糖苷生物堿的研究進展

劉艷芳

（阜陽職業(yè)技術(shù)學院，安徽 阜陽 236031）

糖苷生物堿的研究進展

劉艷芳

（阜陽職業(yè)技術(shù)學院，安徽 阜陽 236031）

糖苷生物堿主要分布在茄科及百合科的一些植物體內(nèi)，由疏水性的苷元和親水性的寡糖鏈構(gòu)成，是一種甾體皂苷.苷元為螺旋甾堿烷、茄次堿烷和其他甾體衍生物3類，寡糖鏈由3～4個單糖組成.植物合成糖苷生物堿主要是為了防御微生物、動物及昆蟲的侵襲，具有一定毒性，但與此同時，它還具有降低膽固醇、消炎、活血鎮(zhèn)痛、增強機體免疫力、協(xié)同、抗病原微生物、抗癌等多種生理活性.關(guān)注糖苷生物堿的結(jié)構(gòu)、活性、毒性三者的關(guān)系，對糖苷生物堿的毒性機制及活性進一步探討，必將成為日后其研究的重要突破口，亦為天然藥物及保健食品行業(yè)的發(fā)展奠定重要的理論基礎(chǔ).

糖苷生物堿；結(jié)構(gòu)；毒性；生物活性

糖苷生物堿是植物體內(nèi)的一類次生代謝產(chǎn)物，主要分布于茄科和百合科的一些植物體內(nèi)[1]，因此被稱作甾體糖苷生物堿或茄屬糖苷生物堿.百合科和茄科的植物在自然界中廣泛存在，如番茄、茄子、馬鈴薯、龍葵、藜蘆、白英等植物，具有很強的經(jīng)濟價值，有的是日常生活的主食蔬菜，有的是重要的藥材.自19世紀Desfososses首次在茄科龍葵體內(nèi)發(fā)現(xiàn)糖苷生物堿后，至今各國科學家已逐漸從300多種植物體內(nèi)分離出100余種結(jié)構(gòu)不同的這類化合物，且每年以2-3種的速度遞增[2].研究表明，糖苷生物堿是一種天然活性物質(zhì)，具有多種生理功效，對哮喘、炎癥、高膽固醇、高血壓、腫瘤等多種常見疾病都有抑制作用.如白英、茄子、龍葵具有抗癌功效[3]，藜蘆具有抗血栓及降壓功效[4]等，均與它們體內(nèi)含有糖苷生物堿有關(guān).但糖苷生物堿的合成是植物為了防御微生物、動物及昆蟲的侵襲[5]而自我合成的一種產(chǎn)物，因此它具有一定的毒性.大眾食品馬鈴薯的塊莖和植株中就含有一種有毒、怪味的糖苷生物堿，影響了馬鈴薯的風味和食用安全性.因此，對于植物體內(nèi)糖苷生物堿運用和研究引起了普遍重視，國內(nèi)外多位學者均對其進行了研究.對糖苷生物堿的生理功效進行總結(jié)，可為日后糖苷類天然藥物及保健食品的發(fā)展提供借鑒依據(jù).

1 結(jié)構(gòu)

糖苷生物堿是由疏水性的糖苷配基（苷元）和親水性的寡糖鏈構(gòu)成，是一種甾體皂苷[6].這類化合物在結(jié)構(gòu)上既有配基（苷元）的差別，又有寡糖鏈的差異.

1.1 糖苷生物堿的寡糖鏈

多種單糖均可組成糖苷生物堿的寡糖鏈，如鼠李糖、半乳糖、葡萄糖等，連接方式如圖1所示，其分支糖鏈一般由三糖、四糖構(gòu)成.

圖1 糖苷生物堿寡糖鏈的組成結(jié)構(gòu)

1.2 糖苷生物堿的苷元

糖苷生物堿的苷元結(jié)構(gòu)分為螺旋甾堿烷、茄次堿烷和其他甾體衍生物3類[7]（圖2），通常是由1個非極性的甾體單元與1個含氮原子的雜環(huán)連接而成.

以茄次堿烷為配基的糖苷生物堿有垂茄堿、a-查茄堿、勒帕茄堿Ⅰ、a-茄堿、異紅介藜蘆堿、次勒帕茄堿Ⅰ等；以螺旋甾堿烷為配基的糖苷生物堿有a-邊緣茄堿、a-澳洲茄堿、茄狄星和番茄堿等；其他甾體衍生物一般有3種：a-表氨基環(huán)半縮酮、3-氨基螺甾烷、22，26-縮亞胺膽甾烷.

圖2 糖苷生物堿的苷元結(jié)構(gòu)

2 性質(zhì)

常溫下，糖苷生物堿的純品以白色結(jié)晶體形式存在，味感苦澀，不溶于水、丙酮、氯仿，易溶于乙醇等少數(shù)有機試劑.由于其結(jié)構(gòu)中含具有弱堿性的氮元素，因此，總體顯現(xiàn)出弱堿性，可以發(fā)生“酸溶堿沉”，即在酸性條件下成鹽溶解，在堿性條件下被沉淀析出.乙醇提取-氨水沉淀、甲醇回流-酸溶堿沉、雙溶劑法、多溶劑混合提取、酸醇提取-氨水沉淀等多種提純糖苷生物堿的方法，均是利用“酸溶堿沉”的原理而實現(xiàn)的.

3 植物體內(nèi)糖苷生物堿的毒性及生理活性

3.1 毒性

首先，糖苷生物堿對膽堿脂酶(例如乙酰膽堿酯酶及丁酰膽堿酯酶)的活性具有抑制作用.膽堿酯酶在體內(nèi)可催化乙酰膽堿水解，生成乙酸和膽堿.若膽堿酯酶的活性一旦被抑制，便會引發(fā)一系列癥狀，譬如精神沮喪、眩暈、精神不濟及腸胃肌肉痙攣等神經(jīng)性疾病，這些都是由于人體內(nèi)乙酰膽堿的累積引起的.其次，糖苷生物堿可與生物膜中的甾醇類化合物專一性結(jié)合，生成復合物.當此復合物在雙層膜的外層達到一定密度，糖苷生物堿的糖鏈會相互作用而緊密結(jié)合在一起，形成不可逆的、穩(wěn)定復合物，使得膜外層的甾醇類化合物變得不可移動，且內(nèi)層的甾醇類組分就會翻轉(zhuǎn)并結(jié)合到膜的外部，繼續(xù)與糖苷生物堿生成復合物，因此原來的膜結(jié)構(gòu)便不能維持，最后引發(fā)膜破碎.當患者的血液、肝臟運輸并吸收一定量的糖苷生物堿，這種效應將使得胃腸道及身體其他組織的細胞結(jié)構(gòu)被破壞.當糖苷生物堿隨血液、肝臟運輸、吸收后，這種作用的存在便會使胃腸道部位的細胞結(jié)構(gòu)被破壞，與此同時也會破壞人體其他器官和組織.人類對糖苷生物堿的毒性較為敏感，中毒率很高，口服1～5mg/mL劑量即可引發(fā)人的嚴重中毒反應.尤其是一些常見食物，如馬鈴薯、番茄等均含有一定量的糖苷生物堿，不當食用，即可引發(fā)中毒癥狀.

3.2 糖苷生物堿的生物活性

研究表明：糖苷生物堿在對細菌、病毒、真菌、昆蟲、蠕蟲、瘧原蟲、其它植物以及哺乳類動物和人具有一定毒性同時，也擁有十分廣泛的生物活性，例如抗病毒、抗真菌、抗癌細胞、抗瘧原蟲等.

3.2.1 抗癌活性.將茄科植物醇溶法提取純化后，可獲得的抗癌有效成分，其中主要為糖苷生物堿.白英中的糖苷生物堿可抑制小鼠的惡性腫瘤.龍葵堿可抑制肝臟纖維化[6]，調(diào)節(jié)腫瘤細胞的水平[9]，使腫瘤細胞的生長受到抑制，對肺癌、肝癌均有積極治療作用.黃水茄中的α-澳洲茄邊堿對人肝癌細胞具有抑制作用，可誘導癌細胞的凋亡，提高癌細胞的死亡率.

3.2.2 抗病原微生物.糖苷生物堿和其他許多天然的小分子一樣，能夠抑制植物體內(nèi)的病原微生物生長.抑制病原微生物生長的這些成分，一部分是植物體內(nèi)天然存在的次生代謝產(chǎn)物，一部分是當植株受到微生物侵襲后而合成的，糖苷生物堿則屬于前者.它常以非活性前體的形式天然存在于植物體內(nèi)，當植物受到病原微生物的攻擊后，在酶的作用下被激活，從而具備抗病原微生物的功能.Ameson等人[10]的研究表明，小劑量的番茄堿可抑制毛癬菌、奧杜盎氏小芽孢癬菌、白色念球菌，臨床上已用番茄堿軟膏劑治療皮膚癬菌的感染.另外，大鼠的注射實驗證實α-卡茄堿及α-茄堿能抵御外界S．typhimuriumSLl344菌的感染.

3.2.3 增強機體免疫力.可溶性及亞單位蛋白質(zhì)疫苗通常并不能產(chǎn)生特異性抗原免疫反應.若要增強其免疫原性，必須將疫苗及其相應的佐劑交聯(lián)使用.糖苷生物堿作為一種新型的免疫佐劑，能夠增強細胞的免疫反應，可用作抗瘧疫苗.實驗表明，若將番茄堿用作抗瘧疫苗，可刺激機體免疫反應，增強小鼠的免疫力，提高它們抵御各種傳染病的能力.

3.2.4 協(xié)同作用.所謂協(xié)同作用，為兩種或兩種以上的糖苷生物堿按照一定的比例混合，作用強于其中任何一個組分.目前，關(guān)于糖苷生物堿中的a-茄堿和a-卡茄堿的協(xié)同作用的報道最為常見.1986年，首次成功運用人工合成的脂質(zhì)體膜發(fā)現(xiàn)a-茄堿和a-卡茄堿的協(xié)同溶膜作用，后來發(fā)現(xiàn)改變a-茄堿和a-卡茄堿濃度的比率，協(xié)同作用的強弱亦發(fā)生改變，當比率達到1：1時，協(xié)同作用最強.隨后，此作用在多種生物膜結(jié)構(gòu)及生物體系里，例如真菌和動、植物細胞等均被證實[11].David，B．Smith等人用馬鈴薯中的a-茄堿和a-卡茄堿共同和單獨喂養(yǎng)蝸牛，結(jié)果表明，二者單獨或共同喂養(yǎng)，均可抑制蝸牛生長，其中a-卡茄堿的抑制作用明顯強于a-茄堿，二者共同喂養(yǎng)產(chǎn)生更強的抑制作用，說明二者聯(lián)合協(xié)同作用較為明顯.

3.2.5 降低膽固醇作用.李偉等人的研究表明，藜蘆堿可使大鼠的心率減緩、血壓降低，作用的強弱取決于藜蘆堿的使用劑量，劑量越大，作用越強烈.MendelFriedman等人[12]研究發(fā)現(xiàn)，用a-茄堿喂養(yǎng)大鼠可以明顯降低血液中三酰甘油酯和膽固醇的含量.Micich等人證實番茄堿可顯著降低膽固醇在體內(nèi)的蓄積，他們在含黃油的正己烷當中添加一定量番茄堿，結(jié)果膽固醇在番茄堿的作用下被去除.

3.2.6 消炎、活血鎮(zhèn)痛作用.茄科植物體內(nèi)的糖苷生物具有較為廣泛的消炎作用.動物試驗表明，皮下注射、肌肉注射及口服糖苷生物堿中的番茄堿對小鼠的水腫情況產(chǎn)生明顯的抑制作用，且劑量與作用大小成正比.研究表明，茄子非可食部位所含的糖苷生物堿對小鼠的急性心肌缺血具有很強的緩解，對各種刺激引起的疼痛都有明顯的鎮(zhèn)痛效果，抗凝血作用亦良好.

4 展望

糖苷生物堿的品種繁多、結(jié)構(gòu)多樣、生理活性各異.國內(nèi)外學者對它進行了長期不懈的研究，明確了它的種類及來源，對多種糖苷生物堿的生理功效也進行了深入探索，取得了實質(zhì)性的進展.但如何更好的處理其毒性與生理活性的關(guān)系、相互之間的協(xié)同機制，并將糖苷生物堿的功效充分發(fā)揮，是日后研究的重要突破口.對糖苷生物堿的毒性機制及活性的研究，必將為日后天然藥物的開發(fā)及保健食品行業(yè)的發(fā)展奠定重要的理論基礎(chǔ).

〔1〕李志文,周寶利,劉翔，等.茄科植物體內(nèi)糖苷生物堿的生理生態(tài)活性研究進展[J].上海農(nóng)業(yè)學報,2011,27(3):129-134.

〔2〕趙雪淞,孫芳,郭永鍵等.糖苷生物堿化學生態(tài)學研究進展[J].生態(tài)學雜志,2007,26(6):948-953.

〔3〕陳靜,王志敏,湯青林等.茄子的藥用價值及機理研究進展[J].長江蔬菜,2011(8):1-3.

〔4〕李偉,陸艷娟,王清，等.黑藜蘆生物堿的降壓作用機制[J].中國老年學雜志,2012,32(1):97-99.

〔5〕趙雪淞,高聆,王娟等.五種茄科糖苷生物堿及其混合物的抗真菌活性研究[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2009,21(1):36-43.

〔6〕何大俊.糖苷生物堿的結(jié)構(gòu)與抗腫瘤活性[D].東北師范大學,2006.

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〔8〕余靜.馬鈴薯糖苷生物堿的提取與純化[D].華中農(nóng)業(yè)大學,2010.

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〔11〕趙雪淞.龍葵糖苷生物堿Solamargine和Solasonine的提取分離及其抗真菌作用研究[D].東北師范大學,2006.

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TS201.2

A

1673-260X（2014）01-0084-02