金屬微量元素的配合物在中藥中的應用

向暉，潘曉麗，章從恩，謝運飛，譚玉柱，董小萍

金屬微量元素通常是指生物有機體中含量小于0.01 %的金屬化學元素。金屬元素占了人體所必需的微量元素中的大部分，主要包含鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、鎳、鉬、釩、錫、鍶、銣等。金屬有機配合物歸屬于無機化學和有機化學的交叉范疇，通常是至少含有一個金屬—碳鍵，并且由金屬與有機物配位體之間形成的配合物。這類化合物由中心原子、配位體和外界組成。中藥中的有機成分常常可以和金屬元素形成配合物。本文主要對金屬微量元素的生理作用，以及金屬微量元素與各類中藥化學成分形成的配合物在中藥中的應用進行探討，并對相關(guān)內(nèi)容進行整理總結(jié)。

1 微量金屬元素生理作用

微量金屬元素在體內(nèi)含量雖然少，但卻發(fā)揮著非常重要的作用。它可以與大分子蛋白質(zhì)形成配合物，成為酶蛋白的活性中心，也參與某些維生素的構(gòu)成，除此之外，微量金屬元素也可以控制動物的基因表達，其含量多少還可以影響某些疾病的發(fā)生發(fā)展。

1.1 參與生物分子的構(gòu)成

1.1.1 參與酶蛋白的構(gòu)成 酶是一種生物催化劑，能夠通過將反應的活化能降低，從而加快反應速度，但是卻不改變反應的平衡點。絕大多數(shù)酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)。具有催化效率高、專一性強、作用條件溫和等特點。酶中的某些金屬元素參與構(gòu)成的活性中心也扮演著很多重要角色，它們參與氧化還原、電子傳遞、路易斯酸催化等。例如錳元素是人體必需的金屬微量元素之一，它主要以錳酶的形式存在[1]。再如鋅元素參與構(gòu)成人體100多種重要酶類。

1.1.2 作為激素蛋白的必需活性基團 激素通常是指

由生物體特定細胞分泌的一類調(diào)節(jié)性物質(zhì)。通過與受體結(jié)合而起作用。其中下丘腦激素、垂體激素、胃腸激素、降鈣素等都屬于蛋白質(zhì)類的激素。而微量金屬元素可以作為其活性基團，使激素發(fā)揮其生理作用。

1.1.3 參與維生素B12的構(gòu)成 維生素B12又叫鈷胺素，它參與制造骨髓紅細胞，防止惡性貧血以及大腦神經(jīng)受到破壞，對人體健康來講十分重要。而微量金屬元素鈷是構(gòu)成維生素B12必不可少的成分，也是維生素B12發(fā)揮生理作用的關(guān)鍵。

1.2 對基因表達的調(diào)控

微量金屬元素可以調(diào)控動物基因的表達，其途徑多種多樣。例如鐵元素缺乏將導致動物體內(nèi)轉(zhuǎn)鐵蛋白基因的表達。再例如金屬鋅對金屬硫蛋白( MT) 基因表達有顯著調(diào)控作用。此外銅元素的增加將顯著提高M T基因的表達量[2]。所以說金屬微量元素可以間接地控制動物生長發(fā)育。

1.3 維持骨骼健康

骨松質(zhì)中儲存著金屬微量元素，它作為骨松質(zhì)的重要組成部分在生理上各個環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)以及構(gòu)成作用。例如鐵元素參與構(gòu)成血紅蛋白，而血紅蛋白與骨骼的運動以及神經(jīng)發(fā)育關(guān)系密切。再例如元素鋅參與了人體100多種重要的酶的構(gòu)成，與骨骼的細胞發(fā)育和生長分化密切相關(guān)。金屬錳元素也參與了與骨骼正常生長發(fā)育息息相關(guān)的多種酶的構(gòu)成[3]。

1.4 與某些疾病的關(guān)系

微量金屬元素含量多少可能與某些疾病的發(fā)生發(fā)展有一定關(guān)系。例如冠心病病人，其血清鉻的含量明顯下降，而鎘的含量卻顯著升高[4]。而鎂元素則能夠降低高血脂病人的血清膽固醇，改善脂代謝異常。此外元素鋅可抑制組織胺等的釋放，而心肌梗死中溶酶體酶起著重要的作用，因此鋅元素對心肌與明顯的保護作用[5]。

2 金屬微量元素的配合物在中藥中的應用

微量金屬元素可以和中藥中的某些活性成分形成配合物，從而使其某些藥理作用得到加強。已知金屬微量元素可以和黃酮類，蒽醌類，生物堿類，香豆素類，糖類等成分形成配合物。

2.1 黃酮類金屬配合物

黃酮類化合物是許多常用中草藥的有效成分，具有抗菌，抗氧化，抗炎，利尿等作用。黃酮類母核具有強烈的螯合作用，某些黃酮類藥物和金屬元素形成金屬配合物，有可能增加其療效，甚至可以產(chǎn)生新的藥理作用[6]。

2.1.1 槲皮素金屬配合物 槲皮素具有抗凝和元素抗腫瘤的藥理作用。采用MTT法、熒光染色法、流式細胞術(shù)和免疫細胞化學方法對槲皮素金屬配合物抗腫瘤活性和誘導HepG2細胞凋亡進行了研究，結(jié)果表明槲皮素錳、鎳和鋅配合物對腫瘤細胞生長的抑制作用明顯強于配體槲皮素[7]。

2.1.2 蘆丁金屬配合物 蘆丁主要用于防治腦出血 、高血壓、視網(wǎng)膜出血 、紫癜、急性出血性腎炎 、慢性支氣管炎、鎮(zhèn)痛、抗輻射和抗疲勞等[8]，蘆丁具有具有完整的大π鍵共軛體系，強配位氧原子與合適的空間構(gòu)型，可與金屬離子螯合成穩(wěn)定的環(huán)狀配合物。有些蘆丁金屬配合物抗菌抗炎，抗腫瘤作用大大提高，高于原配體，例如蘆丁-銅配合物具有十分明顯的抗炎性能[9]。

2.1.3 槲皮萬壽菊素-金屬配合物 槲皮萬壽菊素是菊科植物萬壽菊的活性成分之一，屬黃酮醇類化合物，合成的三種金屬配合物槲皮萬壽菊素銅(Ⅱ)、鋅(Ⅱ)鐵(Ш)都比配體具有更強的清除DPPH自由基、超氧陰離子自由基和羥基自由基活性[10]。

2.1.4 黃芩苷-金屬配合物 黃芩苷（Baicalin）是從中藥黃芩根中提取分離出來的一種黃酮類化合物，具有抑菌、抗炎、抗變態(tài)及抗癌等作用。黃芩苷銅、鋅配合物對超氧自由基具有明顯的清除作用[11]， 并且呈量效關(guān)系，其中以金屬銅的配合物活性最高[12]。

2.2 蒽醌類金屬配合物

蒽醌類化合物生物活性多種多樣，具有抗炎，抗菌，瀉下，止血，抗腫瘤等藥理活性。一般來說，具有α-酚羥基或是鄰二酚羥基結(jié)構(gòu)的蒽醌類可以和金屬離子反應生成配合物。生成配合物后，有可能產(chǎn)生新的藥性，也可能加強其原有的藥理作用。

2.2.1 大黃素銅( Ⅱ) 配合物 大黃素是中藥大黃中的活性成分，具有利尿，抗菌，免疫抑制，抗腫瘤等作用。采用液體試管法和傾注平板法對其抑菌活性進行了研究，結(jié)果表明大黃素、 大黃素 銅( Ⅱ) 配合物對實驗菌的生長都有很強的抑制能力，其中大黃素銅( Ⅱ) 配合物抑菌活性高于大黃素[13]。

2.2.2 大黃酸金屬配合物 大黃酸是中藥大黃中的活性成分之一，具有瀉下，抗腫瘤，抗菌，免疫抑制等藥理作用。對合成的金屬配合物以及配體進行了抗氧化實驗，試驗結(jié)果表明，配合物清除超氧自由基O－、羥自由基OH、DPPH自由基的能力均強于配體[14]。

2.2.3 蘆薈大黃素鋅配合物 蘆薈大黃素為大黃的抗菌有效成分，可從蘆薈中提取，具有抗腫瘤、抗菌和免疫抑制、瀉下等作用。采用紫外可見分光光度法,測定蘆薈大黃素鋅配合物抗氧化作用強弱。結(jié)果表明,金屬鋅離子與蘆薈大黃素具有協(xié)同抗氧化作用[15]。

2.3 生物堿金屬配合物

生物堿是中藥中的中藥活性成分之一，具有較為廣泛的藥理活性，但是生物堿金屬配合物的相關(guān)研究并不多。

2.3.1 粉防己堿金屬配合物 粉防己堿為雙芐基異喹啉類生物堿。對心臟有負性肌力、負性頻率和負性傳導作用。對粉防己堿的四種金屬配合物（Cu，Zn，Co，Ni）均建立了生長速率常數(shù)與藥物濃度間的關(guān)系，進而確定了最佳抑菌濃度。結(jié)果表明4種金屬配合物的抑菌作用均比配體粉防己堿強[16]。

2.3.2 去氫駱駝蓬堿的反式Pd2+配合物 駱駝蓬的藥理作用十分廣泛，主要對中樞神經(jīng)、心血管系統(tǒng)、肌肉、離子通道有作用。實驗證明，去氫駱駝蓬堿的反式Pd2+配合物具有較高的抗腫瘤活性, 高于臨床用藥順鉑、卡鉑5-氟脲嘧啶的活性[17]。

2.4 香豆素金屬配合物

香豆素是具有苯駢α-吡喃酮母核的一類天然化合物，香豆素類藥物具有抗凝作用，香豆素本身以及香豆素類的衍生物都可以作為香豆素金屬配合物的配體。KOSTOVA等[18]合成了系列 4 -羥基香豆素和雜環(huán)醛如與苯并吡喃, 吡唑作用, 合成一系列 La3+、Ce3+、Nd3+的稀土配合物和鋯配合物，體外抗腫瘤實驗證明這些配合物對 K- 562及 LAMA- 84等細胞株的有毒活性。

2.5 多糖類金屬配合物

多糖通常是10個以上的單糖組成的聚合糖高分子碳水化合物，是很多中藥的活性成分，現(xiàn)已合成出微量金屬元素和各類多糖的配合物。

2.5.1 茶多糖鐵配合物 茶多糖是茶葉中主要成分之一，可以與金屬鐵形成穩(wěn)定的配合物作為補鐵劑，且其對胃腸道極少刺激[19]。

2.5.2 黃靜多糖鐵配合物 黃精多糖是中藥黃精的有效成分之一，具有抗菌，抗衰老，免疫調(diào)節(jié)等活性[20]。紅外光譜可見配合物中羰基氧和醇羥基氧參與了配位，形成了比較穩(wěn)定的配合物[21]，而此配合物水溶性良好，對胃腸道刺激小，是一種良好的補鐵劑。

2.5.3 麥冬多糖鉻配合物 麥冬多糖可以降血糖，抗過敏，抗心肌缺血等作用[22]。麥冬多糖能與金屬鉻形成配合物，且其在酸性和堿性條件下均穩(wěn)定，為新藥開發(fā)提供了依據(jù)[23]。

3 小結(jié)與展望

中藥是中華民族幾千年來在與自然界和疾病作斗爭的實踐中總結(jié)出來的寶貴財富，為中華民族的繁衍昌盛發(fā)揮了不可磨滅的作用。近年來，伴隨著中藥現(xiàn)代化研究進程，中藥中一些新的有效成分被逐漸發(fā)掘出來。長期以來，在中藥有效化學成分的研究中主要是對有機成分的研究，而配合物方面的研究探討還比較少。

微量元素中的金屬元素對人體來講十分重要，金屬離子對調(diào)控藥物結(jié)構(gòu)與機體間的生物、生理過程起著重要作用。所以未來的研究中應該重視金屬離子是否和配體產(chǎn)生協(xié)同作用。在中藥中，其活性成分大多含有羰基，羧基，羥基，巰基等可以形成配位鍵的基團，而銅，鋅，鎂等金屬離子則可以作為中心離子，和中藥中的一些活性成分形成的配合物。這些配合物相對于原來配體，某些藥理藥效得到了加強，或是具有了新的藥理學活性，也或是減輕了毒性。金屬有機配合物可能是中藥活性成分中非常重要的組成部分，曹治權(quán)教授提出中藥有效成分的配位學說[24]。中藥配位化學學說認為:中藥有效成分可以是其中的某種或某幾種有機成分 ,也可以是其中的微量元素 ,但更多可能是有機成分與微量元素組成的配位化物 ,天然藥物以其中的有機物分子與微量元素間形成的配合物在動植物及人體的生命活動中發(fā)揮作用。金屬配合物在中藥活性成分的分離，純化，結(jié)構(gòu)鑒定方面也有著重要應用，此外中藥活性成分在形成金屬配合物后，其理化性質(zhì)得到了一定的改變，這些改變對中藥活性成分的分離，純化，結(jié)構(gòu)鑒定有很大的幫助。胡學橋[25]在研究配位色譜在天然產(chǎn)物分離中的應用時指出:影響配位色譜分離效率的主要因素是中心離子的選擇和流動相的改變。

總之有機金屬配合物在中藥方面還是一個非常新穎的領(lǐng)域，研究前景廣闊，在藥理藥效，以及結(jié)構(gòu)鑒定方面都有十分重要的意義，它可以對以上幾方面的發(fā)展起到促進作用，并且推動中藥現(xiàn)代化發(fā)展。

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