白屈菜生物堿研究進展

洪 波，孟 琦，江健梅，朱雅靜，許永華，趙 露*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院，長春 130118；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，長春 130118）

中藥白屈菜（Chelidonium majusL.）的植物來源是白屈菜的干燥全草，為罌粟科（Papaveraceae）白屈菜屬（ChelidoniumL.）多年生草本植物。明代朱橚所著的《救荒本草》中即有關(guān)于白屈菜的記載[1]。白屈菜民間常用的別名有八步緊、土黃連、地黃連、牛金花、斷腸草、山西瓜等。白屈菜在歐洲和亞洲均有分布，在我國主要分布于東北、華北、西北及長江中下游地區(qū)，是吉林省道地藥材[2]?！吨袊幍洹分忻枋觯浊擞凇按?、秋兩季采挖，除去泥沙，陰干或者曬干。具有解痙止痛、止咳平喘及抗癌抑菌等功效”[3]。本文通過查閱與白屈菜生物堿相關(guān)的文獻，對其生物堿成分研究，尤其是藥理研究，以及生物合成途徑研究進行總結(jié)和分析，為白屈菜及白屈菜中生物堿的深入研究和應(yīng)用提供參考。

1 白屈菜中生物堿成分研究進展

對白屈菜化學(xué)成分的研究表明，白屈菜中的主要化學(xué)成分是生物堿，還含有黃酮類、三萜皂苷、揮發(fā)油、維生素C等成分。另外，Barnes等從白屈菜中分離得到各種酸，主要有白屈菜酸、阿魏酸、苦參酸和咖啡等[4]。2016年，Deng等經(jīng)過分離鑒定兩個之前未被報道的藿烷型三萜[5]。

研究表明，白屈菜中具有藥理活性的主要有效成分是生物堿類，按基本母核分類，它們大部分屬于異喹啉類生物堿，如苯并菲啶類的白屈菜堿、羥基白屈菜堿、甲氧基白屈菜堿、白屈菜胺、白屈菜紅堿、6-甲氧基二氫白屈菜紅堿、白屈菜黃堿、白屈菜默堿、高白屈菜堿、血根堿、羥基血根堿、6-甲氧基二氫血根堿；原小檗堿類的隱品堿、黃連堿、8-氧黃連堿、消旋四氫黃連堿、消旋金罌粟堿、左旋金罌粟堿、左旋金罌粟堿a-甲羥化物、左旋金罌粟堿β-甲羥化物、人血草堿、小檗堿、四氫小檗堿、別隱品堿、原阿片堿等。這些生物堿主要存在于氣生和罌粟科植物的陸生部分的乳膠狀物質(zhì)的混合物中[6][7]。白屈菜中的生物堿主要存在于其地上部分，含量在0.5~1.5%之間[8]，而Suchomelova等的研究則表明生物堿含量高達8%[9]。

2 白屈菜中生物堿的主要藥理活性研究進展

對白屈菜藥理作用的研究顯示，白屈菜在治療癌癥、呼吸道疾病、抗肝纖維化等方面很有研究價值，是一類很有商業(yè)發(fā)展前景的中藥。而且，這些異喹啉類生物堿對甲基苯丙胺具有顯著的生物活性，可以用于抗菌、抗炎、利膽、鎮(zhèn)痛等。

2.1 抗腫瘤

體外研究表明，白屈菜堿能抑制轉(zhuǎn)移侵襲性人類癌細胞[10]。宗永立等認為白屈菜紅堿能有效地誘導(dǎo)人胃癌BGC823細胞凋亡[11]。劉帆等將不同濃度的白屈菜紅堿作用于體外培養(yǎng)的宮頸癌細胞（Hela），發(fā)現(xiàn)白屈菜紅堿可以明顯的抑制細胞的生長[12]。Avijit P分離得到白屈菜堿，并通過實驗認為白屈菜堿可以促進Hela細胞的凋亡[13]。Chmura S J通過體外實驗證實白屈菜紅堿可抑制9種腫瘤細胞的生長[14]。Malikova J等研究證明白屈菜紅堿和血根堿對人類的前列腺癌細胞具有毒性作用[15]。HammerováJ等經(jīng)過研究認為白屈菜堿可以抑制兩種黑色素瘤細胞的生長[16]。

另外，值得一提的是抗癌藥物UkrainTM，其主要成分是白屈菜生物堿成分，包括血根堿、白屈菜紅堿、白屈菜堿、原阿片堿和鹽酸小檗堿，對癌細胞有毒性效果，但對正常細胞沒有毒副作用。在該藥的臨床實驗過程中，有患者的腫瘤終止擴散，甚至還有一部分患者腫瘤細胞消失[17]。

2.2 抗炎、抑菌作用

研究發(fā)現(xiàn)白屈菜粗提物可以抑制真菌、細菌、病毒[18]。Kupeli和Barbosa-Filho等報道了異喹啉生物堿的抗炎活性[19][20]。Pencikova等人研究了血根堿的作用和芹葉堿對幾種促炎細胞因子和抗炎細胞因子基因表達的影響，表現(xiàn)出高抗炎潛力，甚至可與商業(yè)強可的松媲美[21]。其中，Lenfeld等的研究表明，血根堿抗炎活性高于芹菜堿[22]。Lenfeld等人對血根堿和白屈菜紅堿的抗炎作用進行研究，發(fā)現(xiàn)它們對大鼠角叉菜膠致足腫脹能產(chǎn)生明顯地抑制作用[23]。

Kokoska等人經(jīng)篩選認為白屈菜是非常好的抗菌植物之一[24]。白屈菜總堿在體外可以抑制革蘭氏陽性菌、結(jié)核桿菌及真菌[25]。范海延等研究發(fā)現(xiàn)白屈菜紅堿對9種植物病原菌絲具有抑制作用[26]。新鮮白屈菜的提取液可以治療足癬[27]。陳旭等人利用電鏡掃描發(fā)現(xiàn)，白屈菜紅堿溶液可明顯抑制變形鏈球菌對玻璃表面黏附及細菌間黏附，并且使得細菌形態(tài)發(fā)生改變，具有良好的抑菌效果[28]。純度較高的白屈菜總生物堿可以抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、鏈球菌、巴氏桿菌和沙門氏菌等幾種臨床常見的細菌[29]。Meng等研究認為白屈菜紅堿對白色念珠菌、近平滑念珠菌、克魯斯假絲酵母菌和光滑念珠菌均有一定的抗真菌活性，但對熱帶念珠菌和念珠菌球菌無抑制作用[30]。

2.3 鎮(zhèn)痛

白屈菜生物堿具有可以持續(xù)4~48小時的鎮(zhèn)痛作用[31]。此外，白屈菜提取物以及分離的生物堿，對動物的腹部和胃腸肌肉表現(xiàn)出解痙松弛作用，在治療腹痛時效果明顯[32]。白屈菜總生物堿對小鼠扭體法、熱板法和電刺激法等多種疼痛模型都具有顯著的鎮(zhèn)痛作用[33]。白屈菜總生物堿對炎癥造成的疼痛以及直接刺激外周神經(jīng)末梢所致的疼痛都具有顯著的鎮(zhèn)痛效果，且作用強于阿司匹林[34]。何志敏等人證明白屈菜堿具有明顯的鎮(zhèn)痛作用，并認為其鎮(zhèn)痛作用主要是外周性的，且不被納絡(luò)酮所拮抗，表明其鎮(zhèn)痛作用不是嗎啡受體介導(dǎo)的[35]。趙雪梅等人將白屈菜與其他幾種中藥組成復(fù)方，發(fā)現(xiàn)其對多種疼痛模型的小鼠都有顯著的抗炎、鎮(zhèn)痛效果[36]。陳勇等發(fā)現(xiàn)，白屈菜紅堿可以減輕神經(jīng)性疼痛[37]。

2.4 治療皮膚病

白屈菜的乳白色汁液和提取物被用于傳統(tǒng)的民間醫(yī)學(xué)，用來治療乳頭、疣、尖銳濕疣等人類乳頭瘤病毒(HPV)感染。新鮮的乳膠也應(yīng)用于治療雞眼、足癬感染、濕疹和皮膚腫瘤等[38]。

2.5 抗肝纖維化

白屈菜在抗肝纖維化的藥理活性也通過大量實驗得到驗證。白屈菜紅堿可以改善肝纖維化大鼠肝組織纖維化程度，降低肝臟羥脯氨酸含量，并且能夠降低肝纖維化大鼠模型肝臟組織轉(zhuǎn)化生長因子β1和α-平滑肌肌動蛋白的表達量，提示白屈菜紅堿抗化學(xué)性肝纖維化作用可能是通過細胞因子介導(dǎo)或是作用肝星狀細胞起作用[39][40]。江煜華等經(jīng)過實驗進一步確認白屈菜紅堿具有抗大鼠化學(xué)性肝纖維化的作用[41]。劉薇等經(jīng)過體外實驗發(fā)現(xiàn)血根堿和白屈菜紅堿的衍生物具有顯著的抗乙肝病毒的活性[42]。Paul A等將白屈菜堿制成PLGA納米膠囊向由氯化鎘誘導(dǎo)產(chǎn)生的肝損傷的小鼠給藥，發(fā)現(xiàn)可以減輕毒性[43]。

2.6 祛痰止咳平喘

白屈菜具有祛痰鎮(zhèn)咳平喘的作用，它的作用機理是抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)的咳嗽中樞[44]。白屈菜浸膏以及提取液都能顯著抑制咳嗽[45]。還有研究發(fā)現(xiàn)，白屈菜總生物堿可以減少咳嗽次數(shù)[46]。白屈菜總生物堿可以使小鼠氣管酚紅的分泌量增加，這揭示了白屈菜總生物堿具有一定的祛痰作用[47]。白屈菜總生物堿還能夠減少豚鼠喘息模型中豚鼠抽搐跌倒次數(shù)，延長引喘潛伏期、松弛平滑肌，具有顯著的平喘作用[48]。徐翀的研究發(fā)現(xiàn)小劑量的白屈菜活性物質(zhì)能夠明顯抑制大鼠氣管平滑肌細胞增殖[49]。以白屈菜為原料制成的小兒白貝止咳糖漿可以在臨床上治療小兒急性支氣管炎，有效率為93.22%，沒有出現(xiàn)不良反應(yīng)病例，是一種安全、療效好的兒童止咳藥[50]。

3 白屈菜次生代謝產(chǎn)物生物學(xué)機制研究進展

很多生物堿類次生代謝產(chǎn)物與我們的生活息息相關(guān)，如鴉片（嗎啡）、金雞納（奎寧）、蘿芙木（利血平）、喜樹（喜樹堿）、長春花（長春花堿及長春新堿）、苦參（苦參堿）、粗榧、蓖子三尖杉（三尖杉酯堿）、美登木（美登素）等，因此關(guān)于藥用植物中生物堿類活性物質(zhì)的研究熱度也一直不減。借助闡明植物次生代謝產(chǎn)物生物合成的機制，通過挖掘植物次生代謝途徑上的相關(guān)基因調(diào)控次生活性物質(zhì)之間合成積累的關(guān)系，在分子水平上改造其代謝途徑，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)使這些基因在細胞、組織水平或完整的植株實現(xiàn)過表達，從而達到提高目標次生代謝物產(chǎn)量的目的，開發(fā)出高藥用價值的藥用植物新品種來滿足人類對的醫(yī)療需求，是當前的科學(xué)研究的熱點。

在植物次生代謝過程中，形成生物堿類的前體是氨基酸，現(xiàn)有關(guān)于異喹啉生物堿的研究表明，兩個酪氨酸的縮合是生物堿合成的起始，經(jīng)過一系列反應(yīng)，先形成的牛心果堿為大部分生物堿的中間體及前體物質(zhì)。牛心果堿后經(jīng)由小檗堿橋酶催化形成金黃紫堇堿，有研究者已從加州罌粟以及罌粟中將小檗堿橋酶基因分離鑒定出來[51]。研究顯示金黃紫堇堿可作為白屈菜紅堿、血根堿、別隱品堿等異喹啉類生物堿形成的中間體[52]。血根堿和白屈菜紅堿的生物合成途徑基本相似，只不過在金黃紫堇堿之后被不同酶催化，前者被碎葉紫堇堿合成酶（CFS）和刺罌粟堿合成酶（STS）催化產(chǎn)生刺罌粟堿。此途徑中涉及的CFS、STS在植物薊罌粟以及加州罌粟中都已被分離鑒定[53][54]。后者經(jīng)由(S)-金黃紫堇堿9-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（SOMT）的催化得到(S)-四氫非洲防己堿，隨后被(S)-氫化小檗堿合成酶(CAS)催化得到氫化小檗堿，形成兩個分支之后各自通過TNMT、MSH分別形成原阿片堿和別隱品堿，再分別經(jīng)由P6H、DBOX酶催化最終合成終產(chǎn)物血根堿和白屈菜紅堿(chelerythrine)[55][56][57]。

Tomoya T等人，從花菱草中克隆出原阿片堿6-羥化酶(P6H)基因，制備了重組蛋白，并對其進行了鑒定，發(fā)現(xiàn)它可以催化原阿片堿和別隱品堿，分別生成二氫血根堿和二氫白屈菜紅堿，在反應(yīng)中起著羥化作用[58]。

Jillian M.H等在對罌粟黃素蛋白氧化酶的性質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)，二氫苯并菲啶氧化酶(DBOX)是催化血根堿和罌粟堿生物合成的最后一步，病毒誘導(dǎo)的基因降低DBOX轉(zhuǎn)錄水平，可導(dǎo)致罌粟根部血根堿、二氫血根堿和罌粟堿的積累相應(yīng)減少，證明DBOX在芐基異喹啉生物堿（BIA）代謝中是一種多功能氧化酶[59]。從罌粟中分離出一個編碼MSH的cDNA，完成涉及多巴胺和4-羥基苯基乙醛轉(zhuǎn)化為血根堿生物合成酶基因的分離預(yù)測。在這項研究中，研究者們確定了罌粟中負責將（S）-N-甲基刺罌粟堿和（S）-N-甲基氫化小檗堿分別轉(zhuǎn)化為原阿片堿和別隱品堿酶的是CYP82N亞家族的酶[60][61]。劉金鳳的實驗團隊基于博落回轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)報告，找到并對涉及血根堿生物合成的TYDC、STOX和去甲烏藥堿合成酶基因NCS等相關(guān)功能基因進行了相關(guān)功能研究，進一步明確該途徑中的基因功能[62][63]。

4 討論與展望

綜上所述，白屈菜有抗癌、解痙止痛、止咳平喘、抑菌等作用，在醫(yī)藥方面用途廣泛，其主要有效成分是其所含的生物堿成分。白屈菜在抗腫瘤方面的功效，使這一藥用植物獲得關(guān)注，展現(xiàn)出了較好的應(yīng)用價值。

人類獲取植物生物堿的方式主要有兩種，一種是來自自然植物資源，另一種是化學(xué)合成?；瘜W(xué)合成方法會有環(huán)保問題，以及造價成本高、工藝繁瑣、副產(chǎn)物多等諸多問題。而取材于自然資源又非常容易受到限制，尤其是在白屈菜這類植物體內(nèi)，生物堿含量往往很低，限制了白屈菜在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。借助基因工程技術(shù)，不僅可以解決傳統(tǒng)獲取活性次生代謝物方式可能帶來破壞生源導(dǎo)致藥用植物野生資源日益減少的現(xiàn)象，也可一定程度上沖破植物體中次生代謝物在積累產(chǎn)生過程中出現(xiàn)的生長發(fā)育時期及組織部位分布特異性，降低藥用植物活性產(chǎn)物含量低又受各種環(huán)境因素影響的不確定性，為源頭上解決植物栽培馴化及植物環(huán)境的適應(yīng)性難題提供思路。

因此，在充分了解白屈菜的生物堿成分、藥理作用和生物合成路徑的基礎(chǔ)上，通過生物技術(shù)，從白屈菜次生代謝產(chǎn)物生源合成途徑入手，依托基因工程技術(shù)調(diào)控藥用植物的遺傳進行改良來實現(xiàn)藥用活性物質(zhì)產(chǎn)物含量提高，有效地提高白屈菜中生物堿活性成分的含量，滿足市場需求，是亟待解決的問題。這將有助于白屈菜深入研究、開發(fā)和利用，使其在醫(yī)藥領(lǐng)域中更好地發(fā)揮作用。