甾體生物堿研究進展

劉衛(wèi)東,王燕,于淼

(菏澤醫(yī)學?？茖W校，山東 菏澤 274000;*菏澤市中心血站）

生物堿是一類重要的天然有機化合物，人類利用生物堿的歷史甚至比文字的歷史還要長，但直到1803年Derosne 首次分離出單純的那可丁，以及德國助理藥劑師澤圖納于1806年首次從鴉片中分離出嗎啡，并報告其具有堿性，才開始了真正意義上的生物堿化學的研究。至1900年，人類分離出的生物堿僅約100 種，但隨著天然產(chǎn)物分離與結(jié)構(gòu)研究中新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，目前已知的生物堿已經(jīng)有130000 種以上，并且每年仍以大于1500 個新結(jié)構(gòu)的速度在遞增[1]。人們對生物堿的濃厚興趣主要在于生物堿具有多種多樣的生物活性與藥用價值。杜冷丁、阿托品等早已是大家耳熟能詳?shù)乃幬?，紫杉醇在抗腫瘤治療中也應用了多年。據(jù)統(tǒng)計，由生物堿開發(fā)的藥物約占全部植物藥的46%，這是其它天然產(chǎn)物不可比擬的[2]。

甾體生物堿是天然甾體的含氮衍生物，在生物堿中屬于結(jié)構(gòu)最復雜的一類，從生源關(guān)系上說，其甾體部分來源于乙酰輔酶A，而氮源部分目前的研究還不是太清楚，Kul’kova 等總結(jié)了一部分甾體生物堿的生物合成路線，一般認為L-精氨酸充當了合成過程中的氮源[3]。根據(jù)甾體部分的結(jié)構(gòu)不同，甾體生物堿可以分為膽甾烷類生物堿和異膽甾烷類生物堿，其結(jié)構(gòu)上的區(qū)別在于甾環(huán)中的C 環(huán)與D 環(huán)異位。由于分子中除甾環(huán)母環(huán)外一般還存在多個環(huán)，按照分子內(nèi)具有的環(huán)的個數(shù)和立體構(gòu)型又可以進一步分為11 個亞類。

膽甾烷類生物堿主要分布于茄科茄屬植物中，在百合科植物中也較為常見，異膽甾烷類生物堿主要存在于百合科藜蘆屬和貝母屬植物中[4]。有趣的是即使是同一類植物，如果生長環(huán)境不同，其體內(nèi)含有的甾體生物堿的種類和含量會有很大的不同[5]，比如我國產(chǎn)的貝母，在中低緯度的低海拔區(qū)域，如浙江、安徽和湖北所產(chǎn)的浙貝母、午陽貝母、安徽貝母和鄂北貝母中含有的是反式瑟瓦林類生物堿，而在中低緯度的高海拔區(qū)域，如四川、云南和甘肅所產(chǎn)的卷葉貝母、梭砂貝母和伊貝母中含有的則是順式瑟瓦林類生物堿，而我國中部和東北地區(qū)所產(chǎn)的貝母如灘貝母、湖北貝母和平貝母則同時含有以上兩種類型的生物堿，其中平貝母還含有瑟文類生物堿和烏蘇里貝母酮類生物堿，其中后者為平貝母所特有的一類生物堿[6]。這種差異可能由生長環(huán)境的不同所導致的不同的代謝系統(tǒng)所致，尤其是生長在凍土地帶的平貝母表現(xiàn)的尤為明顯。這種差異是否對中草藥的療效有影響目前還沒有更多的數(shù)據(jù)[7]。

甾體類生物堿的生物活性及其應用的研究毫無疑問是大家最感興趣的。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的甾體類生物堿的生物活性包括降壓作用；止咳、平喘活性；抗膽堿作用；強心作用；抗腫瘤活性；抗真菌活性；磷酸二酯酶抑制活性；血液流變學及凝血影響；黑色素抑制活性；抗幽門螺旋菌活性；殺蟲作用和毒性。

降壓作用：來自藜蘆屬的瑟文型生物堿大多具有降壓活性，但其生物胺和一元酯一般沒有降壓活性，而其二元酯則具有比本體更強的降壓作用，三元酯和四元酯的降壓作用更強，這只是其的降壓作用不僅與生物胺的結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與成酯的酸和酯鍵的位置有關(guān)。其藥理作用主要為腎上腺素受體(β1、β2）激動劑[8]，并可以抑制血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)換酶的活性，某些品種還可以減弱心肌的收縮力，表現(xiàn)為動脈血壓下降。

止咳、平喘活性：張勇慧[9]等對貝母中提取出的甾體生物堿的止咳、平喘活性進行了比較多的研究。發(fā)現(xiàn)在劑量為3.3 mg/kg 時，鄂貝新對氯化乙酰膽堿-組胺引喘的豚鼠具有顯著的平喘活性，鄂貝甲素、湖北甲素苷對氨水引咳的小鼠有明顯的止咳作用。平貝堿甲、平貝堿乙、平貝堿苷有明顯的祛痰活性，西貝素有較強的鎮(zhèn)咳作用。目前對其鎮(zhèn)咳等作用的原理還不是太清楚。

抗膽堿作用：Atta-ur-Rahman[10]等發(fā)現(xiàn)鄂貝乙素可以阻斷乙酰膽堿在離體回腸和心房的抑制反應，西貝素等對丁酰膽堿酯酶有選擇性抑制作用，但目前還缺乏比較多的數(shù)據(jù)，對于其他類型的甾體生物堿是否有相似的活性還缺乏統(tǒng)計。另外，周穎[11]等對五種貝母生物堿對氣管M-受體的拮抗作用進行了研究，發(fā)現(xiàn)這五種生物堿都可以使卡巴膽堿的量效曲線向右移動，表明對豚鼠氣管M-受體有抑制作用，并測定了各種貝母堿的pA2值。

強心作用：從茄科植物中分離出的多種生物堿均具有強心作用，在離體蛙心實驗中，其強心作用強度依次為毒毛旋花子苷K>番茄苷>α-卡茄堿=茄堿>垂茄堿=克默森茄堿>β-卡茄堿>茄啶。此類生物堿均以苷的形式存在，其強心活性取決于苷元的結(jié)構(gòu)和糖的數(shù)目而和糖的種類和空間構(gòu)型無關(guān)。從百合科植物中分離出的一些生物堿也具有強心作用，其作用機理主要通過興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)而產(chǎn)生。

抗腫瘤活性：這是該類生物堿最引人注目的生物活性之一。苦茄是世界上許多國家作為民間藥物治療癌腫，研究發(fā)現(xiàn)[12]，從苦茄中分離得到的β-苦茄素對腫瘤的生長具有抑制作用。30 mg/kg 的劑量可以使小鼠肉瘤180 的瘤重從對照組的1285 mg 減小至274mg，抑制率為78.6%，此外，對瓦克腫瘤的生長也有抑制作用。茄堿對S180 腫瘤細胞的生長有明顯的抑制作用，但文獻未報道具體的數(shù)據(jù)?；胰~煙草中的灰葉煙草堿和灰葉煙草寧堿對小鼠瓦克256 癌瘤的生長具有抑制作用，灰葉煙草堿15 mg/kg 劑量的抑制率為87%，灰葉煙草寧堿在11 mg/kg 和20 mg/kg 劑量的抑制率分別為83%和89%。Usubillaga[13]等對澳洲茄胺和O-acetylsolasodine 進行抗腫瘤活性的研究，發(fā)現(xiàn)二者具有顯著的抗腫瘤作用，并提出這類生物堿的對DNA 的修飾作用可能與甾體側(cè)鏈的螺氨基縮醛結(jié)構(gòu)有關(guān)。Liu[14]等亦報道了澳洲茄胺的抗腫瘤活性，并指出其鹽酸鹽正作為抗腫瘤藥物進行臨床前研究。研究表明[15]，邊緣茄堿可以抑制人腫瘤細胞的生長，如結(jié)腸癌(HT-20，HCT-15)、前列腺癌(LNCaP，PC-3)、乳腺癌(T47D，MDA-MB-231)和人肝癌(PLC/PRF/5)細胞。Kuo Kou-Wha 等對邊緣茄堿抑制肝癌細胞(Hep3B)的機制進行了研究，實驗結(jié)果顯示，邊緣茄堿可以導致細胞凋亡，并不可逆轉(zhuǎn)，處于G2/M相的細胞對邊緣茄堿導致的細胞凋亡最為敏感。目前含有邊緣茄堿的植物提取物正作為某些皮膚癌的治療藥物在二期臨床實驗中。近來，有文獻報道從加州藜蘆中分離得到的西洛帕明的抗癌作用與干擾Hh-Gli 信號有關(guān)。Pilar Sanchez[16]等指出，人腫瘤細胞的增殖需要持續(xù)的Hh-Gli 信號，而西洛帕明可以阻斷該信號，在體內(nèi)抑制不同腫瘤細胞的生長，目前進一步的實驗還在研究中。PAE 等研究發(fā)現(xiàn)，浙貝乙素在體外能夠誘發(fā)HL-60 向粒細胞分化而抑制其生長，并可以增強ATRA 的活性，減少ATRA 的用量進而減少ATRA 引起的嚴重的副作用。

抗真菌活性：茄堿，澳洲茄胺等具有抗真菌活性茄堿對黑曲菌、白假絲酵母及其他真菌的生長具有抑制作用；澳洲茄胺對維科海姆原藻等具有抑制作用。其機理為影響真菌遺傳物質(zhì)的正常合成導致不能完成正常的細胞周期，從而導致真菌停止生長甚至死亡[17]。從大力藜蘆中分離出的某些生物堿也表現(xiàn)出具有一定的抗真菌活性，但尚缺少機理方面的研究。

磷酸二酯酶抑制活性：Ori[18]等研究發(fā)現(xiàn)從F.persica 中分離出的多種生物堿對磷酸二酯酶有較高的抑制活性，其IC50分別為247、88、127、183、106、679、214、171(μmol/L)。

對血液流變學及凝血的影響：楊靜嫻[19]等報道烏蘇藜蘆生物堿能顯著降低健康家兔及高黏血癥的大鼠的全血黏度和血漿黏度，其作用可能與抑制紅細胞聚集能力，增強紅細胞變形能力及改善血液中影響?zhàn)ざ鹊姆羌毎煞钟嘘P(guān)。該化合物能顯著延長小鼠鼠尾出血時間，提示可能有抗血小板血栓形成的作用。

抑制黑色素生成：藜蘆嗪等三種生物堿可以抑制黑色素的生成，他們并非直接抑制絡(luò)氨酸酶的活性，但對小鼠黑色素瘤有很強的抑制黑色素生成的活性(IC 50<1 mg/ml)。

抗幽門螺旋桿菌活性：Tezuka[20]等從三種藜蘆屬植物中分離出三種總生物堿組分和14 種甾體生物堿，采用圓盤法測定了其抗幽門螺旋桿菌(HP)活性。其中，verapatulin 和藜蘆胺現(xiàn)實了抗幽門螺旋桿菌的活性。Verapatulin 對兩種HP 標準菌株NCTC11637 和NCTC11916 的disk-MIC 值為10μg/mL，其活性與青霉素G 相當而弱于紅霉素。

殺蟲作用：從茄科和藜蘆屬植物中分離得到的某些膽甾烷和異膽甾烷類生物堿都具有殺蟲作用，例如垂茄堿可引起昆蟲中毒，對馬鈴薯葉甲蟲具有拒食作用，對菜粉蝶有致畸毒性。切丁和茄堿可以抑制克魯斯錐蟲的生長。我國民間也有利用茄科植物做“土農(nóng)藥”的例子。

毒性：藜蘆屬植物中的某些生物堿是抑制的最顯著的誘發(fā)動物前腦無裂畸形的致畸因子，如介藜蘆堿和西洛帕明在20 世紀50年代在愛達荷州引起放牧羊群的損失?，F(xiàn)在，生物醫(yī)學已廣泛的利用西洛帕明對人類疾病進行研究，并可以利用母羊產(chǎn)生的多克隆抗體采用競爭性抑制酶免疫吸附法對西洛帕明和介藜蘆堿進行檢測和定量。茄科植物中的茄啶、茄堿、澳洲茄胺和澳洲茄堿也可在動物中誘發(fā)畸形。對敘利亞倉鼠口服茄啶可導致腦畸形[21]，對懷孕的CD2 轉(zhuǎn)基因小鼠有肝毒性和致突變作用，對魚胚胎也有毒性等。藜蘆堿和藜蘆定均有神經(jīng)毒性，主要是影響細胞膜去極化作用，影響鈉通道。

總的來說，隨著新技術(shù)手段的使用，甾體生物堿的研究取得了很大的進展，一大批新化合物被分離出來，結(jié)構(gòu)被確定，其生物活性也得到了深入的研究。從目前的研究結(jié)果看，甾體類生物堿展示了全面的生物活性和良好的應用前景，但過強的毒性和致畸性又大大限制了其的用途。人們一直在試圖通過改變生物堿分子的某些結(jié)構(gòu)，以達到減小毒性或者增強有效性的目的，雖然目前還沒有取得令人滿意的成果，但這種努力方向無疑是值得期待的。

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