棉酚是锦葵科植物草棉、树棉或陆地棉成熟种子、根皮中提取的一种多元酚类物质，具有抑制精子发生和精子活动的作用。可作为一种有效的男用避孕药。

基本资料

定义

药理作用

用法

存在问题

毒性

注意事项

提取工艺(摘要 详细内容)

棉酚的抗肿瘤研究进展(棉酚的化学结构和代谢动力学 棉酚的抗肿瘤机制 棉酚的抗肿瘤效果 前景)

基本资料

棉酚:

中文名称：棉酚

分子式：C30H30O8

分子量：518.55

英文名：gossypol

规格：98%（慈缘生物）

CAS ：303-45-7

定义

棉酚的作用部位在睾丸生精上皮，以精子细胞和精母细胞最为敏感。由于破坏了生精上皮，从而导致精子畸形、死亡，直至无精子。临床上男性服药4个月后均出现无精子或极少精子，且不活动；停药后药效可持续3～5周，以后逐渐恢复生育功能。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。棉酚右旋体无效，左旋体为活性成分，因此，左旋棉酚的作用为棉酚的2倍。本品除用作口服男用避孕药外，还可作外用杀精子剂；还用于治疗妇科疾病，包括月经过多或失调、子宫肌瘤、子宫内膜异位症等。

药理作用

棉酚口服后，药物在体内的分布广泛，由于它难以通过血脑屏障及血睾屏障，以致在脑组织中或睾丸内的浓度极低。而幸运的是：①睾丸的生精上皮对药物的反应极敏感，因此，在对一般组织不至于产生明显毒性作用的剂量下，即可达到抗生育的作用。②药物在体内的代谢缓慢，完全消除需要20天左右的时间或更长，也就是说，一它在体内有一定的积蓄作用。故开始时药物用量较大，且需持续使用，待生效后可改用较小剂量维持。

用法

棉酚的用法：片剂，每片含 20 毫克。初起每天20～30毫克，一般持续60～80天才能见效，通常药物起效的总量为1～2克，此后可改为每次 15～40毫克，每周服 2次维持。由于个体对药物反应的差异较大，用药过程中，特别是最初阶段，应作好精液监测，根据精子计数情况调整用药剂量，以用最低的有效剂量为宜；通过监测还可确定其生效时间。

存在问题

棉酚使用中存在的主要问题；

①低钾血症，棉酚可以促进肾脏组织合成前列腺素及抑制钾一钠三磷酸腺成酶的活性，降低肾脏保留钾的能力，从而导致低钾血症。使用中必须熟悉低钾血症的临床表现，及时发现与处理，以便杜绝不良后果，有条件者应定期监测血钾的水平。

②永久性无精子症，棉酚可致生精上皮萎缩，然而个体间的差异很大，有些人用后生精上皮的形态不发生明显的变化；有少数人却可发生明显萎缩。部分损害时仍有可能恢复生育力，但若全部受损则不能恢复，而造成永久性不育。事先不能预测其发生；一旦发生后，又无有效的治疗方法，故预防其发生非常重要。建议连续用药时间最长为2年，以后改用其它避孕方法，并观察精子计数恢复的情况。若希望重复用药者，必须等待精子计数恢复正常后再用。

毒性

棉酚是毒性物质，可造成人体红肿出血、食欲不振、神经失常、体重减轻、影响生育力。食用含棉酚较多的毛棉油会引起中毒，患者皮肤有剧烈的灼烧感，并伴有头晕、气喘、心慌和无力等症状。因此，未经特殊处理的毛棉油不可食用。

棉酚的毒性可通过湿热处理法消除。在该过程中，棉酚分子的醛基与蛋白质的氨基缩合生成“结合棉酚”，但蛋白质的营养价值在该过程中亦大大降低。可通过溶剂萃取法除去棉酚来弥补上述不足。

注意事项

（1）主要有低血钾、肌无力、嗜睡和性欲减退。长期应用可能产生对睾丸功能的不可逆性影响。（2）服药前有精索静脉曲张的病人在服用棉酚后特别容易发生生精上皮长期或永久性损伤，故需要恢复生精功能的服药者，应预先检查诊断。

（3）如发生低钾血症，可口服或静脉补充钾盐，氯化钾每次1mg，1日3次。

（4）心、肝功能不全和血钾偏低者慎用。

提取工艺

摘要

目的建立棉花根皮中棉酚的提取工艺并对工艺进行了优化。方法利用乙醚超声萃取法提取棉花根皮中的棉酚，洗涤、浓缩得到棉酚粗产品；研究了各种实验条件对棉酚产率的影响，采用分光光度法测定该成分含量，作为评价指标。结果最佳工艺为超声提取法。冷浸1h，料液比(g·cm-3)1∶2。5，超声提取3次，料液比1∶1，15min/次，温度为15℃以下。结论超声提取工艺具有节能、省时、效率高的优点。

详细内容

棉根皮，锦葵科植物棉花的干燥根皮，有补气、止咳、平喘功能，用于慢性支气管炎、体虚浮肿、子宫脱垂等。棉根皮中含棉酚(gossypol)1。5%～2。5%，并含天冬酰胺及少量挥发油等[1]。棉酚为多羟基酚类化合物，为男性抗生育与抗肿瘤的有效成分[1，2]。为了充分利用这一优势资源，本文以棉酚为考查对象，对棉根皮中的棉酚进行提取，并优选出棉酚的最佳提取工艺。

1、仪器与试剂

新鲜陆地棉根皮（采于新疆农八师145团场，经石河子大学棉花研究所孙杰所长鉴定）、乙醚、亚硫酸氢钠（均为分析纯）、棉酚标准品（SIGMA公司）、KQ5200B型超声波清洗器、RE?85A真空旋转蒸发仪、UV762可见/紫外分光光度计、分析天平、容量瓶等。

2、方法与结果

2。1标准溶液的制备及标准

曲线的绘制称取50mg棉酚标准品，置于50cm3的烧杯中，加入乙醚溶解并转移到50cm3容量瓶中，稀释至刻度，得到1mg·cm－3棉酚溶液。取该溶液2。5cm3，置于50cm3的容量瓶中，加入纯乙醚稀释至刻度，得到50μg·cm－3棉酚溶液。分别吸取0，0。l，0。2，0。4，0。8，1。6，2。4cm3棉酚标准液，置于10cm3的容量瓶中，加入纯乙醚稀释至刻度，混匀，静置5min，即得标准溶液（2001湖南大学硕士学位论文，余虹宇《醋酸棉酚的制备》）。

将上述稀释了的棉酚标准溶液在360nm下进行比色测定，绘制标准曲线（见图1），游离棉酚浓度C（μg·cm－3）与吸光度A呈线性关系，得回归方程：A=0。0314C－0。001，r=0。9997。

2。2棉酚提取基本工艺流程[3]见图2。

2。3提取工艺优选

2。3。1棉酚提取方法

冷浸法：称取棉根皮粉末5g，加入乙醚12。5ml，密封，冷浸12h，抽滤，滤渣再冷浸1h，用溶剂10ml，二次抽滤，合并滤液，减压浓缩至10ml。

回流法：称取棉根皮粉末5g，加入乙醚12。5ml，回流提取4h，抽滤，减压浓缩至10ml。

先冷浸后超声法：称取棉根皮粉末5g，加入乙醚12。5ml，先冷浸1h，然后超声提取3次，用溶剂8ml/次，时间15min，抽滤，合并滤液，减压浓缩至10ml。

2。3。2提取方法的比较将上述实验结果进行比较，结果见表1。表13种提取方法结果的比较（略）

显然，先冷浸后超声法所得提取物中的棉酚含量明显高于冷浸法和乙醚回流法。

2。3。3棉酚提取最佳工艺根据棉酚的理化性质，考虑到提取过程中的超声使用次数（先冷浸后超声）、料液比、实验温度、乙醚萃取次数等因素对提取的影响，每个因素选择3个水平，以L9（34）正交表（见表2）进行实验研究，从而优选最佳提取工艺。表2L9（34）正交设计因素水平（略）

实验方法及实验数据：准确称取棉根皮粉末10g，分别根据正交设计因素水平表的实验条件按2。3基本工艺流程进行实验，把最后的合并液转移到100ml的容量瓶中，用乙醚定容，混匀，精密取1ml置50ml容量瓶中，用乙醚定容，混匀，再精密取1ml至10ml容量瓶中，用乙醚定容，混匀，按2。2测定棉酚的含量，并计算，正交实验结果见表3。表3正交实验结果（略）

结果分析：根据各因素的影响来看，其影响大小顺序是B>A>D>C，即料液比>超声次数>实验温度>乙醚萃取次数。因此，可知最佳工艺为A2B2C1D3。即加2。5倍乙醚，先冷浸后超声3次，控制温度在15℃以下，乙醚溶剂萃取3次，从方差分析可知因素B具有显著性影响。

3、讨论

以棉酚为考查对象，对棉根皮中的棉酚进行提取工艺研究。实验结果表明，最佳工艺为超声提取法。最佳条件是：冷浸1h，料液比（g/ml）1∶2。5，超声提取3次，15min/次，温度为15℃以下。

棉酚的抗肿瘤研究进展

棉酚作为一种公认的男性节育药，已受到国内外学者广泛关注。然而棉酚可能是一种颇有前途的抗癌药物却未被多数学者所认识。自60年代初至今已有不少有关棉酚抗肿瘤作用的报道、其中涉及棉酚抗肿瘤机制以及体外培养的肿瘤细胞、人肿瘤的动物模型和临床应用等研究。以下对棉酚的抗肿瘤研究进展作一综述。

棉酚的化学结构和代谢动力学

棉酚是一种黄色的酚类化合物，天然存在于锦葵科的某些植物中，其化学结构由Adams等于1938年阐明，为2.2′联二萘-8,8′二羟基醛-1,1′,6.6′7.7′六羟基-5,5′二异丙基-3-3′二甲基,分子量518.54。棉酚有两种光学异构体,先从棉簇植物中分离出消旋体,然后从桐棉植物中分离出右旋体,再从海岛棉提出左旋体。研究提示消旋棉酚对黑色素瘤细胞系SK-mel-19和SK-mel-28作用相等,IC50=22μmol/L。左旋棉酚IC50=4μmol/L,对细胞的敏感性是消旋棉酚的5倍多[1]。右旋棉酚无生物活性，消旋棉酚的细胞杀伤作用可能在左旋的异构体部分，左旋棉酚效果好，毒副反应小。棉酚制剂主要有3种：精制棉酚、醋酸棉酚和甲酸棉酚。棉酚口服后仅部分被肾和小肠上皮吸收。吸收后大部分于胆汁分泌，其主要代谢场所是肝脏。同位素标记棉酚的生物半衰期为48小时，心、脾、肾、肾上腺、垂体、肌肉和睾丸等组织放射高峰见于4～9天。给药后1天，组织积贮总量为投入剂量的12.5%,此时除肠道内容物所含放射性最高外,各组织活性依次为:胃、肠道、肝、心、肾、脾、肺、血、肌肉、脂肪、睾丸和脑。

棉酚的抗肿瘤机制

（一）抗增殖

拓扑异构酶可改变DNA拓扑性质，在DNA生物合成中起重要作用。研究提示，棉酚抑制拓扑异构酶Ⅱ的催化激活和干预拓扑异构酶-DNA复合物形成的稳定性，影响细胞的功能。棉酚降低DNA聚合酶α和β的活性，抑制DNA合成，导致细胞在S期中止，是一种特异的DNA合成抑制剂，在较大剂量下抑制细胞分裂[2]。

Rb蛋白和cyclinD1蛋白调节细胞由G1期进入S期。磷酸化的Rb蛋白在细胞静止期G1期通过E2F转录因子促进细胞进入S期。cyclinD1能抑制Rb蛋白作用的失活。乳腺癌细胞系MCF-7高表达磷酸化的Rb蛋白。Blackstaffe等报道流式细胞计数示10μmol/L的棉酚中止MCF-7细胞系于G1/S期，抑制DNA合成。Western blot分析提示，棉酚以剂量依赖方式调低Rb蛋白和cyclinDl蛋白的表达，降低磷酸化与非鳞酸化的Rb蛋白的比例，抑制细胞生长[3]。

Northern blot分析提示，棉酚可调低膀胱癌细胞系BT5637的c-myc基因表达。阻断癌细胞由G0/G1期进入S期，降低DNA含量，改变线粒体的结构，抑制肿瘤细胞生长。

（二）干预信号传导通路

1.干预第一信使

Shidaifat等通过核糖核酸保护法发现，棉酚对前列腺癌细胞系PC3的转化生长因子β1(TGF-β1)的表达有刺激作用。3H-Tdr掺入分析示棉酚作用于TGF-β1基因的表达，抑制细胞DNA合成和中止细胞于G0/Gl期[2,4]。

激素是信号传导通路中重要的第一信使。组织的生长、发育受激素的控制，当组织癌变时，往往会部分地保留与原组织相似的激素依赖性。棉酚可改变体内激素水平，阻断异常的信号传导，控制肿瘤的生长。临床应用棉酚治疗子宫肌瘤，用药前后血雌激素水平有显著性差异，故认为棉酚可能抑制卵巢功能促使血E2浓度下降，局部组织中浓度也下降，肌瘤缩小[5]。

2.干预第二信使

蛋白激酶是一类使蛋白质发生磷酯化的酶，蛋白激酶、磷酸酶信号传导系统是细胞外信息向细胞内传递的主要机制和最后公共通路。棉酚干预蛋白激酶的功能，调控信号传导通路，调节细胞的增殖和分化，阻止肿瘤的发生和发展。

研究表明，棉酚作用于蛋白激酶C（PKC）催化区域的ATP结合部，作为非特异的PKC抑制剂作用于HL-60白血病早幼粒细胞系6小时后，凋亡的DNA片段增多，并有浓度依赖性。棉酚包含亲脂性的非极性区域，这些区域通过与PKC的催化片段结合，引起组蛋白磷酸化抑制，从而抑制PKC。在淋巴肉瘤细胞系Nb2中，PKC抑制剂抑制PRL刺激的细胞分裂。实验证明，棉酚抑制鸟尿酸脱羧酶激活的PRL刺激的细胞分裂，降低3H-Tdr掺入DNA比例，导致DNA合成的下降和细胞分裂的抑制。棉酚的抑制浓度与其它PKC抑制剂相符[6]。

磷酸肌醇信号传导系统中，第二信使二酰甘油（DG）是PKC的内源性特异激活剂，磷脂代谢的其他产物如顺式非饱和脂肪酸，包括油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等，可增强DG对PKC的激活，与PKC也有关。

通过放射免疫分析发现，棉酚是花生四烯酸5-和12-脂氧合酶的抑制剂。棉酚抑制花生四烯酸释放作用可能是通过抑制鳞脂酶，导致前列腺素E2合成的抑制，引起磷脂代谢改变，调节磷酸肌醇信号传导。McManus等提出在C6神经胶质瘤细胞系中，棉酚是脂氧合酶（LD）和细胞色素的抑制剂，阻止肿胀诱导的牛黄酸肌醇流出，抑制剂量敏感的阴离子通道，干预花生四烯酸代谢，阻止磷酸肌醇信号传导[7]。

（三）干预能量代谢和鳞脂代谢

棉酚能抑制细胞能量代谢，通过乳酸脱氢酶（LDH）同源酶Ⅴ型抑制线粒体氧化鳞酸化和电子传递[8]。艾氏腹水瘤细胞系的能量代谢显示，高浓度的棉酚抑制氧消耗和ATPase的活性，减少糖酵解，诱导NAD+和细胞色素b的氧化状态，抑制细胞能量代谢，导致细胞死亡。艾氏腹水瘤细胞和肉瘤S-180细胞中加入棉酚，发现ATP/Pi及PCr/ATP均下降，表明棉酚有阻断细胞能量代谢作用。Hutchinson提出棉酚可引起磷酸单脂、双脂水平下降及辅酶Ⅰ、Ⅱ上升，抑制细胞能量代谢[9]。

超微结构研究表明，棉酚引起线粒体肿胀，嵴断裂、固缩、严重空泡化及溃破等。线粒体是细胞呼吸、能量供应和氧化、磷酸化的重要细胞器，线粒体损伤导致细胞死亡[10，11]。

此外还有一些棉酚的抗肿瘤机制，如某些对烷化剂耐药的肿瘤细胞系，其机制是因为增加了谷胱甘肽S-转移酶活性，从而加速药物灭活。抑制谷胱甘肽氧化还原系统的某些酶可影响细胞对烷化剂的敏感性。棉酚对谷胱甘肽转移酶及其pi同功酶表现强有力的抑制，与烷化剂合用，可增加其抗癌功能。耐药与非耐药MCF-7细胞系培养中，棉酚的DNA合成抑制活性相同[12]。

棉酚的抗肿瘤效果

体外实验表明棉酚对起源于淋巴及粒细胞、肾上腺、乳腺、宫颈、直肠和中枢神经系统的多种肿瘤细胞株均有明显的增殖抑制活性[13，14]。

Coyle等予棉酚30mg/kg管饲法处理中枢神经系统BRW祼鼠动物模型，每周5天，共4周，肿瘤的平均瘤重是对照组的50%[8]。鼠皮下接种前列腺癌细胞系MAT-LyLu，立即予棉酚治疗，2周后用药组前列腺肿瘤重量是对照组的76%，淋巴转移和肺转移为20%，对照组分别为40%和60%，睾丸的睾酮水平明显下降[15]。左旋棉酚单剂量15mg/kg能减少移植胰腺癌的小鼠中肿瘤ATP含量和血流，使肿瘤ATP/Pi下降50%，血流下降60%。

临床应用醋酸棉酚治疗子宫肌瘤与安宫黄体酮对照，发现棉酚组39例总有效率87.18%,对照组50%[5]。1972～1977年,上海、江苏、浙江协作组对棉酚片治疗358例恶性肿瘤进行分析，发现对肾、肺、肝癌疗效较好，肿瘤病灶。国外报道18例肾上腺癌患者口服棉酚30mg/d～70mg/d超过6周，其中3例对其它化疗药物无反应者肿瘤缩小50%以上，缓解期维持数月至1年以上；1例反应轻微，1例无变化，13例病情进展。27例神经胶质瘤复发患者口服棉酚20mg/d，2例部分有效，1例无变化[16]。

前景

经过近40年的努力，对棉酚抗肿瘤的探索无论在实验室研究还是临床试用方面，都取得令人鼓舞的进展。由于棉酚的毒副反应主要表现为低血钾症，且总发生率为1%左右，故随着对棉酚抗肿瘤机制进一步全面的认识和实验室研究及临床试用的深入，棉酚可能成为一种颇有前途的抗肿瘤药物。