藥用植物蛇足石杉的化學(xué)成分與藥理活性研究進展

袁帶秀,恩特馬克·布拉提白

(1.吉首大學(xué)醫(yī)學(xué)院,湖南吉首 416000;2.吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖南吉首 416000)

蛇足石杉〔Huperzia serrata(Thunb.)Trev.〕,為蕨類植物,屬石杉科 (Huperiaceae)石杉屬 (Huperzia Bernh.),別名千層塔、金不換、虱子草等,是一種多年生小型草本植物,土生、附生或生于苔蘚層中,多生于密林下或溝谷石上,喜陰涼潮濕環(huán)境[1]。分布于我國各地,也廣布于亞洲其他地區(qū)、大洋洲、以及中美洲的古巴、墨西哥等地[2]。民間用其全草治療跌打損傷、毒蛇咬傷、淤血腫痛和精神分裂等疾病。其所含的生物堿石杉堿甲 (Hup A)是一種倍半萜生物堿,為高效、高選擇性、可逆性的乙酰膽堿酯酶(AChE)抑制劑[3],具有提高學(xué)習(xí)記憶力和改善老年人記憶功能的效果,對治療重癥肌無力和早期老年性癡呆有顯著療效[4]。石杉堿甲制劑 (哈伯因),現(xiàn)已應(yīng)用于臨床,用于治療老年人記憶減退和早期老年性癡呆癥[5]。近年研究還證明 Hup A有神經(jīng)保護和預(yù)防化學(xué)武器的潛力,引起世界各國藥學(xué)工作者的廣泛關(guān)注和研究[3]。由于蛇足石杉所具有的顯著醫(yī)療作用和潛在的市場效益,因此其野生種群被大量人為采掘和破壞,導(dǎo)致該物種野生資源迅速減少,有些分布地區(qū)幾近滅絕。目前世界各國同行從其生理、生物學(xué)特性、生態(tài)等不同角度對蛇足石杉這一重要藥用植物資源進行了大量的卓有成效的研究。本文對蛇足石杉在化學(xué)成分、藥理學(xué)活性以及臨床應(yīng)用等方面近年的研究成果進行了綜述,這將為這一珍貴藥用植物資源的保護和可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)和參考。

1 化學(xué)成分研究

蛇足石杉植物體中含有的主要化學(xué)成分是三萜和生物堿類化合物。三萜類成分有千層塔尼醇、16氧千層塔三醇、千層塔萜二醇、21氧千層塔萜烯三醇和千層塔三醇等。生物堿成分有千層塔寧堿、石松寧堿和 Hup-A等。

早在 1881年,人們已經(jīng)開始了對蛇足石杉生物堿的研究,但直到 1940年這方面的工作才得到廣泛的開展。1950年末到 1960年初已陸續(xù)研究清楚這些生物堿的結(jié)構(gòu)。20世紀(jì) 80年代,我國學(xué)者從蛇足石杉中分離出一種生物堿[6],又名福定堿?；瘜W(xué)名為 (5R,9R,llE)-5-氨基 -11-亞乙基 -5,6,9,10-四氫 -7-甲基 -5,9-亞甲基環(huán)芳辛并 (b)吡啶 -2(1H)酮,商品名為雙益平、哈伯因。研究發(fā)現(xiàn),它具有強效、高選擇性的抗乙酰膽堿酯酶活性,引起人們廣泛關(guān)注。這一發(fā)現(xiàn)極大地推動了蛇足石杉生物堿的研究[6]。袁珊琴等[7-13]在 1988年到2004年的 10多年中先后在蛇足石杉生物堿中發(fā)現(xiàn)了石杉堿乙、N-甲基石杉堿乙、蛇足石杉堿、8-deoxyserratinine、lycodine、phlegmariurine B、去 -N-甲基 -β -obscurine、lycopodine、lycodoline、6-α -羥基 -lycopodine、6-β-羥基石杉堿甲、馬尾杉堿 N、蛇足石杉堿乙、馬尾杉堿M、異福定堿、石杉堿丙生物堿。王保德等[14]從蛇足石杉中分離得到一個新生物堿,為一個有內(nèi)氫鍵烯醇型新的 lycopodine類生物堿,命名為石杉堿 O(huperzinine O)。之后又有學(xué)者從蛇足石杉中分離出了 Huperzine V[15],12-epilycodoline N -oxide[16],7-hydroxylycopodine[16],4,6alpha- dihydroxylycopodine[16]。Wang等[17]從蛇足石杉中分離出了 3種新型生物堿類化合物 2-chlorohuperzine E,huperzines E′和 F′。魯翠濤等[18]對蛇足石杉莖葉中黃酮類物質(zhì)進行了研究,初步確定其中的黃酮類物質(zhì)主要為黃酮類和黃酮醇類。楊亞濱等[19]從該植物中分離鑒定了一個黃酮苷,即為,5’-dihydroxy-2’,4’–dimethoxy-flavone-7-O-β-D-(6"-O-Z-p-coumaroyl)-glu-copyranoside。最近,蔣金和等[20]對云南屏邊的蛇足石杉化學(xué)成分進行了研究,共分離鑒定了 11個化合物,包括 6個生物堿、3個三萜和 2個甾體。波譜分析確定它們的結(jié)構(gòu)分別為石杉堿甲,石杉堿乙,石杉堿庚,馬尾杉堿乙,8β-羥基馬尾杉堿乙,lycoposerramine D,serratenediol,21-episerratene-diol,serratenediol-3-acetate,β-谷甾醇和胡蘿卜甙。

2 藥理作用研究

2.1 抗膽堿酯酶作用

石杉堿甲是一種高選擇性的乙酰膽堿酯酶抑制藥,能進入中樞而發(fā)揮作用,可明顯促進神經(jīng)肌肉接頭處的膽堿能傳遞,對乙酰膽堿酯酶的抑制作用為毒扁豆堿的 3倍、加蘭他敏的 30倍[21]。

2.2 抗氧自由基

以 D-半乳糖 50 mg/(kg·d)劑量皮下注射大鼠 6周后,按石杉堿甲 0.1、0.2 mg/(kg·d)劑量分別給予 2周后檢測血清和腦組織中超氧化物歧化酶(SOD)活力和丙二醛 (MDA)含量。結(jié)果表明,石杉堿甲能顯著提高大鼠血清和腦組織中 SOD的活力,同時降低MDA的含量,從而加快氧自由基的清除。減少自由基損傷是石杉堿甲抗 AD的作用機制之一[22]。

2.3 對肌肉的作用

Hup-A有加強肌肉收縮作用,在 Hup A催醒、抗肌松作用的實驗得到相似的結(jié)果,提示可用于治療重癥肌無力和拮抗非去極化肌松藥過量[23]。

2.4 神經(jīng)保護作用

Hup-A除了顯著的膽堿酯酶抑制作用外還有廣泛的神經(jīng)保護作用。其保護作用亦對AD治療和對抗神經(jīng)毒性物質(zhì)的損害起到重要作用[24]。

2.5 增強學(xué)習(xí)、記憶作用

Hup-A對學(xué)習(xí)、記憶鞏固、記憶再現(xiàn)效應(yīng)均有增強作用。iv Hup-A 0.1 mg/kg明顯增強成年及老年大鼠學(xué)習(xí)效應(yīng)[25]。成年大鼠分別 ip Hup-A 36、60、100及 167μg/kg 4個劑量 ,均明顯促進記憶再現(xiàn)。ip Hup-A 75～120μg/kg劑量,可翻轉(zhuǎn)小鼠經(jīng)環(huán)己酰亞胺、東莨菪堿、亞硝酸鈉、電休克或缺氧造成的記憶受損[25,26]。

2.6 改善空間記憶障礙

單側(cè)損毀基底核大細胞部導(dǎo)致空間記憶障礙,損毀側(cè)大腦皮層膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶含量下降約 40%,200μg/kg試驗前 30 min iv Hup-A改善了這種空間記憶障礙[27]。

2.7 鎮(zhèn)痛作用

用熱板法 (熱刺激)和腹部收縮 (化學(xué)刺激)法證實了 Hup-A能夠?qū)Υ笫螽a(chǎn)生劑量依賴性提高疼痛閾的作用,說明了 Hup-A具有一定的鎮(zhèn)痛效果[28]。

3 臨床應(yīng)用

3.1 治療阿爾海默茨病

AD又稱原發(fā)性老年癡呆 (Senile dementia),是發(fā)生在早老及老年期不可逆轉(zhuǎn)的、漸進性的、精神行為異常的老年人神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病,以嚴(yán)重的高級認知功能和記憶功能障礙為臨床特征,以老年斑、神經(jīng)纖維纏結(jié)和神經(jīng)元丟失為主要病理特征,發(fā)病晚期可危及患者生命。據(jù)報道,65～74歲的老年人中約 3%患有 AD,75～84歲的人群中患病率為 19%,而 >85歲的老年人中 AD患者則高達 47%[29],已成為老年人的第四大死因[30]。隨著世界人口老齡化的進展,這一問題將更加突出。因此,預(yù)防和治療AD已成為世界各國關(guān)注的焦點。一項試驗表明,給予 AD患者哈伯因片口服治療 3個月,能顯著改善 AD患者的記憶、認知、日常生活能力,療效明顯好于腦復(fù)康組,有極顯著性差異 (P<0.01)[31]。

3.2 治療血管性癡呆 (Vascular Dementia,VD)

王瑞萍等[32]研究 36例確診為 VD的患者口服石杉堿甲 6個月,其記憶、認知和精神神經(jīng)功能改善較為明顯,優(yōu)于對照組,有顯著性差異 (P<0.05)。

3.3 治療記憶障礙,改善記憶功能

陳婕等[33]研究 46例記憶力障礙患者口服雙益平片 2個月,其記憶力及記憶商提高,總有效率達60.8%,療效顯著高于腦復(fù)康組 (P<0.05)。

3.4 治療小兒智力發(fā)育遲緩

廖建湘等[34]觀察發(fā)現(xiàn) 40例確診為語言發(fā)育遲緩的患兒口服石杉堿甲片 3個月以上,總有效率達67.57%,表明石杉堿甲對小兒語言發(fā)育遲緩有一定療效。林立等[35]觀察發(fā)現(xiàn) 20例精神發(fā)育遲緩患兒口服石杉堿甲 3個月,85%的學(xué)生智商有不同程度的提高。曲成毅等[36]發(fā)現(xiàn) 28例缺碘地區(qū)智力低下患兒口服石杉堿甲 3個月,與安慰劑組比較,其短期視覺記憶 (P<0.01)、擺方木 (P<0.05)、記數(shù)字 (P<0.05)、迷方 (P<0.05)等記憶、空間思維、結(jié)構(gòu)推理等方面均有顯著提高,但對概念及抽象思維能力方面無顯著提高 (P>0.05)。

3.5 治療重癥肌無力

夏強等[37]觀察發(fā)現(xiàn) 32例重癥肌無力患者口服哈伯因片 30天,臨床完全緩解者顯著高于對照組(P<0.05),血清膽堿酯酶顯著低于治療前 (P<0.01)和對照組 (P<0.05)。

3.6 治療腦卒中后的尿失禁

楊曉陽等[38]觀察發(fā)現(xiàn) 38例腦卒中后尿失禁患者在常規(guī)治療基礎(chǔ)上加服石杉堿甲治療 1個月,患者尿失禁消失及每日排尿次數(shù)減少 50%以上者 27例,有效率達 71.1%,與對照組比較有顯著性差異。

4 展 望

蛇足石杉是一種重要的藥用植物,其中所含的石杉堿甲是一種高效膽堿酯酶抑制劑,對重癥肌無力癥的冶療有效率高達 99.2%,且還能提高腦內(nèi)乙酰膽堿的含量,對治療阿爾茨海默病有一定的特殊療效。由于石杉堿甲在全草中含量甚微,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,人工合成十分困難。因此,無論是結(jié)構(gòu)改造還是直接作為藥品,石杉堿甲的主要來源還是對少數(shù)石杉科植物的提取,且石杉堿甲的作用持續(xù)時間長,毒副作用少,因此受到世界各國同行的矚目。目前,藥品生產(chǎn)完全依賴野生資源,價格昂貴,長期采掘勢必破壞蛇足石杉天然資源的保存與可持續(xù)開發(fā)。因此,研究蛇足石杉中石杉堿甲資源的新來源顯得尤為重要。

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