劉艷芳

（阜陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 236031）

糖苷生物堿的研究進(jìn)展

劉艷芳

（阜陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 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(lèi)，寡糖鏈由3～4個(gè)單糖組成.植物合成糖苷生物堿主要是為了防御微生物、動(dòng)物及昆蟲(chóng)的侵襲，具有一定毒性，但與此同時(shí)，它還具有降低膽固醇、消炎、活血鎮(zhèn)痛、增強(qiáng)機(jī)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(duì)糖苷生物堿的毒性機(jī)制及活性進(jìn)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(lèi)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(chēng)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(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jì)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(guó)科學(xué)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(lèi)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(duì)哮喘、炎癥、高膽固醇、高血壓、腫瘤等多種常見(jiàn)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(dòng)物及昆蟲(chóng)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(fēng)味和食用安全性.因此，對(duì)于植物體內(nèi)糖苷生物堿運(yùn)用和研究引起了普遍重視，國(guó)內(nèi)外多位學(xué)者均對(duì)其進(jìn)行了研究.對(duì)糖苷生物堿的生理功效進(jìn)行總結(jié)，可為日后糖苷類(lèi)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(lèi)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(lèi)[7]（圖2），通常是由1個(gè)非極性的甾體單元與1個(gè)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(jī)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(shí)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(duì)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(huì)引發(fā)一系列癥狀，譬如精神沮喪、眩暈、精神不濟(jì)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(lèi)化合物專(zhuān)一性結(jié)合，生成復(fù)合物.當(dāng)此復(fù)合物在雙層膜的外層達(dá)到一定密度，糖苷生物堿的糖鏈會(huì)相互作用而緊密結(jié)合在一起，形成不可逆的、穩(wěn)定復(fù)合物，使得膜外層的甾醇類(lèi)化合物變得不可移動(dòng)，且內(nèi)層的甾醇類(lèi)組分就會(huì)翻轉(zhuǎn)并結(jié)合到膜的外部，繼續(xù)與糖苷生物堿生成復(fù)合物，因此原來(lái)的膜結(jié)構(gòu)便不能維持，最后引發(fā)膜破碎.當(dāng)患者的血液、肝臟運(yùn)輸并吸收一定量的糖苷生物堿，這種效應(yīng)將使得胃腸道及身體其他組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞.當(dāng)糖苷生物堿隨血液、肝臟運(yùn)輸、吸收后，這種作用的存在便會(huì)使胃腸道部位的細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，與此同時(shí)也會(huì)破壞人體其他器官和組織.人類(lèi)對(duì)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(yán)重中毒反應(yīng).尤其是一些常見(jiàn)食物，如馬鈴薯、番茄等均含有一定量的糖苷生物堿，不當(dāng)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(duì)細(xì)菌、病毒、真菌、昆蟲(chóng)、蠕蟲(chóng)、瘧原蟲(chóng)、其它植物以及哺乳類(lèi)動(dòng)物和人具有一定毒性同時(shí)，也擁有十分廣泛的生物活性，例如抗病毒、抗真菌、抗癌細(xì)胞、抗瘧原蟲(chóng)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(xì)胞的水平[9]，使腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)受到抑制，對(duì)肺癌、肝癌均有積極治療作用.黃水茄中的α-澳洲茄邊堿對(duì)人肝癌細(xì)胞具有抑制作用，可誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡，提高癌細(xì)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(zhǎng).抑制病原微生物生長(zhǎng)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(dāng)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(dāng)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(shí)驗(yàn)證實(shí)α-卡茄堿及α-茄堿能抵御外界S．typhimuriumSLl344菌的感染.

3.2.3 增強(qiáng)機(jī)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(yīng).若要增強(qiáng)其免疫原性，必須將疫苗及其相應(yīng)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(qiáng)細(xì)胞的免疫反應(yīng)，可用作抗瘧疫苗.實(shí)驗(yàn)表明，若將番茄堿用作抗瘧疫苗，可刺激機(jī)體免疫反應(yīng)，增強(qiáng)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(qiáng)于其中任何一個(gè)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(bào)道最為常見(jiàn).1986年，首次成功運(yùn)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(lái)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(qiáng)弱亦發(fā)生改變，當(dāng)比率達(dá)到1：1時(shí)，協(xié)同作用最強(qiáng).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(dòng)、植物細(xì)胞等均被證實(shí)[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(dú)喂養(yǎng)蝸牛，結(jié)果表明，二者單獨(dú)或共同喂養(yǎng)，均可抑制蝸牛生長(zhǎng)，其中a-卡茄堿的抑制作用明顯強(qiáng)于a-茄堿，二者共同喂養(yǎng)產(chǎn)生更強(qiáng)的抑制作用，說(shuō)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(qiáng)弱取決于藜蘆堿的使用劑量，劑量越大，作用越強(qiáng)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(shí)番茄堿可顯著降低膽固醇在體內(nèi)的蓄積，他們?cè)诤S油的正己烷當(dāng)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(dòng)物試驗(yàn)表明，皮下注射、肌肉注射及口服糖苷生物堿中的番茄堿對(duì)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(duì)小鼠的急性心肌缺血具有很強(qiáng)的緩解，對(duì)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(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)它進(jìn)行了長(zhǎng)期不懈的研究，明確了它的種類(lèi)及來(lái)源，對(duì)多種糖苷生物堿的生理功效也進(jìn)行了深入探索，取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)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(jī)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(duì)糖苷生物堿的毒性機(jī)制及活性的研究，必將為日后天然藥物的開(kāi)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(jìn)展[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2011,27(3):129-134.

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

〔3〕陳靜,王志敏,湯青林等.茄子的藥用價(jià)值及機(jī)理研究進(jìn)展[J].長(zhǎng)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(jī)制[J].中國(guó)老年學(xué)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(kāi)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(xué),2006.

〔7〕孫芳.龍葵中糖苷生物堿的結(jié)構(gòu)及其化感作用研究[D].東北師范大學(xué),2007.

〔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(xué),2010.

〔9〕李盛鈺,趙雪淞,何大俊等.茄科植物糖苷生物堿的藥物活性研究進(jìn)展[J].中草藥,2007,38(1):147-150.

〔10〕陶永霞,劉洪海,王忠民等.番茄堿的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J].現(xiàn)代食品科技,2006,22(2):253-256.

〔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(xué),2006.

〔12〕周寶利,李志文,丁昱文，等.茄子果實(shí)中α-茄堿提取方法的研究[J].園藝學(xué)報(bào),2009,36(1):141-146.

TS201.2

A

1673-260X（2014）01-0084-02