温郁金（温莪术）是姜科植物温郁金Curcuma rcenyujin Y. H.Chen et C. Ling的干燥块茎，始载于《新修本草》，具有行气解郁、凉血破瘀的功效。1981年我国学者首次报道了从传统活血化瘀中药温郁金挥发油中分离出β-榄香烯[1]；1995年，以β-榄香烯为主要成分的榄香烯乳注射液被国家批准为二类抗癌新药[2]。目前，榄香烯与紫杉醇、喜树碱、长春碱、鬼臼毒素、靛玉红、三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱等一起被列为重要的植物源抗肿瘤药物。榄香烯萜类化合物作为我国自行开发研制的抗肿瘤药物，其主要有效成分为β-榄香烯（β-elemene），化学名称为1-甲基-1-乙烯基-2,4-二异丙基环己烷（图1）。

图1 β-榄香烯的分子结构式

分子式为C15H24，相对分子质量为204.355，密度为0.862 g/cm3，沸点为252.1℃，闪点为98.3 ℃，储存条件以2-8 ℃为宜[3]。

恶性肿瘤被认为是威胁人类健康的严重疾病，我国每年新增癌症患者超过300万，因此抗肿瘤药物的研究与开发一直受到人们的重视。

目前，临床上单独应用β-榄香烯或联合化疗药物手段治疗肺癌、肝癌、消化道肿瘤、乳腺癌等取得了显着的疗效。研究表明，β-榄香烯作为抗癌的有效药物，其抗癌机制主要为降低肿瘤细胞有丝分裂能力、诱发肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞生长等。此外，β-榄香烯在增强化疗疗效的同时又能提高宿主机体免疫功能，并减少毒副反应，是目前肿瘤治疗中值得临床推广使用的抗癌药物。然而，由于其极性小，不溶于水，不宜被机体吸收，容易引起如静脉炎、发热、疼痛、出血倾向、消化道反应、过敏等不良反应，限制了其在临床的广泛应用。

因此，改善β-榄香烯的生物药剂学性质，提高其生物活性，降低临床试用毒性是众多科学工作者不断努力的目标。随着对β-榄香烯研究的深入，研究热点逐渐聚焦在β-榄香烯有效衍生物的发现、新型给药系统的构建以及抗癌靶点的寻找等方面，研究成果也越来越多。本文将从以下方面系统性阐述β-榄香烯及其衍生物在抗肿瘤方面的研究进展。

1. β-榄香烯衍生物

β-榄香烯是从姜科植物温郁金挥发油中分离出来的油状单体，具有较高的抗肿瘤活性，是榄香烯萜类化合物发挥抗癌作用的主要活性成分[4]。虽然β-榄香烯有着其他抗肿瘤药物所不具有的优势，如广谱、安全、有效、廉价等，但具有不含氧的倍半烯烃类结构，使其水溶性差、生物利用度低，大大限制了其临床应用范围的扩大。作为一个有抗癌潜力的先导化合物，通过结构改造来增加β-榄香烯的生物利用度、提高抗癌活性、降低毒副作用，是突破其应用瓶颈的有效手段。

经研究发现，对β-榄香烯进行结构改造，不仅能够改善其生物利用度，还能通过增加作用靶点或协同作用发挥更好的抗癌作用[5]。目前，β-榄香烯的衍生化主要是通过烯丙位卤代合成β-榄香烯氯代物，再通过双分子亲核取代反应（SN2反应），在β-榄香烯骨架及其双键不受破坏的前提下，引入羟基、氨基等亲水性基团，提高其水溶性或生物活性，增加药物对受体的亲和能力，从而获得抗癌活性好的β-榄香烯衍生物[6]。目前β-榄香烯衍生物大致分为胺类、酯类、氨基酸类、醚类、醇类、糖苷类及有机金属化合物等几大类，具体分类见表1。

表1 β-榄香烯的衍生物分类

2. β-榄香烯的抗肿瘤研究

2.1  抗肿瘤作用

β-榄香烯的药理作用研究主要体现在抗肿瘤活性方面。研究表明，β-榄香烯能够针对多种癌症标志物发挥抗肿瘤作用，包括诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞增殖、抗肿瘤转移和主动免疫保护等直接和间接的抗肿瘤作用[12]。有研究发现，β-榄香烯能够通过改善胶质母细胞瘤细胞的干性、分化、上皮间质转化（EMT）来逆转恶性胶质瘤的恶性表型[13]。此外，Li等[14]报道了β-榄香烯可通过由线粒体介导的内在凋亡途径诱导细胞凋亡，从而对化疗起增敏作用。

值得注意的是，β-榄香烯的抗肿瘤作用与传统的化疗药物不同之处在于该药兼具抑制肿瘤细胞增殖和提高免疫功能的双重效应。基于β-榄香烯改变或增强免疫原性的特点，当与放化疗协同应用时，可防止放疗和其他化疗药引起的白细胞下降，产生免疫保护作用；另外还对多药耐药基因高表达的耐药肿瘤细胞株有较强的杀伤作用，特别适用于已对化疗药物产生耐受性的肿瘤治疗[14-15]。有研究[16]报道，β-榄香烯在45mg/kg剂量时，能够增强A549细胞对放疗的敏感性。此外，β-榄香烯的抗肿瘤作用还与药物浓度及作用时间有关，浓度越高、作用时间越长，细胞凋亡率呈现升高趋势，但是药物浓度超过一定值，细胞坏死率也相应升高，而自发性死亡率下降，因此需要针对人群和癌症的类别筛选给药浓度，提高其抗癌效果[17]。

2.2  抗肿瘤作用机制

β-榄香烯属于非细胞毒性抗肿瘤药物，对于不同的肿瘤细胞，其作用机制也不同，但是总体来说β-榄香烯可以通过干扰细胞的代谢、诱导细胞的凋亡和分化、影响癌基因的表达和增强肿瘤细胞的免疫原性等方式来达到抗癌目的。但大多数研究只针对一个或一类肿瘤细胞的研究，缺乏横向和纵向类比，所以β-榄香烯抗肿瘤主要机制尚未明确，需要进一步研究探索，目前研究较多的作用机制主要有以下几方面。

2.2.1  影响细胞周期、诱导细胞凋亡

β-榄香烯能够通过诱导细胞凋亡抑制肿瘤增殖，可阻滞肿瘤细胞从S期进入G2、M期，阻止细胞从G0、G1期进入S期，降低细胞分裂增殖能力。Lei等[18]研究β-榄香烯在体内外抗喉癌时发现，β-榄香烯能通过上调caspase-3水平、抑制真核翻译起始因子（eIF）、下调血管内皮生长因子（VEGF）和碱性成纤维生长因子（bFGF）水平达到抑制肿瘤细胞增殖而促使其凋亡的目的。彭彤等[19]在β-榄香烯体内外作用于人肺癌细胞株SPC-A-1的研究时观察到，β-榄香烯孵育后出现细胞核固缩、浓染，且流式细胞术检测显示β-榄香烯对肺癌细胞凋亡具有选择性抑制作用。杜旭升等[20]研究显示β-榄香烯可抑制肺腺癌A549和H460细胞的增殖及诱导其凋亡，其作用机制可能与下调Bcl-2和Bcl-xl有关。屠洋洋等[21]研究表明β-榄香烯促进裸鼠胃癌移植瘤凋亡可能与p-ERK1/2蛋白和p-p38蛋白上调有关。此外，β-榄香烯可通过降低肿瘤转移相关基因-1（Mta-1）、生存素（Survivin）、Bcl-xL等抗凋亡蛋白的表达抑制膀胱癌T24细胞株的增殖[22]。目前研究显示β-榄香烯可调节细胞外调节蛋白激酶（ERK）、丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶（AKT）、Wnt、神经胶质成熟因子β（GMFβ）-抗丝裂原活化蛋白激酶3/6（MKK3/6）信号通路诱导细胞凋亡[23]，但对具体信号分子的调控机制缺乏相应的研究。

2.2.2  逆转耐药及增敏作用

肿瘤细胞多药耐药性（multidrug resistance，MDR）的产生是临床上导致肿瘤化疗失败的主要原因之一，因此开发出安全有效的抗多药耐药性的药物显得尤为重要[24]。β-榄香烯乳作为放射增敏性的常用药物，已应用于临床并表现出较好的应用前景。Xu等[25]研究发现浓度为30μmol/L的β-榄香烯可以逆转MCE-7细胞对阿霉素的耐药抵抗，提高阿霉素抗肿瘤活性。关于β-榄香烯逆转耐药的机制，研究表明可能与诱导癌细胞凋亡与抑制癌细胞的干性密切相关。姚成才等[26]研究发现β-榄香烯乳可能通过损伤线粒体膜，活化胞内氧化还原体系，诱导线粒体凋亡路径逆转A549/DDP细胞株耐药性。Zhang等[27]研究了β-榄香烯抗人乳腺癌MCF-7/TAM细胞对紫杉醇的耐药机制，结果表明其逆转作用与通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路上调ER-α mRNA的表达有关。佟恩娟等[28]研究β-榄香烯对乏氧肺癌细胞的放射增敏作用与雷帕霉素靶蛋白（mTOR）及HIF-1α/survivin通路的相关性时发现，β-榄香烯通过增加肿瘤细胞的G2/M期阻滞、下调Bcl-2和上调p53基因表达，促进细胞凋亡而发挥放射增敏作用，其增敏机制也与抑制细胞端粒酶活性、诱导细胞DNA双链和单链损伤及抑制损伤修复有关。此外，癌细胞的干性特征是导致肿瘤细胞多药耐药性的重要因素。Zhu等[29]研究发现β-榄香烯能够在体内外抑制恶性胶质瘤干细胞样细胞的增殖，其作用机制与抑制其干性特征有关。

2.2.3  抑制肿瘤细胞迁移和侵袭

恶性肿瘤的迁移和侵袭是造成肿瘤患者不良预后和临床治疗失败及死亡的主要原因。肿瘤的发生和侵袭转移是多因素、多基因相互协调作用的复杂、多步骤过程，其中抑癌基因的失活与肿瘤转移侵袭密切相关。Zhang等[30]研究认为β-榄香烯可能通过下调Smad3的mRNA及蛋白表达，阻碍Smad3磷酸化，进而终止转化生长因子-β1（TGF-β1）信号通路，下调核转录因SNAI1、SNAI2、TWIST、SIP1的表达，抑制人乳腺癌细胞系MCF-7的上皮间质转化。李学农等[31]在研究β-榄香烯对人肝癌细胞侵袭转移及相关机制的实验时发现随β-榄香烯浓度增大，细胞黏附能力降低，同时侵袭及迁移细胞数目明显减少，β-榄香烯可通过减少基质金属蛋白酶-2（MMP-2）及MMP-9蛋白的表达来有效抑制人肝癌细胞侵袭转移能力。Zhang等[32]研究显示β-榄香烯可通过下调Ras/MAPK信号通路，上调雌激素受体α（ER）表达，随着ERα表达增多，锌指转录因子Snail表达下降，进而下调钙黏蛋白E-cadherin的表达，抑制耐三苯氧胺细胞系人乳腺癌MCF-7/TA细胞的迁移和侵袭。

2.2.4  抑制血管形成  在当今肿瘤治疗的新靶点研究中，寻找抑制肿瘤血管生成的药物已成为一种研究趋势，且由于此类药物不产生耐药性，成为治疗肿瘤的理想药物。研究表明β-榄香烯具有抑制血管生成的作用，其机制与抑制血管内皮细胞增殖、抑制VEGF和bFGF的表达以及有效防止血管基底膜的降解等有关[33]。此外，Yan等[34]研究表明β-榄香烯可以恶性胶质瘤干细胞样细胞中的Notch-1为作用靶点抑制肿瘤血管生成。孟晓[35]研究发现β-榄香烯可阻断内皮祖细胞（EPC）分化过程中Notch信号通路，从而抑制EPC参与肿瘤血管的生成。有研究发现β-榄香烯注射液抑制Lewis肺癌小鼠移植瘤血管生成，一方面通过抑制VEGF的分泌，抑制Lewis肺癌小鼠移植瘤血管生成，另一方面通过抑制VEGF的受体VEGF12在Lewis肺癌小鼠移植瘤中血管内皮细胞的表达，进而阻断或降低VEGF与其受体的相互作用[35]。Chen等[36]得出相同的结论，β-榄香烯可能是一种潜在的抗血管生成剂，能够通过抑制VEGF介导的血管生成显着抑制黑素瘤的生长和转移。

2.2.5  调节机体免疫功能

β-榄香烯还能有效调节机体的免疫功能发挥抗肿瘤作用。其调节免疫功能主要包括：诱导细胞免疫应答（包括提高T淋巴细胞转化率及生成率、增强自然杀伤细胞活性、激活巨噬细胞杀瘤活性、联合树突状细胞疫苗激发机体免疫应答），介导体液免疫应答，调节细胞因子如白细胞介素（IL）、干扰素（IFN）和肿瘤坏死因子（TNF）的含量，增强肿瘤细胞免疫原性，促进红细胞免疫功能等多条免疫效应。通过这些途径来改善和提高机体免疫功能，对机体免疫系统产生保护和促进作用，使得该药有可能成为一种独特的新型抗肿瘤药物[37]。

与β-榄香烯发挥抗肿瘤作用的通路及靶标见表2。

表2 β-榄香烯相关作用靶点

3. β-榄香烯的新型给药系统

为了克服β-榄香烯非水溶性、稳定性差、生物利用度低等缺点，β-榄香烯传递系统的发展也随着新辅料、新技术的产生取得了显着的进步，越来越多的β-榄香烯制剂可望满足临床治疗中的各种需要。目前临床上多采用β-榄香烯的注射剂、冻干粉、气雾剂等作为常用剂型，但现有制剂存在药物用量较多、不良反应较大的特点，尤其是注射剂在使用时刺激血管，给病人造成不便[38]，因此研究β-榄香烯的新型给药系统具有十分重要的科学意义。目前，以β-榄香烯载药的新型给药系统大致分为4类，分别是脂质体（liposome）、固体脂质纳米粒（solid lipid nanoparticles）、微乳（microemulsion）、微囊（microcapsule）。

3.1  脂质体

脂质体系指将药物包封于类脂质双分子层内而形成的微型囊泡，也有人称其为类脂小球或液晶微囊[39]，可包封水溶性和脂溶性药物。脂质体具有高度的靶向性、可延长药物在体内的半衰期、显着提高药物治疗指数、降低药物的毒副作用、减少血管的刺激性等特点，使其成为药物载体的最佳选择之一。

目前研究中β-榄香烯脂质体的制备方法很多，以薄膜水化（TFH）、逆相蒸发（REV）和REV结合高压挤压法等方法最为普遍。有研究认为，口服β-榄香烯脂质体治疗消化道肿瘤时，会因胃肠道环境复杂而被破坏失活，可采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）作为脂质体立体保护剂，增加体内滞留时间、阻止药物的渗漏[40]。更重要的是，β-榄香烯制备成脂质体制剂不但能减少用药量和不良反应，还能改变药物在体内器官的分布，选择性治疗多种癌症[41]。

3.2  固体脂质纳米粒

固体脂质纳米粒是近年发展起来的新一代亚微粒给药系统，为固态天然或合成的类脂，如卵磷脂、三酰甘油等为载体将药物包裹于类脂核中制成粒径为50——1 000 nm的固体给药系统。根据药物和固体脂质的相互作用力，可分成固溶体性、脂质核心型以及药物核心型3种结构形式，在不同的情况下，这3种形式的应用效果也存在一定的差异。

研究表明叶酸受体靶向的β-榄香烯固体脂质纳米粒制剂（FA-PEG-SLN）能够在血浆中较长时间循环，在主要器官中的浓度较高且消除速度较慢，有进一步研究的价值[42]。王艳芝等[43]建立了β-榄香烯在固体脂质纳米粒中的气相色谱测定方法，可简单、准确地测定β-榄香烯在固体脂质纳米粒中的含量。王艳芝等[44]以包封率为指标，采用正交均匀设计法优化了β-榄香烯固体脂质纳米粒的制备工艺。Wang等[45]制备和表征了β-榄香烯的固体脂质纳米粒，并研究了其在体内的分布，结果表明将β-榄香烯制备成固体脂质纳米粒给药系统后，与β-榄香烯乳相比，能有效提高其在肝脏组织的分布，抗肝癌的效果显着。有研究者发现，β-榄香烯制备成固体脂质纳米粒，不仅能减少用药量，降低刺激性和不良反应，还能改变药物在体内器官的分布，选择性治疗癌症，而且便于保存和使用[46]。但是该给药系统制备工艺较为复杂，不易于大规模生产，有效的剂型优化研究仍需加强。

3.3  微乳

自微乳释药系统（self-microemulsifying drug de-livery system，SMEDDS）是由油、表面活性剂和助表面活性剂或少量水组成，将药物包裹在油滴中，口服后遇体液在胃肠蠕动下自发分散形成O/W型微乳[47]。

刘星言等[48]将榄香烯药物直接作为油相，聚山梨酯80作为表面活性剂，乙醇、丙二醇、甘油作为助表面活性剂，采用超声法制备成榄香烯微乳，其β-榄香烯质量浓度为（8.273±0.018）g/L，平均包封率为（99.81±0.24）%，经该方法制备的榄香烯微乳粒径小、分布窄、呈弱酸性、黏度低、表面张力较低、体系稳定性好，适用于口服给药。胡婵娟等[49]用1,2-油酞基磷脂酞乙醇胺-聚乙二醇-叶酸（FA-pEGZ000-DopE）制备叶酸受体介导的β-榄香烯主动靶向微乳（FRTME），优化了微乳的最优处方，得到粒度分布均匀、稳定性能好、具缓释能力，且能有效降低β-榄香烯对人体的毒副作用，达到安全用药的目的。Hu等[50]制备并表征了β-榄香烯的微乳，结果表明该给药系统能够在体内稳定释放，有效减少药物与胃肠道直接接触或水解而产生的刺激作用，为提高患者顺应性提供了可能性。可见，研制β-榄香烯微乳使其存在于细小乳滴中，能够快速分布于胃肠道，大大提高其溶解度以及生物利用度，但更为深入的研究有待丰富。

3.4  微囊

微囊是利用天然或合成的高分子材料（统称为囊材）作为囊膜壁壳，将固态或液态药物包裹成的直径几十微米至上千微米的微型胶囊，其可以掩盖药物的不良气味及口味，提高药物的稳定性，减少药物对胃的刺激；在特定pH值、酶等的作用下，活性成分在动物体内缓释、控释或靶向释放，让活性成分发挥最佳的效能，从而形成缓控释制剂和靶向制剂。李胜等[51]采用乳化-内部凝胶化技术制备了β-榄香烯的海藻酸钙凝胶微球，然后与壳聚糖反应制得β-榄香烯海藻酸钙-壳聚糖微囊，结果经激光共聚焦扫描显微镜和激光粒度仪观测所得其微囊的球形度好、膜层均匀，粒径呈正态分布，体外释放曲线符合Higuchi方程。目前关于β-榄香烯微囊化缓释载体的研究还不是很多，但是该剂型有望解决β-榄香烯在肿瘤治疗上的靶向性不足，提高其生物利用度。

4. 不良反应

β-榄香烯来源于温郁金挥发油。温郁金味辛，性苦、寒，归肝、心、肺经，其功能具有行气化瘀、清心解郁、利胆退黄，用于热病神昏、癫痫发狂、黄疸尿赤。查阅古籍后发现，该药不宜大量使用，用量偏大易损伤正气[52]。

β-榄香烯的注射液、乳注射液、口服乳、冻干粉针以及气雾剂已在临床上使用，然而现有的制剂在临床应用中易出现许多不良反应。2011年9月30日，β-榄香烯注射液获得了国家食品药品监督管理总局（SFDA）的批准文号，目前处于IV期临床药物不良反应监测期。临床观察发现，β-榄香烯注射液在使用过程中会发生静脉炎、发热、局部疼痛、诱发出血等不良反应[53]。王应军等[54]探讨了β-榄香烯注射液不良反应的一般规律和特点，结果发现，37例不良反应事件中，男、女患者分别占64.9%和35.1%，老年患者发生不良反应的比例较高，且大多发生在首次用药及用药30 min内，主要以皮肤及其附件损害（34.8%）为主，其次是呼吸（21.7%）、心血管系统（18.8%）。文献报道[55]β-榄香烯注射液新的不良反应临床表现主要为面色潮红、憋气、口唇发绀、呼吸困难、意识模糊等症状，其次为寒颤、心悸、头晕、面色苍白、头痛、局部麻木感等症状，不良反应的发生均较快，10 min内发生90.9%，可能与该药的刺激性、浓度、乳化处理和所选择溶媒等有关。β-榄香烯口服乳在服用时可能有消化道反应，如恶心、呕吐、腹泻等，偶有食欲减退、色素下降、白细胞减少等，但是其不良反应多为轻度，不影响治疗效果。

结语

β-榄香烯作为从中药中提取分离的活性抗癌单体，在抗肿瘤方面表现出了很大的应用前景。为了更好地应用于临床，深入的机制及成分研究是促进其不断发展的重要途径。本文系统综述了β-榄香烯的衍生物、药理作用机制以及新型给药系统的相关研究，展示了近年来β-榄香烯在抗肿瘤方面的研究进展。

通过对β-榄香烯作用机制进行研究，能够确证关键的作用靶标，为科学合理地使用β-榄香烯治疗肿瘤提供依据。此外，根据药物设计原理合成一系列榄香烯衍生物，可以克服β-榄香烯水溶性较差等缺点来提高其抗癌活性，减少毒性及其副作用。研究和设计β-榄香烯的新型给药系统能够解决其稳定性差、刺激性较大、疗效和剂量等方面的限制问题，能够使β-榄香烯更好地适应临床的需要，避免不良反应的发生。目前，关于β-榄香烯的深入研究越来越多，这不仅为抗肿瘤药物的研究提供了科学依据，也为肿瘤的治疗提供了有效手段。

参考文献（略）

资料来源：麻杰，陈娟，赵冰洁，姜子瑜，封亮，贾晓斌. 抗癌药物β-榄香烯及其衍生物的研究进展[J]. 中草药，2018, 49（5）：1184-1191.