棉酚
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棉酚是錦葵科植物草棉、樹棉或陸地棉成熟種子、根皮中提取的一種多元酚類物質(zhì)，具有抑制精子發(fā)生和精子活動的作用?？勺鳛橐环N有效的男用避孕藥。
目錄 |
基本資料
棉酚:
中文名稱：棉酚
分子式：C30H30O8
分子量：518.55
英文名：gossypol
規(guī)格：98%（慈緣生物）
CAS ：303-45-7
定義
棉酚的作用部位在睪丸生精上皮，以精子細(xì)胞和精母細(xì)胞最為敏感。由于破壞了生精上皮，從而導(dǎo)致
精于畸形、死亡，直至無精子。臨床上男性服藥4個月后均出現(xiàn)無精子或極少精子，且不活動；停藥后藥效可持續(xù)3～5周，以后逐漸恢復(fù)生育功能。甲酸棉酚和醋酸棉酚均能保持抗生育活性，且副作用略有降低。棉酚右旋體無效，左旋體為活性成分，因此，左旋棉酚的作用為棉酚的2倍。本品除用作口服男用避孕藥外，還可作外用殺精子劑；還用于治療婦科疾病，包括月經(jīng)過多或失調(diào)、子宮肌瘤、子宮內(nèi)膜異位癥等?！ ?/p>
藥理作用
棉酚口服后，藥物在體內(nèi)的分布廣泛，由于它難以通過血腦屏障及血睪屏障，以致在腦組織中或睪丸
內(nèi)的濃度極低。而幸運的是：①睪丸的生精上皮對藥物的反應(yīng)極敏感，因此，在對一般組織不至于產(chǎn)生明顯毒性作用的劑量下，即可達(dá)到抗生育的作用。②藥物在體內(nèi)的代謝緩慢，完全消除需要20天左右的時間或更長，也就是說，一它在體內(nèi)有一定的積蓄作用。故開始時藥物用量較大，且需持續(xù)使用，待生效后可改用較小劑量維持。
用法
棉酚的用法：片劑，每片含 20 毫克。初起每天20～30毫克，一般持續(xù)60～80天才能見效，
通常藥物起效的總量為1～2克，此后可改為每次 15～40毫克，每周服 2次維持。由于個體對藥物反應(yīng)的差異較大，用藥過程中，特別是最初階段，應(yīng)作好精液監(jiān)測，根據(jù)精子計數(shù)情況調(diào)整用藥劑量，以用最低的有效劑量為宜；通過監(jiān)測還可確定其生效時間?！ ?/p>
存在問題
棉酚使用中存在的主要問題；
①低鉀血癥，棉酚可以促進(jìn)腎臟組織合成前列腺素及抑制鉀一鈉三磷酸腺成酶的活性，降低腎臟保留鉀的
能力，從而導(dǎo)致低鉀血癥。使用中必須熟悉低鉀血癥的臨床表現(xiàn)，及時發(fā)現(xiàn)與處理，以便杜絕不良后果，有條件者應(yīng)定期監(jiān)測血鉀的水平。
②永久性無精子癥，棉酚可致生精上皮萎縮，然而個體間的差異很大，有些人用后生精上皮的形態(tài)不發(fā)生明顯的變化；有少數(shù)人卻可發(fā)生明顯萎縮。部分損害時仍有可能恢復(fù)生育力，但若全部受損則不能恢復(fù)，而造成永久性不育。事先不能預(yù)測其發(fā)生；一旦發(fā)生后，又無有效的治療方法，故預(yù)防其發(fā)生非常重要。建議連續(xù)用藥時間最長為2年，以后改用其它避孕方法，并觀察精子計數(shù)恢復(fù)的情況。若希望重復(fù)用藥者，必須等待精子計數(shù)恢復(fù)正常后再用?！ ?/p>
注意事項
（1）主要有低血鉀、肌無力、嗜睡和性欲減退。長期應(yīng)用可能產(chǎn)生對睪丸功能的不可逆性影響。
（2）服藥前有精索靜脈曲張的病人在服用棉酚后特別容易發(fā)生生精上皮長期或永久性損傷，故需要恢復(fù)生精功能的服藥者，應(yīng)預(yù)先檢查診斷。
（3）如發(fā)生低鉀血癥，可口服或靜脈補(bǔ)充鉀鹽，氯化鉀每次mg，1日3次。
（4）心、肝功能不全和血鉀偏低者慎用?！ ?/p>
提取工藝
摘要
目的建立棉花根皮中棉酚的提取工藝并對工藝進(jìn)行了優(yōu)化。方法利用乙醚超聲萃取法提取棉花根皮中
的棉酚，洗滌、濃縮得到棉酚粗產(chǎn)品；研究了各種實驗條件對棉酚產(chǎn)率的影響，采用分光光度法測定該成分含量，作為評價指標(biāo)。結(jié)果最佳工藝為超聲提取法。冷浸1h，料液比(g?cm-3)1∶2。5，超聲提取3次，料液比1∶1，15min/次，溫度為15℃以下。結(jié)論超聲提取工藝具有節(jié)能、省時、效率高的優(yōu)點?！ ?/p>
詳細(xì)內(nèi)容
棉根皮，錦葵科植物棉花的干燥根皮，有補(bǔ)氣、止咳、平喘功能，用于慢性支氣管炎、體虛浮腫、子宮脫垂等。棉根皮中含棉酚(gossypol)1。5%～2。5%，并含天冬酰胺及少量揮發(fā)油等［1］。棉酚為多羥基酚類化合物，為男性抗生育與抗腫瘤的有效成分［1，2］。為了充分利用這一優(yōu)勢資源，本文以棉酚為考查對象，對棉根皮中的棉酚進(jìn)行提取，并優(yōu)選出棉酚的最佳提取工藝。
1、儀器與試劑
新鮮陸地棉根皮（采于新疆農(nóng)八師145團(tuán)場，經(jīng)石河子大學(xué)棉花研究所孫杰所長鑒定）、乙醚、亞硫酸氫鈉（均為分析純）、棉酚標(biāo)準(zhǔn)品（SIGMA公司）、KQ5200B型超聲波清洗器、RE85A真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、UV762可見/紫外分光光度計、分析天平、容量瓶等。
2、方法與結(jié)果
2。1標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備及標(biāo)準(zhǔn)
曲線的繪制稱取50mg棉酚標(biāo)準(zhǔn)品，置于50cm3的燒杯中，加入乙醚溶解并轉(zhuǎn)移到50cm3容量瓶中，稀釋至
刻度，得到1mg.cm－3棉酚溶液。取該溶液2。5cm3，置于50cm3的容量瓶中，加入純乙醚稀釋至刻度，得到50μg.cm－3棉酚溶液。分別吸取0，0。l，0。2，0。4，0。8，1。6，2。4cm3棉酚標(biāo)準(zhǔn)液，置于10cm3的容量瓶中，加入純乙醚稀釋至刻度，混勻，靜置5min，即得標(biāo)準(zhǔn)溶液（2001湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，余虹宇《醋酸棉酚的制備》）。
將上述稀釋了的棉酚標(biāo)準(zhǔn)溶液在360nm下進(jìn)行比色測定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（見圖1），游離棉酚濃度C（μg.cm－3）與吸光度A呈線性關(guān)系，得回歸方程：A＝0。0314C－0。001，r＝0。9997。
2。2棉酚提取基本工藝流程［3］見圖2。
2。3提取工藝優(yōu)選
2。3。1棉酚提取方法
冷浸法：稱取棉根皮粉末5g，加入乙醚12。5ml，密封，冷浸12h，抽濾，濾渣再冷浸1h，用溶劑10ml，二次抽濾，合并濾液，減壓濃縮至10ml。
回流法：稱取棉根皮粉末5g，加入乙醚12。5ml，回流提取4h，抽濾，減壓濃縮至10ml。
先冷浸后超聲法：稱取棉根皮粉末5g，加入乙醚12。5ml，先冷浸1h，然后超聲提取3次，用溶劑8ml/次，時間15min，抽濾，合并濾液，減壓濃縮至10ml。
2。3。2提取方法的比較將上述實驗結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。表13種提取方法結(jié)果的比較（略）
顯然，先冷浸后超聲法所得提取物中的棉酚含量明顯高于冷浸法和乙醚回流法。
2。3。3棉酚提取最佳工藝根據(jù)棉酚的理化性質(zhì)，考慮到提取過程中的超聲使用次數(shù)（先冷浸后超聲）、料液比、實驗溫度、乙醚萃取次數(shù)等因素對提取的影響，每個因素選擇3個水平，以L9（34）正交表（見表2）進(jìn)行實驗研究，從而優(yōu)選最佳提取工藝。表2L9（34）正交設(shè)計因素水平（略）
實驗方法及實驗數(shù)據(jù)：準(zhǔn)確稱取棉根皮粉末10g，分別根據(jù)正交設(shè)計因素水平表的實驗條件按2。3基本工藝流程進(jìn)行實驗，把最后的合并液轉(zhuǎn)移到100ml的容量瓶中，用乙醚定容，混勻，精密取1ml置50ml容量瓶中，用乙醚定容，混勻，再精密取1ml至10ml容量瓶中，用乙醚定容，混勻，按2。2測定棉酚的含量，并計算，正交實驗結(jié)果見表3。表3正交實驗結(jié)果（略）
結(jié)果分析：根據(jù)各因素的影響來看，其影響大小順序是B＞A＞D＞C，即料液比＞超聲次數(shù)＞實驗溫度＞乙醚萃取次數(shù)。因此，可知最佳工藝為A2B2C1D3。即加2。5倍乙醚，先冷浸后超聲3次，控制溫度在15℃以下，乙醚溶劑萃取3次，從方差分析可知因素B具有顯著性影響。
3、討論
以棉酚為考查對象，對棉根皮中的棉酚進(jìn)行提取工藝研究。實驗結(jié)果表明，最佳工藝為超聲提取法。最佳條件是：冷浸1h，料液比（g/ml）1∶2。5，超聲提取3次，15min/次，溫度為15℃以下?！ ?/p>
棉酚的抗腫瘤研究進(jìn)展
棉酚作為一種公認(rèn)的男性節(jié)育藥，已受到國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。然而棉酚可能是一種頗有前途的抗癌藥物卻未被多數(shù)學(xué)者所認(rèn)識。自60年代初至今已有不少有關(guān)棉酚抗腫瘤作用的報道、其中涉及棉酚抗腫瘤機(jī)制以及體外培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞、人腫瘤的動物模型和臨床應(yīng)用等研究。以下對棉酚的抗腫瘤研究進(jìn)展作一綜述。
棉酚的化學(xué)結(jié)構(gòu)和代謝動力學(xué)
棉酚是一種黃色的酚類化合物，天然存在于錦葵科的某些植物中，其化學(xué)結(jié)構(gòu)由Adams等于1938年闡
明，為2.2′聯(lián)二萘-8,8′二羥基醛-1,1′,6.6′7.7′六羥基-5,5′二異丙基-3-3′二甲基,分子量518.54。棉酚有兩種光學(xué)異構(gòu)體,先從棉簇植物中分離出消旋體,然后從桐棉植物中分離出右旋體,再從海島棉提出左旋體。研究提示消旋棉酚對黑色素瘤細(xì)胞系SK-mel-19和SK-mel-28作用相等,IC50=22μmol/L。左旋棉酚IC50=4μmol/L,對細(xì)胞的敏感性是消旋棉酚的5倍多[1]。右旋棉酚無生物活性，消旋棉酚的細(xì)胞殺傷作用可能在左旋的異構(gòu)體部分，左旋棉酚效果好，毒副反應(yīng)小。棉酚制劑主要有3種：精制棉酚、醋酸棉酚和甲酸棉酚。棉酚口服后僅部分被腎和小腸上皮吸收。吸收后大部分于膽汁分泌，其主要代謝場所是肝臟。同位素標(biāo)記棉酚的生物半衰期為48小時，心、脾、腎、腎上腺、垂體、肌肉和睪丸等組織放射高峰見于4～9天。給藥后1天，組織積貯總量為投入劑量的12.5%,此時除腸道內(nèi)容物所含放射性最高外,各組織活性依次為:胃、腸道、肝、心、腎、脾、肺、血、肌肉、脂肪、睪丸和腦。
棉酚的抗腫瘤機(jī)制
（一）抗增殖
拓?fù)洚悩?gòu)酶可改變DNA拓?fù)湫再|(zhì)，在DNA生物合成中起重要作用。研究提示，棉酚抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ的催化激活和干預(yù)拓?fù)洚悩?gòu)酶-DNA復(fù)合物形成的穩(wěn)定性，影響細(xì)胞的功能。棉酚降低DNA聚合酶α和β的活性，抑制DNA合成，導(dǎo)致細(xì)胞在S期中止，是一種特異的DNA合成抑制劑，在較大劑量下抑制細(xì)胞分裂[2]。
Rb蛋白和cyclinD1蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞由G1期進(jìn)入S期。磷酸化的Rb蛋白在細(xì)胞靜止期G1期通過E2F轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入S期。cyclinD1能抑制Rb蛋白作用的失活。乳腺癌細(xì)胞系MCF-7高表達(dá)磷酸化的Rb蛋白。Blackstaffe等報道流式細(xì)胞計數(shù)示10μmol/L的棉酚中止MCF-7細(xì)胞系于G1/S期，抑制DNA合成。Western blot分析提示，棉酚以劑量依賴方式調(diào)低Rb蛋白和cyclinDl蛋白的表達(dá)，降低磷酸化與非鱗酸化的Rb蛋白的比例，抑制細(xì)胞生長[3]。
Northern blot分析提示，棉酚可調(diào)低膀胱癌細(xì)胞系BT5637的c-myc基因表達(dá)。阻斷癌細(xì)胞由G0/G1期進(jìn)入S期，降低DNA含量，改變線粒體的結(jié)構(gòu)，抑制腫瘤細(xì)胞生長。
（二）干預(yù)信號傳導(dǎo)通路
1.干預(yù)第一信使
Shidaifat等通過核糖核酸保護(hù)法發(fā)現(xiàn)，棉酚對前列腺癌細(xì)胞系PC3的轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)的表達(dá)有刺激作用。3H-Tdr摻入分析示棉酚作用于TGF-β1基因的表達(dá)，抑制細(xì)胞DNA合成和中止細(xì)胞于G0/Gl期[2,4]。
激素是信號傳導(dǎo)通路中重要的第一信使。組織的生長、發(fā)育受激素的控制，當(dāng)組織癌變時，往往會部分地保留與原組織相似的激素依賴性。棉酚可改變體內(nèi)激素水平，阻斷異常的信號傳導(dǎo)，控制腫瘤的生長。臨床應(yīng)用棉酚治療子宮肌瘤，用藥前后血雌激素水平有顯著性差異，故認(rèn)為棉酚可能抑制卵巢功能促使血E2濃度下降，局部組織中濃度也下降，肌瘤縮小[5]。
2.干預(yù)第二信使
蛋白激酶是一類使蛋白質(zhì)發(fā)生磷酯化的酶，蛋白激酶、磷酸酶信號傳導(dǎo)系統(tǒng)是細(xì)胞外信息向細(xì)胞內(nèi)傳遞的主要機(jī)制和最后公共通路。棉酚干預(yù)蛋白激酶的功能，調(diào)控信號傳導(dǎo)通路，調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和分化，阻止腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。
研究表明，棉酚作用于蛋白激酶C（PKC）催化區(qū)域的ATP結(jié)合部，作為非特異的PKC抑制劑作用于HL-60白血病早幼粒細(xì)胞系6小時后，凋亡的DNA片段增多，并有濃度依賴性。棉酚包含親脂性的非極性區(qū)域，這些區(qū)域通過與PKC的催化片段結(jié)合，引起組蛋白磷酸化抑制，從而抑制PKC。在淋巴肉瘤細(xì)胞系Nb2中，PKC抑制劑抑制PRL刺激的細(xì)胞分裂。實驗證明，棉酚抑制鳥尿酸脫羧酶激活的PRL刺激的細(xì)胞分裂，降低3H-Tdr摻入DNA比例，導(dǎo)致DNA合成的下降和細(xì)胞分裂的抑制。棉酚的抑制濃度與其它PKC抑制劑相符[6]。
磷酸肌醇信號傳導(dǎo)系統(tǒng)中，第二信使二酰甘油（DG）是PKC的內(nèi)源性特異激活劑，磷脂代謝的其他產(chǎn)物如順式非飽和脂肪酸，包括油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸等，可增強(qiáng)DG對PKC的激活，與PKC也有關(guān)。
通過放射免疫分析發(fā)現(xiàn)，棉酚是花生四烯酸5-和12-脂氧合酶的抑制劑。棉酚抑制花生四烯酸釋放作用可能是通過抑制鱗脂酶，導(dǎo)致前列腺素E2合成的抑制，引起磷脂代謝改變，調(diào)節(jié)磷酸肌醇信號傳導(dǎo)。McManus等提出在C6神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中，棉酚是脂氧合酶（LD）和細(xì)胞色素的抑制劑，阻止腫脹誘導(dǎo)的牛黃酸肌醇流出，抑制劑量敏感的陰離子通道，干預(yù)花生四烯酸代謝，阻止磷酸肌醇信號傳導(dǎo)[7]。
（三）干預(yù)能量代謝和鱗脂代謝
棉酚能抑制細(xì)胞能量代謝，通過乳酸脫氫酶（LDH）同源酶Ⅴ型抑制線粒體氧化鱗酸化和電子傳遞[8]。艾氏腹水瘤細(xì)胞系的能量代謝顯示，高濃度的棉酚抑制氧消耗和ATPase的活性，減少糖酵解，誘導(dǎo)NAD+和細(xì)胞色素b的氧化狀態(tài)，抑制細(xì)胞能量代謝，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。艾氏腹水瘤細(xì)胞和肉瘤S-180細(xì)胞中加入棉酚，發(fā)現(xiàn)ATP/Pi及PCr/ATP均下降，表明棉酚有阻斷細(xì)胞能量代謝作用。Hutchinson提出棉酚可引起磷酸單脂、雙脂水平下降及輔酶Ⅰ、Ⅱ上升，抑制細(xì)胞能量代謝[9]。
超微結(jié)構(gòu)研究表明，棉酚引起線粒體腫脹，嵴斷裂、固縮、嚴(yán)重空泡化及潰破等。線粒體是細(xì)胞呼吸、能量供應(yīng)和氧化、磷酸化的重要細(xì)胞器，線粒體損傷導(dǎo)致細(xì)胞死亡[10，11]。
此外還有一些棉酚的抗腫瘤機(jī)制，如某些對烷化劑耐藥的腫瘤細(xì)胞系，其機(jī)制是因為增加了谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶活性，從而加速藥物滅活。抑制谷胱甘肽氧化還原系統(tǒng)的某些酶可影響細(xì)胞對烷化劑的敏感性。棉酚對谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶及其pi同功酶表現(xiàn)強(qiáng)有力的抑制，與烷化劑合用，可增加其抗癌功能。耐藥與非耐藥MCF-7細(xì)胞系培養(yǎng)中，棉酚的DNA合成抑制活性相同[12]?！ ?/p>
棉酚的抗腫瘤效果
體外實驗表明棉酚對起源于淋巴及粒細(xì)胞、腎上腺、乳腺、宮頸、直腸和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多種腫瘤細(xì)胞株均有明顯的增殖抑制活性[13，14]。
Coyle等予棉酚30mg/kg管飼法處理中樞神經(jīng)系統(tǒng)BRW祼鼠動物模型，每周5天，共4周，腫瘤的平均瘤重是對照組的50%[8]。鼠皮下接種前列腺癌細(xì)胞系MAT-LyLu，立即予棉酚治療，2周后用藥組前列腺腫瘤重量是對照組的76%，淋巴轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移為20%，對照組分別為40%和60%，睪丸的睪酮水平明顯下降[15]。左旋棉酚單劑量15mg/kg能減少移植胰腺癌的小鼠中腫瘤ATP含量和血流，使腫瘤ATP/Pi下降50%，血流下降60%。
臨床應(yīng)用醋酸棉酚治療子宮肌瘤與安宮黃體酮對照，發(fā)現(xiàn)棉酚組39例總有效率87.18%,對照組50%[5]。1972～1977年,上海、江蘇、浙江協(xié)作組對棉酚片治療358例惡性腫瘤進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)對腎、肺、肝癌療效較好，腫瘤病灶。國外報道18例腎上腺癌患者口服棉酚30mg/d～70mg/d超過6周，其中3例對其它化療藥物無反應(yīng)者腫瘤縮小50%以上，緩解期維持?jǐn)?shù)月至1年以上；1例反應(yīng)輕微，1例無變化，13例病情進(jìn)展。27例神經(jīng)膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)患者口服棉酚20mg/d，2例部分有效，1例無變化[16]?！ ?/p>
前景
經(jīng)過近40年的努力，對棉酚抗腫瘤的探索無論在實驗室研究還是臨床試用方面，都取得令人鼓舞的進(jìn)展。由于棉酚的毒副反應(yīng)主要表現(xiàn)為低血鉀癥，且總發(fā)生率為1%左右，故隨著對棉酚抗腫瘤機(jī)制進(jìn)一步全面的認(rèn)識和實驗室研究及臨床試用的深入，棉酚可能成為一種頗有前途的抗腫瘤藥物。
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