青蒿素及其衍生物在口腔疾病中的作用

作者：郑佳雯（四川大学 华西口腔医学院，四川 成都 610041）

摘要：青蒿素是从复合花序植物黄花蒿茎叶中提取的有过氧基团的倍半萜化合物，1971年由中国药学家屠呦呦发现，是继乙氨嘧啶、氯喹、伯喹之后最有效的抗疟特效药。青蒿素抗疟作用的发现，极大地促进和推动了科研工作者对其与相关衍生物药理作用及机制的研究，本文就近年来青蒿素及其衍生物对口腔疾病作用的相关研究成果进行了整理和归纳。

关键词：青蒿素、口腔疾病、真菌感染、肿瘤

从发现青蒿素到现在短短几十年，作为第一个真正走向世界、引发广泛关注的中药，针对它的相关研究热度居高不下。青蒿素类化合物的结构新颖，是一种分子中含有一个过氧桥的倍半萜化合物。作为抗疟药，目前广泛认可的作用机制是“两步作用学说”：青蒿素的过氧基结构被活化产生自由基；自由基作用于疟蛋白，形成共价复合物，导致疟蛋白失活从而产生抗疟活性^[1]，其药理作用具有选择性，对宿主细胞不产生明显的改变 ^[2] 。青蒿素类药物在治疗肿瘤、血吸虫方面与治疗疟疾一样具有独特的优势，如价格低廉、靶向性强、毒副作用少，可以用于单药、联合治疗和预防肿瘤。近年来，将青蒿素应用于防治口腔疾病的研究日益增多，如治疗牙周病、真菌感染、口腔粘膜充血糜烂病变、抑制口腔恶性肿瘤细胞增殖等。由此可见，青蒿素类药物的作用方兴未艾，其作用机制大多仍处于探索阶段，在口腔疾病防治领域的应用仍有很大的开发前景^[3]。

1.青蒿素对口腔黏膜疾病的作用

研究发现^[4]，应用中药青蒿及青蒿素的衍生物青蒿醚治疗口腔扁平苔癣，具有一定的疗效，且无明显副作用。青蒿丸（将青蒿研细，加等量炼蜜为丸）可治疗充血糜烂病变，对普通型的角化病变疗效较差，而青蒿醚对普通型及糜烂型病变均有一定疗效。青蒿素治疗口腔粘膜充血糜烂病变的作用机制可能有如下几个方面：

1.1抑制T细胞的分裂和激活过程

通过抑制丝裂原诱导的T细胞的分裂，阻止了T细胞增殖周期的进程。蒿甲醚在G0 /G1 期影响了细胞周期蛋白cyclinD3、周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)6和CDK抑制蛋白(CDKI)p27kip的表达，从而阻止T细胞进入细胞分裂周期^[5]。青蒿素衍生物抑制T细胞激活过程的作用机制尚不十分明确，有报道显示，青蒿素能改变钙调蛋白的结构，因而影响了Ca²⁺信号通路calcineurin /T细胞核因子(NF-AT)的活化^[6]，青蒿素类衍生物还能够影响Ras/MAPK信号通路^[7]，对T细胞在激活过程中的效应信号转导通路有多重的抑制作用^[8]。

1.2影响B细胞介导的体液免疫反应

体外的实验结果显示，青蒿素及其衍生物对细菌脂多糖(LPS)诱导的B淋巴细胞增殖有直接的抑制作用^[9][10]。用双氢青蒿素给小鼠灌胃能够显著减少狼疮样B细胞分泌自身抗体，减轻免疫复合物的形成，从而降低体液免疫反应^[11]。

1.3影响抗原提呈细胞(APC)的抗原提呈过程

有研究显示，青蒿素类衍生物青蒿琥酯(每天腹腔注射24mg)可诱导豚鼠表皮朗格罕细胞（LC）数量明显下降，从而有效抑制了变应性接触性皮炎的发病。

1.4抗炎免疫

炎症介质的产生和分泌增加是免疫炎症反应的分子生物学基础。在小鼠动物模型上，青蒿素及其衍生物能够阻止促炎的细胞因子及各种炎症介质的释放。青蒿素能够有效阻止LPS、 IL-1、FN-γ、TNF-α混合因子诱导的I-κB的降解^[12]、NF-κB的核转录^[13]，从而抑制NF-κB的活性。NF-κB在静止条件下以NF-κB和I-κB复合物的形式存在于胞浆中，当被激活时，I-κB相继发生磷酸化、泛素化、蛋白酶水解而降解，使游离的NF-κB得以快速转移至细胞核内，调节特定基因特别是免疫炎症相关基因，包括IL-1、 IL-6、TNF-α、iNOS、COX-2等基因的转录表达。

2.青蒿素对牙周病的作用

最新研究发现青蒿素联合疗法^[14]对伴放线杆菌、具核梭杆菌亚种、中间普氏菌、牙周致病菌等均具有抗菌活性，而发现其对牙周致病菌的抗菌活性尚属首例，并且青蒿素浓度被认为在所有的药物成分中起着至关重要的作用。

3．青蒿素对真菌感染的作用

青蒿素类药物对抗真菌^[15]也有作用，如有抗卡氏肺孢子虫、新生隐球菌、烟曲霉菌的体外作用，青蒿素类药物的抗真菌活性与其内过氧化结构及1,2,4-三氧杂环己烷的5-位氧原子高度相关。此外，该类药物也许通过抑制NADH脱氢酶来影响线粒体膜的功能。Galal 等对 29 个青蒿素衍生物进行体外抗白色念珠菌和新生隐球菌的活性测试^[16]，结果显示大部分衍生物的抗真菌活性比两性霉素 B 更强。目前，针对青蒿素类化合物抗真菌机制的解读仍处于探索阶段，尚未明确具体的作用靶点，根据青蒿素作用于疟原虫导致其膜系结构呈泡状、双层膜增宽、出现螺状纹等相关研究结果^[17]，可以猜测口腔坏境中的真菌如白色念珠菌等的质膜、核膜、线粒体膜等膜系结构或许就是青蒿素类化合物作用的靶位。叶祖光^[18]等的研究表明青蒿素能够显著抑制疟原虫核酸的合成代谢，使其代谢障碍。顾氏^[19]等发现青蒿素在早期就能明显干扰虫体蛋白的合成代谢。前人已有的研究成果提示我们从影响物质代谢的角度考虑青蒿素与口腔真菌的关系也是不失为一个合理的方向。Eckstein-Ludwig等^[20]认为青蒿素的抗疟效应可能是由于疟原虫肌浆内质网膜钙离子依赖的ATP酶（SERCA）的活性受到抑制。疟原虫的SERCA通过外排钙离子来调节细胞内的钙离子水平。青蒿素对SERCA活性的影响使细胞内钙离子浓度升高，进而导致其凋亡。Lee P 等^[21]的研究显示：应用青蒿素后，反映疟原虫细胞膜代谢强度的磷离子水平明显下降，并伴随着疟原虫内钾离子浓度降低、钠离子浓度升高。同理这些假说也可作为口腔真菌活性如何被青蒿素及其衍生物抑制的研究方向和思路。

4．青蒿素对口腔恶性肿瘤细胞的作用

体外细胞孵育^[22]条件下，青蒿素与青蒿提取物能够部分逆转人口腔鳞状上皮癌细胞系（KB_V200）的耐药性；青蒿琥酯在抑制KB_V200细胞增殖的作用上比二氢青蒿素更明显。口腔颌面部恶性肿瘤以癌最常见，鳞状细胞癌中舌癌的发病率最高。韩楼风^[23]的研究显示蒿甲醚可以抑制舌鳞癌细胞生长并凋亡其诱导。多项研究结果表明，青蒿素在抗肿瘤和逆转肿瘤耐药领域具有潜在的研究价值和较好的临床应用前景。恶性肿瘤患者，放化疗及抗感染治疗后免疫功能低下，易并发肺部真菌感染，若治疗不及时或无效，常会导致患者死亡。熊一向、魏莉等^[24]在临床治疗中发现，将抗真菌药物与青蒿鳖甲汤（青蒿6g、鳖甲15g、生地12g、知母6g、丹皮9g，水煎服，1日1剂）联合应用，可以提高肺部真菌感染的治愈率。

体内和体外实验证实，青蒿素及其衍生物对肾癌、肺癌、黑色素瘤、中枢神经系统肿瘤细胞等多种人类和动物肿瘤细胞均具有毒性作用，而且不同类型肿瘤细胞对同一种衍生物的的反应性和敏感性不同。作用机制分述如下：

4.1诱导肿瘤细胞凋亡

这一作用既能通过调节细胞凋亡的细胞因子进行，如促进凋亡的Bad、Bax、Bak、Noxa，抑制凋亡的Bcl-2,Bc1-xL,Bcl-w,Mcl-1等;还可通过含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶依赖性的途径进行，通过将无活性的原Caspase切割成有活性的Caspase ,再依次激活下游底物导致肿瘤细胞的凋亡^[25][26]。Yamachika^[27][28]等系统比较了青蒿素和常规化疗药5-氟尿嘧啶(5-FU)对口腔癌细胞IHGK的影响，发现青蒿素诱导细胞凋亡的作用与5-FU的直接杀伤作用不同^[29]。这种疏水性的药物可以自由穿透上皮细胞,通过诱导线粒体半胱天冬酶表达来启动细胞凋亡^[30]。

4.2二价铁离子和氧自由基介导的细胞毒作用

许多研究表明，青蒿素抗肿瘤的作用机制与抗疟机制非常相似。二价铁和铁转运蛋白在红细胞和肿瘤细胞中的含量比正常细胞高。肿瘤细胞对铁离子的吸收与其增殖活性呈正相关，二价铁可能介导了青蒿素对肿瘤细胞的毒性作用。相关推测指出二价铁通过催化青蒿素类物质的过氧桥裂解，产生大量以青蒿素碳原子为中心的自由基和ROS^[31]。自由基可以破坏肿瘤细胞膜使胞内物质外漏，进而将肿瘤细胞杀伤。青蒿素与外源性的铁转运蛋白共价耦联并与肿瘤细胞孵育后，杀伤肿瘤细胞的效率明显提高。其次，铁转运蛋白还加强了青蒿素对耐药肺癌细胞株H69VP的杀伤作用^[32]。肿瘤细胞高表达铁转运蛋白以及转铁蛋白受体，转铁蛋白受体介导了细胞对铁离子的吸收和利用过程；而抗转铁蛋白受体单克隆抗体RVS10则能够逆转铁转运蛋白协同青蒿素杀伤CCRF-CEM和U373细胞的作用^[33]。

4.3抑制肿瘤细胞的侵袭及转移。

降低MMP-2的产生和下调整合蛋白aVβ3的表达是青蒿素抑制肿瘤细胞转移的方式之一。与此同时，青蒿素还可以增加E-钙黏蛋白的活性以及激活相关因子从而增强细胞间的吸附作用达到抑制肿瘤细胞转移的目的^[34]。uPA，又被称为肿瘤浸润转移相关因子，其通过与肿瘤细胞表面的相关受体结合，激活纤溶酶系统，导致细胞外基质和基底膜降解，肿瘤组织侵袭和转移，青蒿素能通过减少uPA蛋白来抑制肿瘤的侵袭和转移^[35]

4.4抗血管生成作用

青蒿素抗血管生成的作用与调控血管形成的基因有关，主要控制血管内皮细胞的增殖、迁移与分化。Wartenberg^[36]等报道青蒿素能够抑制正常小鼠胚胎血管生成、增加血管通透性，同时下调HIF-1、血管内皮生长因子(VEGF)和基质金属蛋白酶2(MMP-2)的表达。其抗血管生成作用可以被维生素E逆转，表明该作用与青蒿素产生的自由基密切相关。

4.5增加放化疗敏感性

研究还发现，青蒿素及其衍生物除了单独作用于肿瘤细胞，还可与5-FU、吡柔比星、阿霉素等抗肿瘤药物协同发挥抗肿瘤作用^[37][38]。

    自从WHO批准将青蒿素用于治疗疟疾后，针对青蒿素药理作用的研究成果不断涌现。口腔环境，作为人体与外界连接的通路和门户，目前已知存在着700多种微生物，一旦口腔内的生态平衡被打破，就有可能导致机体患病。自古以来，真菌感染一直是危害人类健康的难题，其中以白色念珠菌感染最为显著，据统计，艾滋病患者口腔真菌感染率达90%。然而，自上世纪七八十年代集中涌现出一批抗真菌药物后，新药研发进度停滞不前，老药持续沿用，致使真菌耐药形势日益严峻，部分地区耐药率甚至高达84.2%，极大地降低了患者的生存质量，显著增加了免疫缺陷患者的死亡率。中药如青蒿素、小檗碱等具有来源广、种类多、耐药少、毒性小等优点，如能进一步探明青蒿素对真菌感染的药理作用及机制，并将其与抗真菌药物联合用于临床治疗，能在一定程度上缓解口腔真菌感染的耐药形势。

参考文献