综述：南美洲药用植物作为抗胶质母细胞瘤药物的来源：体外证据与细胞死亡机制的系统综述

《Revista Brasileira de Farmacognosia》：South American Medicinal Plants as Sources of Antiglioblastoma Agents: a Systematic Review of In Vitro Evidence and Cell Death Mechanisms

　　**摘要**
胶质母细胞瘤是成人中最常见且最具侵袭性的原发性恶性肿瘤，尽管标准治疗策略有所进展，但患者的预后仍然不佳。胶质母细胞瘤治疗中的一个主要挑战是肿瘤对治疗的明显耐药性，这种耐药性是由广泛的细胞异质性、快速适应以及多种生存路径的激活所驱动的。这些限制促使人们越来越关注替代和补充方法，包括研究具有细胞毒性潜力的植物化合物。根据PRISMA 2020指南，使用预定义的关键词在六个学术数据库中进行了系统搜索，搜索截止时间为2024年8月。初步搜索共检索到1,122条记录，经过筛选和资格评估后，有59项研究符合纳入标准。本综述重点关注评估南美药用植物提取物和分离化合物对胶质母细胞瘤细胞系细胞毒性作用的体外研究。纳入的研究在植物种类和部位、提取方法、胶质母细胞瘤细胞系、处理浓度和暴露时间以及结果测量方面存在显著的方法学差异。尽管存在这些差异，许多植物衍生化合物仍表现出抗胶质母细胞瘤活性，通过多种机制（包括凋亡、自噬、坏死和焦亡）降低细胞活力并诱导细胞死亡。总体而言，研究结果突显了南美药用植物作为具有抗胶质母细胞瘤活性的生物活性化合物的丰富来源。虽然证据仅限于体外系统，但这些结果为进一步的机制研究、标准化实验方法以及体内研究提供了依据，以评估生物利用度、安全性和治疗相关性，从而支持开发新型胶质母细胞瘤治疗策略。

**引言**
胶质母细胞瘤目前被世界卫生组织归类为IDH野生型的胶质母细胞瘤，是成人中最常见且最具侵袭性的原发性恶性肿瘤，全球年发病率估计为每10万人中有3.2例（Ostrom等人，2019年）。尽管诊断工具和治疗策略取得了进展，患者的预后仍然很差。标准治疗包括最大安全范围的手术切除，随后进行放疗和替莫唑胺化疗，但中位生存期仅约为15个月（Cui等人，2023年）。这种不良预后反映了胶质母细胞瘤的高度侵袭性生长，以及其显著的基因组和表型异质性和对治疗的固有耐药性（Cajal等人，2020年）。胶质母细胞瘤对治疗的耐药性是由一系列相互关联的机制驱动的，这些机制包括增强的DNA修复能力（特别是通过O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶的过表达和不匹配修复途径的缺陷），以及关键信号传导级联（如PI3K/AKT/mTOR）的失调、代谢重编程以及对缺氧微环境的适应（Quail和Joyce，2013年；Wu等人，2021年）。此外，胶质瘤起始细胞是一类具有干细胞特性的肿瘤细胞亚群，在肿瘤复发和治疗失败中起关键作用。这些细胞通过自我更新、表观遗传可塑性和提高的DNA修复效率以及ATP结合盒转运蛋白的表达来促进耐药性（Prager等人，2020年）。这些因素共同大大限制了当前治疗策略的长期有效性。

**方法**
本次系统综述遵循了《系统综述和荟萃分析优选报告项目（PRISMA）2020》指南进行。未对综述方案进行注册。

**纳入标准**
纳入了2000年以后发表的、评估南美植物提取物或分离化合物对胶质母细胞瘤细胞系细胞毒性作用的研究。为了确保方法学的一致性，仅考虑使用了MTT检测方法进行细胞活力评估的研究。排除了使用动物模型、非胶质母细胞瘤细胞系、非南美植物、单独使用化疗药物、综述文章、会议摘要、无全文可获取的研究，或研究结果不仅仅是细胞活力的研究。

**信息来源和搜索策略**
2024年7月至8月期间，在PubMed、Scopus、Web of Science、ScienceDirect、BIREME、SciELO和Google Scholar六个学术数据库中进行了系统文献搜索。搜索词包括“胶质母细胞瘤”、“南美植物”和“巴西植物”的组合，并使用了布尔运算符。还审查了纳入研究的参考文献列表以识别其他相关出版物。

**研究选择和数据提取**
研究筛选和数据提取使用Google Sheets完成。标题和摘要由一位审稿人（IMK）进行审查，15%的排除记录由另一位审稿人（AGS）独立审查。全文资格评估采用了相同的方法。数据提取由IMK完成，50%的纳入研究由AGS独立提取以进行验证。如有分歧，由第三位审稿人（RIMR）进行裁决。

**数据项目**
提取的数据包括植物种类、使用的植物部位、提取物类型、胶质母细胞瘤细胞系、物种来源（人或小鼠）、发表年份、处理浓度、暴露时间和MTT检测结果。

**偏倚风险评估**
由于缺乏用于评估体外研究偏倚风险的经过验证的工具，因此进行了定性评估，重点关注报告的完整性、实验设计的清晰度和结果报告的透明度。

**数据合成**
由于实验设计存在显著异质性，未进行荟萃分析。相反，使用描述性统计量来总结研究结果。根据使用的细胞系数量（单一 vs. 多个）和处理时间（24小时、48小时或72小时，或其组合）对研究进行了分层。

**结果**
通过对六个数据库的文献搜索，共识别出1,122条记录，其中46条重复记录被剔除。剩余的1,076项研究经过标题和摘要筛选，剔除263篇关注其他类型癌症或评估非南美植物种类的文章。随后，对813项研究进行了全文资格评估，其中754项被剔除。绝大多数被剔除的研究是综述文章（n=495篇），其次是仅评估传统化疗药物在胶质母细胞瘤细胞系中的研究（n=120篇）（图S1）。最终，59项研究符合纳入标准并被纳入最终分析。

在纳入的研究中，40项（67.8%）发表于2020年或之前。这些研究共调查了属于28个植物科的68种不同植物。豆科植物频次最高，占评估种类的19.1%。粗提物或乙醇提取物是最常见的测试形式，占所有提取物的28.2%。大多数研究（83.1%）评估了一种提取物或单一化合物，而16.9%评估了多种提取物或化合物。叶子是最常用的植物部位，占研究数量的45.6%。关于实验模型，74.6%的研究使用了单一细胞系，而25.4%使用了两种或更多细胞系（表1）。

**细胞系特征**
在纳入的研究中，共报告了79个实验细胞系实例，相当于19个不同的细胞系。其中17个人类来源的细胞系，2个来自大鼠。人类细胞系占研究数量的79.7%。在非肿瘤或对照细胞系中，正常肺细胞系GM7492A被用于两项研究，正常人星形胶质细胞（NHA）和儿童II级弥漫性星形胶质瘤（RES259）细胞系各被用于一项研究。最常使用的胶质母细胞瘤细胞系通常是C6（18.98%）、U251（17.72%）、U87MG（16.45%）和SF-295（13.92%），这反映了它们在临床前胶质母细胞瘤研究中的广泛使用。

**治疗持续时间和细胞活力方法**
尽管大多数研究（88.1%）使用单一暴露期，但治疗持续时间有所不同。其中22项研究（37.2%）使用72小时暴露，18项研究（30.5%）使用24小时暴露，12项研究（20.3%）使用48小时暴露。只有少数研究（11.7%）评估了多个暴露时间。
半数抑制浓度（IC50）是最常用的细胞活力测量指标，在89.8%的研究中出现。其他指标（如GI50和EC50）分别在两项研究中被报道，另有两项研究未指定使用的活力指标（表2）。IC50值在四个最常用细胞系中的不对称分布可能反映了植物衍生生物活性化合物的差异以及实验条件的变异性，包括暴露时间和提取物组成（图1）。

**治疗敏感性**
通过IC50测量的治疗敏感性在不同暴露时间下的四个最常用细胞系中进行了分析。此处总结的IC50值适用于在纳入研究中超过10次测量的细胞系。数据以中位数（IQR 25th–75th percentile）呈现。对于C6细胞系，IC50值在24小时时为20.83 μg/ml（IQR 2.40–74.25 μg/ml，n=12），在48小时时为53.01 μg/ml（IQR 25.39–152.5 μg/ml，n=10），在72小时时为180 μg/ml（IQR 55.15–1189 μg/ml，n=5）。对于U251细胞系，相应的值分别为8.06 μg/ml（IQR 7.0–30.53 μg/ml，n=3），31.63 μg/ml（IQR 24.72–52.80 μg/ml，n=8），和28.90 μg/ml（IQR 27.29–58.50 μg/ml，n=5）。U87细胞系在相同时间点的IC50值分别为30 μg/ml（IQR 5.16–257 μg/ml，n=9），66.07 μg/ml（IQR 24.95–770.3 μg/ml，n=4），和55.12 μg/ml（IQR 45.50–220 μg/ml，n=3）。SF-295细胞系在24小时、48小时和72小时时的IC50值分别为26.21 μg/ml（IQR 18.23–40.82 μg/ml，n=3），16.70 μg/ml（IQR 16.70–16.70 μg/ml，n=1），和21.89 μg/ml（IQR 16.48–39.46 μg/ml，n=12）。

**研究中使用的植物**
59项纳入的研究共调查了分布于30个植物科的68种植物。豆科植物数量最多，占13种（19.1%）。菊科贡献了6种植物，桃金娘科贡献了4种植物，而番荔枝科、金虎尾科、Combretaceae科和Melastomataceae科各贡献了3种植物。山龙眼科（Bignoniaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）、唇形科（Lamiaceae）、樟科（Lauraceae）、桑科（Moraceae）、茄科（Solanaceae）、马鞭草科（Verbenaceae）和冬青科（Winteraceae）每个科都贡献了两种物种，而其余的科——包括漆树科（Anacardiaceae）、南洋杉科（Araucariaceae）、班吉亚科（Bangiaceae）、十字花科（Brassicaceae）、橄榄科（Burseraceae）、Capsaraceae、杜鹃花科（Ericaceae）、Icacinaceae、鸢尾科（Iridaceae）、楝科（Meliaceae）、报春花科（Primulaceae）、茜草科（Rubiaceae）、荨麻科（Urticaceae）和姜科（Zingiberaceae）——每个科只代表了一个物种（表S1）。

**研究中使用的化合物**
除了 crude extracts（粗提物）外，还有28项研究评估了46种分离化合物对胶质母细胞瘤细胞系的细胞毒性作用。这些化合物涵盖了广泛的化学类别，包括醋酸生成素（acetogenins）、生物碱（alkaloids）、苯酚酮（benzophenones）、丁醇内酯（butanolides）、黄酮醇（flavanones）、黄酮类（flavonoids）、糖苷生物碱（glycoalkaloids）、糖蛋白（glycoproteins）、异戊二烯（isoprenoids，包括萜烯类和萜类）、萘醌（naphthoquinones）、新黄酮（neoflavones）、皮马兰二萜（pimarane diterpenes）和生育三烯酚（tocotrienols）（表S2）。在这些类别中，黄酮类化合物是研究最广泛的，占所研究化合物的44.4%。

### 醋酸生成素（Acetogenins）
番荔枝科（Annonaceae）的醋酸生成素是一类主要存在于番荔枝科植物中的生物活性次级代谢产物。这些化合物通过聚酮途径合成，其结构特征是含有末端γ-内酯环的长链脂肪酸衍生物。自1982年首次分离出uvaricin以来，已在番荔枝科的16个属中鉴定出许多醋酸生成素，其中大部分来自植物种子（Tempesta et al. 1982）。由于它们能够抑制线粒体复合物I，醋酸生成素表现出强烈的细胞毒性和抗肿瘤活性，通常对癌细胞具有选择性毒性，这使其治疗潜力受到持续关注（Neske et al. 2020）。在胶质母细胞瘤的研究中，Sousa等人（2023）从Annona coriacea Mart.中分离出了四种醋酸生成素，这些化合物显著降低了胶质母细胞瘤细胞的活力。机制分析表明，这些化合物主要通过坏死凋亡（necroptosis）促进细胞死亡，表现为受体相互作用蛋白激酶RIP-1和RIP-3以及凋亡诱导因子（apoptosis-inducing factor）的表达增加，而未激活裂解的caspase-8。此外，治疗还与基质金属蛋白酶-2（MMP-2）活性的调节有关，这暗示其在抑制胶质母细胞瘤细胞侵袭性方面可能具有作用。

### 生物碱（Alkaloids）
生物碱是一类结构多样的含氮次级代谢产物，主要来源于氨基酸，在植物界中广泛分布，其在防御和生长调节中发挥作用。根据其化学结构，生物碱包括多种亚类，如吲哚类（indole）、异喹啉类（isoquinoline）、吡啶类（pyridine）、吡咯烷类（pyrrolidine）、甾体类（steroidal）、二萜类（diterpenoid）、咪唑类（imidazole）和嘌呤类（purine alkaloids）（Heinrich et al. 2021）。由于它们的物理化学性质，许多生物碱容易与生物膜相互作用，从而展现出广泛的生物活性。尽管生物碱因其治疗应用而广为人知，但它们也可能表现出毒性作用，包括神经毒性、肝毒性、肾毒性和细胞毒性。生物碱约占已知植物次级代谢产物的20%，存在于近五分之一的植物物种中。一些临床上重要的药物，如吗啡（morphine）、士的宁（strychnine）和尼古丁（nicotine），正是这一化合物类的代表（Srivastava and Srivastava 2013）。随着天然产物研究的持续进行，已鉴定出越来越多的生物碱，根据《天然产物词典》（Dictionary of Natural Products）的数据，截至2020年10月已有27,683种生物碱被记录，其中近1,000种是在2014年至2020年间新描述或重新研究的化合物（Atanasov et al. 2021）。在胶质母细胞瘤的研究中，相对较少的生物碱得到了评估。Guaratini等人（2014）使用生物模拟反应从Erythrina verna Vell.（豆科）中分离出了erythraline（1），并评估了其对白血病、胶质母细胞瘤和卵巢癌细胞系的细胞毒性。Erythraline仅对SF-295胶质母细胞瘤细胞系和其他测试的癌细胞模型表现出微弱的细胞毒性作用。相比之下，1-deoxynojirimycin（2）显著降低了A172胶质母细胞瘤细胞的活力，诱导了细胞凋亡并抑制了细胞迁移。这些作用与活性氧（ROS）产生的减少有关，表明其在调节胶质母细胞瘤细胞中的氧化应激相关途径方面可能发挥作用。

### 苯酚酮（Benzophenones）
苯酚酮是一类由III型聚酮合酶（type III polyketide synthases）合成的植物次级代谢产物，这类酶包括查尔酮合酶（chalcone）、联苯合酶（biphenyl）和茚三酮合酶（stilbene synthases）。据认为，这些酶起源于被子植物多样化之前的基因重复事件（Eyong et al. 2013）。苯酚酮合酶催化从苯甲酰-CoA和丙二酰-CoA单位形成2,4,6-三羟基苯酚酮，后者是更复杂结构苯酚酮的关键前体。随后的预聚化反应生成多聚戊二烯基苯酚酮，这类化合物常见于Clusia等属中。根据结构特征，苯酚酮被分为简单苯酚酮和多聚戊二烯基衍生物，后者常形成具有增强生物活性的笼状结构（Ferraz et al. 2019）。据报道，苯酚酮具有多种生物活性，包括抗肿瘤活性（Díaz-Carballo et al. 2012; Maciel-Rezende et al. 2013; Pailee et al. 2018）。在胶质母细胞瘤模型中，Ferraz等人（2019）报告从Clusia burle-marxii Bittrich（Clusiaceae）中分离出的多聚戊二烯基苯酚酮对GL-15胶质母细胞瘤细胞具有细胞毒性作用。具体来说，burlemarxione A甲基衍生物（3）和sampsonine N（4）显示出强烈的体外细胞毒性作用；然而，该研究中未探究细胞死亡的具体机制。

### 丁醇内酯和丁烯内酯（Butanolides and Butenolides）
丁醇内酯和丁烯内酯是含有四碳杂环内酯环的植物次级代谢产物。从结构上看，这些化合物包括γ-取代、双取代和三取代的丁内酯以及相关的丁醇内酯衍生物。γ-取代的丁内酯主要从番荔枝科（Annonaceae）的物种中分离出来，并被认为具有抗菌、抗肿瘤和杀虫活性（Bermejo et al. 2005）。其他亚类，如双取代和三取代的丁内酯，存在于多种生物来源中，表现出多种生物效应，包括抗菌活性（Ugurchieva and Veselovsky 2009）。α,γ-双取代的丁烯内酯主要从番荔枝科（Annonaceae）的物种中分离出来（Ugurchieva and Veselovsky 2009）。在胶质母细胞瘤模型中，Reis等人（2019）从Persea fulva L.E.Kopp（樟科）中分离出四种丁醇内酯——majoranolide（6）、majoranolide B（7）、majorenolide（8）和majorynolide（9），这些化合物对C6大鼠胶质母细胞瘤细胞表现出抗增殖活性。然而，该研究中未探究导致这种效果的具体机制。

### 黄酮醇（Flavanones）
黄酮醇，也称为二氢黄酮醇（dihydroflavanones），是黄酮类中的一个重要亚类，在柑橘类水果中广泛分布，每个物种都具有独特的化学特征。除了柑橘植物外，黄酮醇还存在于其他植物科中，如菊科（Asteraceae）、茜草科（Rubiaceae）、豆科（Leguminosae）、壳斗科（Fagaceae）和棘皮动物科（Echinodermaceae）。从结构上看，黄酮醇来源于2-苯基-二氢chroman核，其特征是C2和C3之间没有双键。它们的生物活性主要归因于其抗氧化能力和清除活性氧的能力（Xue et al. 2023）。天然存在的黄酮醇通常在C2位置具有(S)-构型，这是由查尔酮前体在查尔酮异构酶（chalcone isomerase）催化下的对映选择性分子内环化形成的（Khan et al. 2014）。在胶质母细胞瘤模型中，Netto等人（2022）评估了从Miconia chamissois Naudin（Melastomataceae）中分离出的二氢黄酮醇matteucinol（10）与依托泊苷（temozolomide）在U251胶质母细胞瘤细胞中的联合效果。这种组合在体外和体内模型中对肿瘤细胞表现出选择性细胞毒性并诱导细胞凋亡。与这些发现一致，Silva等人（2019）证明matteucinol（10）通过内在途径诱导细胞凋亡，并显著降低胶质母细胞瘤细胞的迁移和克隆形成能力。

### 黄酮类（Flavonoids）
黄酮类是研究最广泛的植物多酚类之一，迄今为止已鉴定出超过10,000种化合物。它们具有共同的黄酮骨架，由两个芳香环（A和B）通过一个杂环吡喃环（C）连接而成。这一类化合物的结构多样性源于B环连接到C环的方式以及特定位置是否存在羟基，从而形成了不同的亚类，如黄酮（flavones）、黄酮醇（flavonols）、异黄酮醇（isoflavonoids）和新黄酮类（neoflavonoids）（Khan et al. 2014）。黄酮类广泛存在于水果、蔬菜、草药、种子和花卉中，以其多样的药理活性而闻名，包括抗增殖、抗病毒、抗菌、抗炎和神经保护作用（Ullah et al. 2020）。几种来自南美植物的黄酮类显示出抗胶质母细胞瘤活性。Bispo da Silva等人（2020）报告 rutin显著降低了C6和U251胶质母细胞瘤细胞的增殖和迁移。此外，rutin通过降低一氧化氮合酶2（NOS2）和前列腺素环氧合酶2（PTGS2）的mRNA表达，并增加促炎细胞因子IL-1β、IL-6和IL-18的表达，调节小胶质细胞的炎症反应。类似地，另一项研究表明rutin（11）和槲皮素（12）降低了GL-15胶质瘤细胞的活力、线粒体代谢和MMP-2的表达和活性，同时改变了细胞外基质成分，包括纤维连接蛋白和层粘连蛋白的表达（Santos et al. 2015）。从Friderica platyphylla（Cham.）L.G.Lohmann（山龙眼科）中分离出的其他黄酮类也显示出抗增殖作用。De Lima等人（2022）证明brachydins E（13）和F（14）这种不常见的二聚黄酮类抑制了U251胶质母细胞瘤细胞的增殖。Franco等人（2021）进一步报告luteolin（15）通过涉及线粒体膜去极化、ERK磷酸化、caspase-9和PARP切割以及DNA损伤（通过H2AX磷酸化指示）的机制减少了细胞增殖和迁移并诱导了U251细胞的凋亡。

### 其他相关化合物
- **7-epiclusianone（5）**是一种从巴西原生植物Garcinia brasiliensis Mart.（Clusiaceae）的外果皮中分离出的四聚戊二烯基苯酚酮，据报道具有抗原生动物、抗菌、抗过敏、镇痛和抗炎作用（Neves et al. 2007; Murata et al. 2010; Pereira et al. 2010; Santa-Cecília et al. 2011），但其抗增殖特性研究较少。Sales等人（2015）证明7-epiclusianone通过诱导细胞凋亡显著降低了胶质母细胞瘤细胞的活力，表现为caspase-3活性的增加。值得注意的是，即使在化合物撤除后，这种处理也导致了细胞形成能力的持续降低，表明其具有长期的抗增殖效果。
- **Butanolides**和**butenolides**是一类含有四碳杂环内酯环的植物次级代谢产物。从结构上看，这些化合物包括γ-取代、双取代和三取代的丁内酯以及相关的丁醇内酯衍生物。γ-取代的丁内酯主要从番荔枝科（Annonaceae）的物种中分离出来，并被报道具有抗菌、抗肿瘤和杀虫活性（Bermejo et al. 2005）。其他亚类，如双取代和三取代的丁内酯，存在于多种生物来源中，表现出多种生物效应，包括抗菌活性（Ugurchieva and Veselovsky 2009）。
- **Reis等人（2019）从Persea fulva L.E.Kopp（樟科）中分离出四种丁醇内酯——majoranolide（6）、majoranolide B（7）、majorenolide（8）和majorynolide（9），这些化合物对C6大鼠胶质母细胞瘤细胞表现出抗增殖活性。然而，该研究中未探究导致这种效果的具体机制。
- **Flavanones**在柑橘类水果中广泛分布，每个物种都具有独特的化学特性。除了柑橘植物外，黄酮醇还存在于其他植物科中，如菊科（Asteraceae）、茜草科（Rubiaceae）、豆科（Leguminosae）、壳斗科（Fagaceae）和棘皮动物科（Echinodermaceae）。从结构上看，黄酮醇来源于2-苯基-二氢chroman核，其特征是C2和C3之间没有双键。它们的生物活性主要归因于其抗氧化能力和清除活性氧的能力（Xue et al. 2023）。天然存在的黄酮醇通常在C2位置具有(S)-构型，这是由查尔酮前体在查尔酮异构酶（chalcone isomerase）催化下的对映选择性分子内环化形成的（Khan et al. 2014）。在胶质母细胞瘤模型中，Netto等人（2022）评估了从Miconia chamissois Naudin（Melastomataceae）中分离出的二羟黄酮matteucinol（10）与依托泊苷（temozolomide）在U251胶质母细胞瘤细胞中的联合效果。这种组合在体外和体内模型中对肿瘤细胞表现出选择性细胞毒性并诱导细胞凋亡。与这些发现一致，Silva等人（2019）证明matteucinol（10）通过内在途径诱导细胞凋亡，并显著降低了胶质母细胞瘤细胞的迁移和克隆形成能力。
- **糖苷生物碱（Glycoalkaloids）**主要存在于茄属（Solanum）的植物中。在这些化合物中，α-solasonine（25）和α-solamargine（26）在几种恶性肿瘤的临床前模型中表现出显著的细胞毒性，包括白血病、肝癌和基底细胞癌（Gürbüz et al. 2018）。除了抗增殖特性外，糖苷生物碱还被报道具有抗寄生虫活性（Lezama-Dávila et al. 2016）。然而，尽管具有治疗潜力，糖苷生物碱可能对人体具有毒性，报告的致死剂量在3–5 mg/kg体重之间（Gürbüz et al. 2018），这强调了剂量控制和仔细药理学评估的重要性。在胶质母细胞瘤模型中，Munari等人（2014）报告从Solanum lycocarpum A.St.-Hil.（茄科）中分离出的solamargine和solasonine对M059J、U343和U251胶质母细胞瘤细胞表现出抗增殖作用。然而，该研究中未阐明细胞死亡的具体机制和涉及的信号通路。
- **糖蛋白（Glycoproteins）**是广泛存在于植物、动物、藻类和微生物中的生物分子。从结构上看，这些化合物由寡糖链通过共价键与蛋白质或肽骨架连接而成，在细胞识别、信号转导以及维持蛋白质结构和稳定性方面发挥着核心作用（Niu等人，2017年）。由于糖蛋白参与了多种生理和病理过程，因此在癌症、糖尿病、衰老以及心血管和呼吸系统疾病等研究领域受到了广泛关注（Zhang等人，2023b年）。植物来源的糖蛋白，尤其是凝集素，在临床前研究中显示出对抗胶质母细胞瘤的潜力。Wolin等人（2021年）证明，从Canavalia brasiliensis Mart. ex Benth.（豆科植物）中提取的凝集素ConBr能够诱导U87、GBM1和C6胶质母细胞瘤细胞的自噬和caspase-8依赖性细胞死亡，并调节MAPK和Akt信号通路。同样，从Dioclea violacea（Mart. ex Benth.）L.P.Queiroz & Snak（豆科植物）中提取的凝集素DVL能触发caspase-3依赖性凋亡并导致胶质母细胞瘤细胞膜损伤。DVL处理还增加了酸性囊泡的形成和LC3蛋白的切割，同时降低了线粒体膜电位，表明其诱导了自噬作用（Nascimento等人，2018年）。Cavada等人（2018年）报告称，从Canavalia bonariensis LINDL.（豆科植物）中提取的凝集素CaBo通过促进自噬和细胞死亡显著降低了C6胶质瘤细胞的存活率和迁移能力。此外，从Crataeva tapia（undersolaceae Juss.）树皮中提取的凝集素CrataBL通过诱导凋亡和坏死显著降低了细胞存活率，抑制了细胞增殖和细胞周期进展，并减少了细胞侵袭性和金属蛋白酶活性。CrataBL还调节了与间充质干细胞共培养的U87胶质母细胞瘤细胞中的细胞因子分泌和一氧化氮的产生，凸显了其对肿瘤细胞和肿瘤微环境的多种影响（Bonturi等人，2019年）。

**异戊二烯类化合物**
异戊二烯类化合物也被称为萜类化合物，是自然界中最大、结构最多样的一类天然产物，目前已鉴定出超过50,000种化合物。这些代谢物由五碳前体异戊二烯二磷酸（IPP）和二甲基烯丙基二磷酸（DMAPP）生物合成，它们的缩合生成了具有不同碳链长度的萜类化合物。由于其广泛的生物活性，异戊二烯类化合物被广泛应用于制药、香料、调味品、抗氧化剂、类固醇、色素和新兴生物燃料领域（Tippmann等人，2013年；Ye和Ai，2022年）。多项研究强调了异戊二烯类化合物在癌症研究中的重要性，尤其是在胶质母细胞瘤领域。Silva-Filho等人（2020年）报告称，从Combretum leprosum Mart.（紫茉莉科植物）中提取的包封三萜类化合物3β,6β,16β-三羟基乌普-20(29)-烯（27）对SNB19胶质母细胞瘤细胞的细胞毒性明显高于未包封的形式，表明制剂策略可能增强其抗增殖效果。另一项研究中，从Eremanthus Seidelii MacLeish & H.Schumacher（菊科植物）中提取的酯萜类化合物goyazensolide（28）和lychnofolide（29）显著降低了U87和T98G胶质母细胞瘤细胞的存活率。这种效应与细胞周期抑制剂p27^KIP1^的上调及锚定依赖性菌落形成的抑制相关，表明它们具有抗增殖和抗克隆生成活性（Izumi等人，2020年）。

**萘醌类化合物**
萘醌类化合物是一类以萘环为基础的醌类化合物，在植物、动物和微生物中广泛存在。几种天然存在的萘醌类化合物，包括lawsone、lapachol、α-lapachone、β-lapachone和juglone，已被证明具有多种生物活性，如促凋亡、抗过敏、抗病毒、抗真菌、抗血小板和细胞毒性作用（Liu等人，2019年；Rahman等人，2022年）。在胶质母细胞瘤模型中，Shinkai等人（2022年）证明，从Eleutherine plicata（鸢尾科植物）鳞茎中提取的eleutherin（30）以剂量依赖的方式诱导了细胞凋亡。这一效应伴随着Akt磷酸化的降低和端粒酶逆转录酶（TERT）mRNA表达的减少，表明它抑制了胶质母细胞瘤细胞的存活信号和端粒酶活性。

**新黄酮类化合物**
新黄酮类化合物也称为neoflavonoids，是一类基于4-苯基香豆素的黄酮类化合物，存在于多个植物科中，包括茜草科（Rubiaceae）、豆科（Leguminosae）、西番莲科（Passifloraceae）和金虎尾科（Guttiferae）（Munawar等人，2022年）。由于它们的独特结构特征，如在7位上的羟基和环状γ-吡喃酮环，新黄酮类化合物作为药物开发候选分子受到了关注。先前研究报道了它们对多种疾病的生物活性，包括利什曼病、疟疾、查加斯病和HIV-1感染（Hlibov等人，2024年）。在胶质母细胞瘤研究中，Boness等人（2021年）从Kielmeyera argentea Choisy（Calophyllaceae）中分离出三种4-烷基香豆素Mammea B/BA（31）、Mammea B/BA cyclo F（32）和ferruol A（33），发现它们处理后显著降低了U251胶质母细胞瘤细胞的存活率。然而，该研究未探讨这些化合物的细胞毒性机制。

**琵琶烷二萜类化合物**
琵琶烷二萜类化合物是由植物和真菌产生的三环二萜类化合物，由C20前体geranylgeranyl diphosphate生物合成。通过一系列环化和重排反应，这些化合物形成了特有的琵琶烷骨架。根据立体化学结构，琵琶烷二萜类化合物被分为琵琶烷、异琵琶烷、ent-pimarane和ent-isopimarane亚型。由于其多样的生物活性，近年来人们对这类化合物的兴趣日益增加（Ye和Ai，2022年）。在胶质母细胞瘤模型中，从Casimirella ampla（Miers）R.A.Howard（Icacinaceae）中分离出的annolanide（34）对SF-295胶质母细胞瘤表现出强细胞毒性，其IC50值低至2.18 μg/ml（Marques等人，2018年）。

**生育三烯酚**
生育三烯酚（T3）是维生素E家族的天然成员，主要存在于油棕、米糠和辣椒籽等植物来源中。四种异构体形式（α-、β-、γ-和δ-生育三烯酚）的区别在于chromanol环上甲基的数量和位置（Kabir等人，2017年）。这些异构体的相对含量因来源而异，米糠和油棕中含有较高水平的混合生育三烯酚，而辣椒籽富含δ-生育三烯酚。富含生育三烯酚的 fraction据报道具有细胞毒性作用，包括在临床前模型中诱导细胞凋亡和细胞周期停滞（Tham等人，2019年）。在胶质母细胞瘤研究中，从Kielmeyera coriacea Mart.（Calophyllaceae）中分离的δ-生育三烯酚（35）对SF-295胶质母细胞瘤细胞产生了显著细胞毒性效应，但具体机制未在研究中探讨。

**讨论**
胶质母细胞瘤是最具有侵袭性和最普遍的恶性胶质瘤，主要起源于星形胶质细胞，通常在无前癌变前体的情况下发生。该疾病的特点是细胞异型性显著、细胞坏死、强烈的血管生成、基因组不稳定性和对细胞死亡的强烈抵抗，所有这些因素共同导致了其较差的预后。尽管常规使用了多种化疗药物，包括替莫唑胺、卡莫司汀、洛穆司汀和贝伐单抗，但临床效果仍有限，并且常常伴有显著的毒性。这些局限性促使人们寻找补充或替代策略，包括探索具有抗胶质母细胞瘤潜力的药用植物作为生物活性化合物的来源。植物来源的产品含有化学成分多样的代谢物，可能对肿瘤细胞和非肿瘤细胞产生不同的影响，从而实现选择性的细胞毒性。历史上，天然产物及其衍生物已被用于治疗多种疾病，包括代谢紊乱、炎症性疾病和癌症，并在临床前模型中显示出抗氧化、抗炎、抗病毒、免疫调节和促凋亡作用（Yusuf等人，2020年）。姜黄素是一种从姜黄（Curcuma longa L. Zingiberaceae）中提取的多酚化合物，因其抗癌和抗炎特性而被广泛研究。研究表明，姜黄素可通过下调AP-1、uPA、LOX、TNF、MMP-9和COX-2等促肿瘤因子并上调肿瘤抑制剂p53来抑制HPV相关的口腔和宫颈癌（Yusuf等人，2020年；Kabir等人，2021年）。虽然一些南美植物也表现出抗肿瘤活性，但其作用机制、可重复性和转化应用尚不完全清楚。因此，本综述旨在系统评估在南美胶质母细胞瘤细胞系中测试的南美药用植物，探讨其治疗潜力、方法学局限性和未来的研究方向。本综述共识别出59项评估南美植物提取物或化合物对胶质母细胞瘤细胞系细胞毒性的研究。基于预设标准，排除了1000多项研究，包括缺乏细胞存活率测定、仅使用化疗药物、非南美植物来源、全文不可获取或被归类为综述或会议摘要的研究。值得注意的是，大多数植物或分离化合物仅在一个细胞系或不同模型中进行了评估，限制了研究的可重复性。Miconia chamissois是一个罕见的例外，它在两个独立的研究中分别在U251细胞中进行了测试（Silva等人，2020a；Netto等人，2022年）。这种缺乏重复性强调了在进行有意义的转化结论之前需要标准化实验设计和验证性研究的重要性。

有效治疗胶质母细胞瘤的一个主要障碍是将药物递送到肿瘤部位。由于血脑屏障的限制作用，许多化合物无法在大脑中达到治疗浓度。血脑屏障是一种高度选择性的半透性界面，主要由紧密连接的微血管内皮细胞构成，并由神经血管单元支持，包括周细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞和基底膜（Banks和Erickson，2010年；Daneman和Prat，2015年；Bagchi等人，2019年；Kadry等人，2020年；Dotiwala等人，2023年）。这种复杂的结构在维持中枢神经系统稳态的同时限制了潜在有害物质的进入（Wu等人，2021年）。血脑屏障的通透性受分子大小、亲脂性、极性、氢键能力及与膜转运蛋白的相互作用的影响（Hitchcock和Pennington，2006年；Ghose等人，2012年）。虽然小而亲脂的分子可以通过被动扩散穿过屏障，但许多化合物需要辅助或受体介导的转运，而外排泵（如ATP结合盒转运蛋白）进一步限制了药物在脑内的积累（Begley等人，2004年；Choudhari等人，2021年）。这些因素大大增加了药物递送的复杂性，导致胶质母细胞瘤实验疗法的高失败率（Zheng等人，2003年；Hersh等人，2016年；Yalamarty等人，2023年）。重要的是，本综述中的所有研究均为体外研究，因此无法评估血脑屏障的穿透性、药代动力学或体内疗效，未来研究需要使用动物模型。大多数研究评估的植物提取物或分离化合物浓度较低，仅有四项研究的浓度超过500 μg/ml（Alves等人，2020年；Koc等人，2021年；Zimmer等人，2021年；Dornelles等人，2022年）。美国国家癌症研究所建议将IC50阈值设为<30 μg/ml作为粗提取物具有潜在细胞毒性的指标（Silva等人，2020a，b）。然而，IC50值需谨慎解读，因为它们会因细胞系、暴露时间和实验条件而异。一些研究报道的IC50值超过了这一阈值。例如，来自Araucaria angustifolia、Achyrocline satureioides（Bertol.）Kuntze（紫衫科）、Lepidium meyenii Walp.（十字花科）、Baccharis uncinella DC.（菊科）和Dittrichia graveolens（L.）Greuter（菊科）的提取物在C6、U87和U373细胞系中的IC50值从中等到非常高不等（Monks等人，2002年；Souza等人，2018年；Alves等人，2020年）。相反，其他研究报道某些化合物或提取物的IC50值低于30 μg/ml（Hughes等人，2005年；De Mesquita等人，2011年；Ferreira等人，2011年；Lobo等人，2012年；Ribeiro等人，2012年；Guaratini等人，2014年；Sales等人，2015年；Santos等人，2015年；Coelho等人，2016年；Roman Junior等人，2017年；Marques等人，2018年；Teixeira等人，2018年；Turkez等人，2018年；Bonturi等人，2019年；Camerio等人，2019年；Ferraz等人，2019年；Freitas等人，2019年；Maués等人，2019年；Boness等人，2021年；Franco等人，2021年；de Souza等人，2022年；Netto等人，2022年；Shinkai等人，2022年；Silva等人，2023年；Sousa等人，2023年）。在某些细胞系（如C6、U87、M059J和U-138）中观察到的较高IC50值可能反映了遗传背景、基线通路激活、药物摄取或外排能力或代谢能力的差异，而非真正的内在抗性。例如，C6细胞在多种植物提取物中的IC50值经常超过100微克/毫升，而U87细胞在不同处理下的IC50值也往往同样较高（Góis等人2017年；da Silva等人2018年；dos Santos等人2018年；Pedra等人2018年；Souza等人2018年；Almeida等人2020年；Fonseca等人2020年；Carvalho等人2021年；Lucas等人2021年；Zimmer等人2021年；Lopes da Silva等人2023年；Sousa等人2023年；Wouters等人2023年；Bona等人2024年；Silva等人2024年）。M059J和U-138细胞在几项研究中也显示了相对较高的IC50值（Gomes等人2013年；Alves等人2020年）。有趣的是，据报道U-138和U87细胞对替莫唑胺相对敏感，而U251细胞则常常表现出更强的抗性（Schn?ller等人2023年）。在这种情况下，观察到matteucinol能够增强U251细胞对替莫唑胺的敏感性，这表明联合使用策略可能是克服化疗耐药性的一个可行方法（Netto等人2022年）。在回顾的研究中，南美植物衍生的提取物和化合物通过多种细胞死亡途径降低了胶质母细胞瘤的存活率，包括凋亡、自噬、坏死和焦亡。这种多模式活性对于异质性和治疗耐药的肿瘤可能特别相关，尽管每种途径的贡献可能取决于具体的化合物和细胞环境。

**凋亡**
凋亡是一种严格调控的程序性细胞死亡形式，对于组织稳态和清除受损或潜在恶性细胞至关重要。它通过外在（死亡受体介导的）和内在（线粒体）途径进行，两者最终都导致caspase的激活以及特征性的形态学和生化变化（Elmore 2007年；Dejas等人2023年；Rodríguez-González和Gutiérrez-Kobeh 2023年）。凋亡信号的失调是癌症的标志，并有助于肿瘤进展和治疗耐药性（Bertheloot等人2021年；Sorice 2022年）。多项纳入本综述的研究报告了使用南美植物衍生化合物处理后胶质母细胞瘤细胞发生凋亡的现象。例如，1-deoxynojirimycin降低了细胞存活率并调节了与氧化应激相关的过程（Fonseca等人2024年）。苯酚类化合物7-epiclusianone和CrataBL凝集素诱导了凋亡和细胞周期停顿，并伴随着caspase-3的激活（Sales等人2015年；Bonturi等人2019年）。其他化合物针对胶质母细胞瘤中经常失调的关键生存途径，包括PI3K/AKT和MAPK/ERK信号通路。Eleutherine降低了磷酸化AKT的水平以及TERT mRNA的表达（Shinkai等人2022年），而BAS-1和BAS-2破坏了线粒体膜电位并减少了AKT的磷酸化（Maués等人2019年）。Matteucinol和luteolin诱导了内在凋亡、线粒体功能障碍、caspase激活和DNA损伤，同时调节了ERK、HIF-1α和TGF-β信号通路（Souza等人2018年；Silva等人2020a年；Franco等人2021年）。像ConBr和DVL这样的凝集素也通过激活caspase-8、caspase-3和促凋亡介质促进了凋亡信号传导（Nascimento等人2018年；Wolin等人2021年）。总体而言，这些发现表明凋亡是南美植物衍生化合物发挥抗胶质母细胞瘤作用的主要机制（图2）。

**图2**
此图像的替代文本可能是使用AI生成的。
**外在和内在凋亡途径**
外在途径是由细胞表面受体（TNFR）与其相应配体结合引发的。这种相互作用激活caspase-8和caspase-3，最终导致凋亡。内在途径由细胞应激和DNA损伤触发，并由促凋亡蛋白（Bak、Bax和Bid）介导，导致caspase-9和caspase-3的激活，最终引发细胞死亡。图中展示了来自南美植物的化合物的作用机制。红色抑制线表示下调，蓝色箭头表示分子/途径的上调。

**自噬**
自噬是一种依赖于溶酶体的降解途径，可以回收细胞成分，并在癌症中发挥依赖于具体情境的作用。虽然自噬可以通过限制基因组不稳定性和炎症来抑制肿瘤发生，但在代谢压力下它也可能支持肿瘤存活，并导致已建立的癌症产生治疗耐药性（Yamamoto等人2020年；Liu等人2023年）。只有少数研究报道了自噬在胶质母细胞瘤细胞中的相关效应。ConBr凝集素促进了LC3的处理并增加了BNIP3的表达，表明参与了自噬相关的细胞死亡（Wolin等人2021年）。类似地，DVL凝集素增加了ATG5的表达并促进了LC3-II的形成（Nascimento等人2018年），而CaBo凝集素诱导了酸性囊泡器官和染色质凝聚，这与自噬相关的细胞死亡一致（Cavada等人2018年）（图3）。这些发现强调了凝集素作为南美植物中常见的自噬诱导剂类的作用，值得进一步研究。

**图3**
此图像的替代文本可能是使用AI生成的。
**自噬的启动、成核、成熟和降解步骤**
图中展示了来自南美植物的化合物的作用机制。蓝色箭头表示蛋白质的激活，绿色箭头表示LC3切割的增加。

**坏死**
坏死的特征是膜完整性的丧失、细胞肿胀以及细胞内容物的释放，这通常通过释放如HMGB1和HDGF等损伤相关分子模式来触发炎症反应（Nikoletopoulou等人2013年；Lewno等人2021年）。尽管曾经被认为不受调控，但现在认识到坏死实际上包含几种受调控的细胞死亡模式（Pasparakis和Vandenabeele 2015年；Zhang等人2023a）。在纳入的研究中，只有CrataBL被报道能诱导胶质母细胞瘤细胞发生类似坏死的细胞死亡，这一点通过Annexin V/碘化丙啶染色和细胞周期停顿得到证实（Bonturi等人2019年）。尽管证据有限，这一发现表明植物衍生化合物也可能参与胶质母细胞瘤细胞中的坏死途径。

**焦亡**
焦亡是一种由RIPK1、RIPK3和MLKL介导的受调控的细胞死亡形式，通常在凋亡信号受损时被激活（Zhang等人2023a）。只有一项研究报道了与焦亡诱导一致的证据。Annona coriacea Mart.的AcL3组分引发了与焦亡相关的形态变化，以及RIP-1、RIP-3和凋亡诱导因子的表达增加，同时还伴随着ROS产量的升高（Sousa等人2023年）。尽管需要进一步的机制验证，这一发现表明焦亡可能成为对抗凋亡耐药的胶质母细胞瘤的一种替代细胞死亡途径。

**限制与未来方向**
本综述仅限于评估南美植物衍生化合物在胶质母细胞瘤细胞系中的体外研究，排除了动物模型、合成化疗药物、非南美植物来源以及无法获取全文的研究。许多纳入的研究仅报告了基本的细胞毒性数据，没有进行机制验证，统计稳健性也不是纳入的标准。此外，由于缺乏体内研究，无法得出关于血液-脑屏障穿透性、毒性和药代动力学的结论。尽管存在这些限制，药用植物仍然是结构多样化的生物活性化合物的宝贵来源。未来的研究应优先考虑标准化的实验方案、严格的机制验证、适当的统计分析以及涉及安全性、生物利用度和治疗效果的体内研究。这些努力对于将有前景的临床前发现转化为临床相关的胶质母细胞瘤治疗策略至关重要。

**结论**
本综述系统地评估了在南美药用植物中表现出抗肿瘤活性的植物，特别关注了它们的植物化学成分、细胞毒性作用以及在可用的情况下的作用机制。这些发现增强了科学界对植物衍生化合物作为新型抗胶质母细胞瘤剂潜在来源的兴趣。尽管临床前结果令人鼓舞，但仍存在重大挑战。由于缺乏植物选择、提取方法、给药策略和实验模式的标准化方案，研究的可重复性和可比性受到限制。此外，大多数现有证据仅限于体外系统，这凸显了需要进行精心设计的体内研究来评估生物利用度、安全性和治疗效果。未来的研究应优先考虑最有前景的化合物的机制验证，开发标准化的实验方法，并探索与传统化疗药物的联合策略。这些方法可能会提高治疗效果，克服耐药性，并可能减少毒性，从而支持南美植物衍生化合物向胶质母细胞瘤治疗临床评估的合理推进。