常常具有更加明顯的生物活性，成為新藥研發(fā)的主要方向。
Gardiner DM等[18]、Williams DE等[19]在青霉菌、曲霉菌、粘帚霉菌、嗜熱子囊菌和念珠菌等真菌中發(fā)現(xiàn)了一類結(jié)構(gòu)高度修飾的有毒CDPs化合物，即環(huán)多硫哌嗪二酮類物質(zhì)。最常見且最穩(wěn)定的環(huán)多硫哌嗪二酮類化合物是環(huán)二硫哌嗪二酮類化合物，這類化合物中含有膠霉毒素。膠霉毒素最早來源于纓粘帚霉的次生代謝產(chǎn)物，可引起細(xì)胞凋亡，可能是癌癥等疾病的潛在治療藥物。膠霉毒素質(zhì)量濃度為0.15 mg/L就有明顯的細(xì)胞毒活性，對小鼠乳腺癌細(xì)胞（tsFT210）增殖的抑制率為99.1％[20]。
焦曲霉有一種代謝物是（-）-Phenylahistin（PLH），其由 L-苯丙氨酸和含異戊烯基的脫氫組氨酸構(gòu)成，具有細(xì)胞毒性，對細(xì)胞循環(huán)有抑制作用。有學(xué)者通過研究 PLH 的異構(gòu)體（－）-PLH和（+）-PLH對于8種癌細(xì)胞（見表1）的生物活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（－）-PLH 比（+）-PLH 對癌細(xì)胞的毒性效果要強很多[半數(shù)抑制濃度（IC50）值越低，毒性越強][13]。Nereus 公司已于2002年將PLH開發(fā)為臨床抗腫瘤藥物。
某些含酪氨酸的CDPs衍生物具有一些特殊的生物活性，如環(huán)（亮-酪）二肽對荷蘭豬缺血后心肌功能障礙有很好的保護作用[21]；環(huán)（4-羥基-脯-苯丙）二肽的體外抗乳腺癌活性，抑制率可達（48.3±3.3）％。香港紅樹林內(nèi)生真菌的次級代謝產(chǎn)物Cyclo-（D-Leu-Gly-L-Tyr-L-Val-Gly-S-O-Leu），對乳腺癌細(xì)胞具有較弱的細(xì)胞毒作用[21]。
2.2 CDPs衍生物的抗氧化活性
Tadashi F等[13]于2012年研究發(fā)現(xiàn)，含亮氨酸的CDPs衍生物具有很強的抗氧化活性（見表2），共有20種CDPs 衍生物，其中約有一半對氫氧自由基的抗氧化活性約為66％～97.8％，比維生素E的抗氧化作用要強2～3倍，但只有含胱氨酸的環(huán)（胱-亮）二肽具有對氧自由基的抗氧化活性，約為83％，比維生素E抗氧化作用高出近2倍多。
3 具有抗腫瘤作用的CDPs的主要來源
盡管 CDPs 廣泛存在于各種真菌、細(xì)菌、植物、無脊椎動物、脊椎動物和人體中[14]，但是具有抗腫瘤活性的CDPs來源并不多，目前知道得最多的來自真菌中，而真菌菌株最豐富的地方是海洋環(huán)境。到目前為止，人們進行了大量的研究工作，從來自海洋真菌的代謝產(chǎn)物中已分離出大量的CDPs化合物。
3.1 從海洋真菌、細(xì)菌等中獲得CDPs化合物
姚遙等[6]于2012年從南海采集的海泥中分離得到的海洋真菌 Penicillium sp，再次分離得到 3 種 CDPs 化合物：環(huán)（亮-纈）二肽、環(huán)（亮-異亮）二肽和環(huán)（異亮-纈）二肽。
吳一書等[12]于 2013 年從海洋小紅酵母菌中分離獲得環(huán)（亮-異亮）二肽，對抗氧化（DPPH）自由基的清除率達73.76％，對人肝腫瘤細(xì)胞、大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞、組織細(xì)胞淋巴瘤的IC50值分別為0.538、0.635、0.437 μmol/ml。Yang L等[22]于2003年從海洋沉積物中的喜鹽芽孢桿菌的代謝物中提取出了一系列CDPs，其中有2種CDPs對前列腺癌細(xì)胞有抑制作用。
3.2 從植物真菌等中獲得CDPs化合物
李春艷等[11]從紅樹林真菌草酸青霉中分離出了6個CDPs化合物，分別是環(huán)（苯丙-異亮）二肽、環(huán)（苯丙-纈）二肽、環(huán)（異亮-亮）二肽、環(huán)（纈-纈）二肽、環(huán)（脯-纈）二肽、環(huán)（脯-甘）二肽、環(huán)（脯－纈）二肽，其中環(huán)（苯丙-纈）二肽、環(huán)（異亮-亮）二肽和環(huán)（脯-纈）二肽對前列腺癌細(xì)胞有較好的抑制作用。還有學(xué)者[15]從紅樹林真菌泡盛酒曲霉中的分離出了4個CDPs，分別是環(huán)（異亮-纈）二肽、環(huán)（亮-纈）二肽、環(huán)（亮-異亮）二肽和環(huán)（亮-亮）二肽，其中只有環(huán)（亮-異亮）二肽具有抗腫瘤作用。
李春遠等[9]利用波譜技術(shù)從紅樹科木欖內(nèi)生真菌中首次分離得到了2個CDPs化合物，分別是環(huán)（甘-苯丙）二肽、環(huán)（苯丙-酪）二肽，其生物活性有待進一步研究。
還有一些學(xué)者研究了其他來源的CDPs，但與抗腫瘤活性有關(guān)的報道較少[23-28]，其抗腫瘤活性目前尚不清楚。
4 結(jié)語
綜上所述，海洋環(huán)境是真菌CDPs的主要來源，其中一些CDPs 具有抗腫瘤活性，如含脯氨酸或纈氨酸的CDPs 具有較強的生物活性。真菌中的CDPs還對不同癌細(xì)胞表現(xiàn)出不同的選擇性。
CDPs衍生物具有實際藥學(xué)研究靶向，這類化合物比常規(guī)CDPs的生物活性更強。含亮氨酸、苯丙氨酸、羥基脯氨酸、色氨酸的異戊烯化物以及環(huán)二硫哌嗪二酮類化合物都是很有前景的抗腫瘤、抗氧化藥物的研發(fā)方向。
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