萬(wàn) 喜,劉偉婷,尹小英

(1.江西中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院,江西 南昌330004；2.上海工程技術(shù)大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,上海201620)

槐屬(SophoraL.)為豆科蝶型花亞科或蝶型花科植物,該屬植物主要為喬木、灌木或者亞灌木,約70多種,主要分布于溫帶和亞熱帶地區(qū),在我國(guó)約20多種,南北都有種植,該屬主要藥用植物分布于肉果亞屬和裂果亞屬[1]。從多數(shù)槐屬植物中可提取出具有藥理活性的化學(xué)物質(zhì),如：生物堿、黃酮、苷類等,其中生物堿在該屬化學(xué)成分中具有較強(qiáng)的藥理活性,尤其在抗腫瘤、心血管疾病方面。目前文獻(xiàn)研究主要集中于槐屬生物堿的化學(xué)成分和藥理作用,而對(duì)于其在植物體內(nèi)的合成報(bào)道較少,通過(guò)搜集近年來(lái)文獻(xiàn)資料,現(xiàn)對(duì)槐屬植物生物堿成分、藥理作用及生物堿的體內(nèi)合成分析如下。

1 槐屬植物的生物堿成分

槐屬植物生物堿按照生源途徑結(jié)合化學(xué)結(jié)構(gòu)類型分類主要為喹諾里西啶(quinolizidine)類生物堿,由賴氨酸衍生的戊二胺為其前提物質(zhì),其基本母核由2個(gè)哌啶共用1個(gè)氮原子稠合而成?；睂僦参锷飰A主要為喹諾里西啶類,包括苦參堿型(Matrine type)、金雀花堿型(Cytisine type)、鷹爪豆堿型(Sparteine type)、羽扇豆堿型(Lupinine type)、蘇苦西堿型(Tsukushinamine type)、苦豆堿型(Aloperine type),少數(shù)為雙哌啶類生物堿[4]。

1.1 苦參堿型生物堿

在槐屬植物中分布最廣泛,主要結(jié)構(gòu)組成為2個(gè)吡啶共用1個(gè)氮原子稠合而成,為4環(huán)結(jié)構(gòu)?？鄥⑿蜕飰A主要包括苦參堿、槐定堿、槐果堿等生物堿?？鄥⑿蜕飰A在抗腫瘤、心血管方面具有較好的效果。結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)表1、圖1。

表1 苦參型生物堿

圖1 苦參型生物堿

續(xù)圖1 苦參型生物堿

1.2 金雀花型生物堿

主要是含有α-吡啶環(huán)酮的喹諾里西啶類生物堿,為3環(huán)結(jié)構(gòu)。金雀花型生物堿主要包括金雀花堿、11-烯丙基金雀花堿,在槐屬中分布比較廣泛。詳見(jiàn)表2、圖2。

表2 金雀花型生物堿

圖2 金雀花型生物堿

1.3 鷹爪豆堿型生物堿

基本母核與金雀花堿型相似,為4環(huán)結(jié)構(gòu),共用2個(gè)氮原子,主要包括鷹爪豆堿、臭豆堿、白金雀花堿等,廣泛分布于黃葉槐當(dāng)中。詳見(jiàn)表3、圖3。

表3 鷹爪豆型生物堿

圖3 鷹爪豆型生物堿

1.4 羽扇豆堿型生物堿

羽扇型生物堿在槐屬中分布不多,最基本結(jié)構(gòu)就是2個(gè)吡啶環(huán)共用1個(gè)氮原子。詳見(jiàn)表4、圖4。

表4 羽扇豆堿型生物堿

圖4 羽扇豆堿型生物堿

1.5 蘇苦西堿型生物堿

目前只在閩槐當(dāng)中發(fā)現(xiàn)過(guò)蘇苦西堿,其他同屬植物中并未發(fā)現(xiàn)該中生物堿。其結(jié)構(gòu)為3環(huán),與金雀花型生物堿基本結(jié)構(gòu)差不多,但其空間結(jié)構(gòu)更加明顯。詳見(jiàn)表5、圖5。

表5 蘇苦西堿型生物堿

圖5 蘇苦西堿型生物堿

1.6 苦豆堿型生物堿

目前發(fā)現(xiàn)的苦豆堿型生物堿都是在苦豆子當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的,基本結(jié)構(gòu)與鷹爪豆堿型相似,為4環(huán)結(jié)構(gòu),共用1個(gè)氮原子?？喽棺赢?dāng)中還有一些其他同屬植物沒(méi)有的生物堿,如tricrotonyltetramine[4]、尼古丁[4]和 Alopecurin A[21]。詳見(jiàn)表6、圖6、圖7。

表6 苦豆堿型生物堿

圖6 苦豆堿型生物堿

圖7 苦豆子中其他類型生物堿

1.7 雙哌啶類生物堿

目前發(fā)現(xiàn)的雙哌啶類生物堿主要在苦參及黃葉槐當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的,其結(jié)構(gòu)由2個(gè)哌啶連接而成。詳見(jiàn)表7、圖8。

表7 雙哌啶類生物堿

圖8 雙哌啶類生物堿

2 槐屬植物生物堿的藥理作用

槐屬植物生物堿具有較強(qiáng)的藥理活性,近年來(lái)引起藥學(xué)學(xué)者廣泛關(guān)注,研究的主要方向在抗腫瘤、心血管、免疫、抗病毒方面。目前臨床上研究比較多的槐屬生物堿集中在苦參型生物堿,現(xiàn)根據(jù)文獻(xiàn)資料對(duì)槐屬生物堿藥理作用進(jìn)行概述。

2.1 抗腫瘤作用

2.1.1 抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡 SW620細(xì)胞經(jīng)過(guò)苦參堿處理后,G0/G1期百分比明顯增高,S期細(xì)胞比例下降,形成SW620細(xì)胞G1期阻滯,阻斷細(xì)胞DNA合成與復(fù)制,從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖[22]。何松等[23]采用MTT法和流式細(xì)胞儀檢測(cè)了苦參堿對(duì)Hep G2細(xì)胞增殖和凋亡情況,表明苦參堿具有抗HepG2細(xì)胞增殖且有劑量、時(shí)間關(guān)系,可誘導(dǎo)其凋亡并用PCR-ELISA法確定了對(duì)端粒酶的抑制作用?？鄥A能夠促進(jìn)Bax蛋白的合成,誘導(dǎo)乳腺癌MCF-7細(xì)胞凋亡[24]。

2.1.2 抑制端粒酶活性 當(dāng)苦參堿濃度在500μg/mL以上時(shí),可抑制HepG2的生長(zhǎng)但不是通過(guò)抑制端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(h TERT)啟動(dòng)子來(lái)達(dá)到抑制作用,在濃度達(dá)到750μg/mL時(shí),苦參堿才表現(xiàn)出通過(guò)抑制h TERT啟動(dòng)子來(lái)抑制HepG2細(xì)胞的生長(zhǎng)[25]。

2.1.3 抑制相關(guān)酶活性 細(xì)胞環(huán)氧化酶-2(COX-2)在大腸癌及一些其他消化道腫瘤中起促癌作用[26]。王曉燕等[27]實(shí)驗(yàn)研究表明以0.50 mg/mL的苦參堿作用于SW480細(xì)胞8 h、12 h后測(cè)得COX-2mRNA的表達(dá)無(wú)影響,但24 h后,COX-2mRNA的表達(dá)會(huì)下降,表明一定濃度的苦參堿可通過(guò)降低COX-2mRNA的表達(dá)而對(duì)SW480細(xì)胞達(dá)到抑制作用,且抑制作用與時(shí)間有關(guān)。

2.1.4 抑制腫瘤細(xì)胞血管增殖 氧化苦參堿可通過(guò)抑制生長(zhǎng)因子對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)的識(shí)別而達(dá)到抑制肝癌細(xì)胞生長(zhǎng)的目的[28],此外氧化苦參堿還可抑制胃癌和肺癌的VEC增殖[29]。

2.2 心血管系統(tǒng)作用

2.2.1 抗心律失常 由烏頭堿(AC)、氯仿－腎上腺素、氯化鋇誘發(fā)的心率失常,槐胺堿起拮抗作用,而對(duì)氯化鈣引起的大鼠心室房顫有保護(hù)作用[30]。苦參堿和氧化苦參堿均能對(duì)抗由烏頭堿、腎上腺素和哇巴因誘發(fā)的心律失常[31],其中,苦參堿主要是提高心肌舒張期的興奮閾值(DET),延長(zhǎng)有效不應(yīng)期(ERP),從而達(dá)到抗心律失常的作用[32]。

2.2.2 正性肌力作用 離體心臟實(shí)驗(yàn)表明0.5%槐胺堿具有一定的正性肌力作用,主要是降低心率,增加冠脈血流量及心臟起搏幅度[33]。季勇等[34]實(shí)驗(yàn)從細(xì)胞層次說(shuō)明了苦參堿的正性肌力作用與Ca2＋濃度有關(guān)。莊寧寧等[35]通過(guò)對(duì)L-型鈣離子通道研究發(fā)現(xiàn),氧化苦參堿能影響通道的電流,其中激活電位、鋒值電位和反轉(zhuǎn)電位都不改變,但是電流卻呈濃度依賴性增長(zhǎng),這表明氧化苦參堿的正性肌力作用與Ca2＋內(nèi)流有關(guān)。Zhou等[36]從細(xì)胞層次表明苦參堿的正性肌力作用與Ca2＋濃度的提高和刺激L-型鈣離子通道有關(guān),并且與阻斷α、β腎上腺素受體無(wú)關(guān)?？梢?jiàn),隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步深入,其正性肌力作用機(jī)制越來(lái)越清晰。

2.2.3 對(duì)免疫系統(tǒng)的作用 馮亞珍等[37]采用苦參水煎劑對(duì)小鼠灌胃發(fā)現(xiàn),苦參能夠抑制小鼠T細(xì)胞、B細(xì)胞和腹腔巨噬細(xì)胞的生理活性,以此來(lái)影響小鼠免疫系統(tǒng)。

2.2.4 抗肝纖維化作用 于金華等[38]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)氧化苦參堿具有抗肝纖維化作用,主要是抑制肝星狀細(xì)胞(HSK)的增殖,并誘導(dǎo)其凋亡,同時(shí)也減少細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的生成與堆積,從而達(dá)到抗肝纖維化,并能降低肝纖維化細(xì)胞的纖維化程度。目前已有上市的藥品如苦參堿注射液、氧化苦參堿注射液在臨床上有較好的應(yīng)用。

2.3 中樞神經(jīng)作用

在槐屬植物生物堿中具有中樞神經(jīng)作用的生物堿有槐定堿、氧化槐定堿、槐果堿、苦參堿、氧化苦參堿等,其中樞抑制作用主要有鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、降溫等。

2.3.1 鎮(zhèn)痛作用 閆琳等[39]通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氧化槐定堿能有效減輕福爾馬林所引起的小鼠疼痛,豎尾實(shí)驗(yàn)表明氧化槐定堿對(duì)中樞神經(jīng)和外周神經(jīng)都有鎮(zhèn)痛作用,鎮(zhèn)痛作用可能與中樞Ca2＋濃度有關(guān)[40]。張爽等[41]通過(guò)藥理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),苦參堿和槐定堿都具有鎮(zhèn)痛作用,且在同等條件下槐定堿的鎮(zhèn)痛效果比苦參堿效果更好。

2.3.2 鎮(zhèn)靜作用 氧化苦參堿能明顯縮短戊巴比妥鈉的入睡潛伏期,且能增加睡眠時(shí)間[42]。余建強(qiáng)等[43]通過(guò)對(duì)小鼠中樞神經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氧化苦參堿和氧化槐定堿對(duì)小鼠中樞神經(jīng)都有抑制作用,能增加閾下劑量戊巴比妥鈉的鎮(zhèn)靜作用,且相同劑量下氧化苦參堿和氧化槐定堿的作用不同,氧化槐定堿能增加閾下劑量戊巴比妥鈉的鎮(zhèn)靜作用,而氧化苦參堿增加戊巴比妥鈉的睡眠時(shí)間作用更強(qiáng)。

2.3.3 降溫作用 研究表明苦參堿能夠有效降低大鼠體溫,給藥1～2天后發(fā)現(xiàn)大鼠體溫明顯下降,5 h后恢復(fù)正常[44],同時(shí)也發(fā)現(xiàn)槐胺堿同樣具有降低大鼠體溫的作用[45]。

3 槐屬植物生物堿在植物體內(nèi)合成

早在1995年,Saito等[46]發(fā)現(xiàn)羽扇豆類生物堿的體內(nèi)合成是以碳為基本框架的,且在分子中存在著吡啶環(huán)或喹諾里西啶環(huán)。羽扇豆類生物堿由2個(gè)尸胺構(gòu)成,而鷹爪豆堿型、臭豆堿型、苦參堿型以及蘇苦西堿型由3個(gè)尸胺構(gòu)成,Camoensidine推測(cè)可能是由2個(gè)尸胺與1個(gè)腐胺構(gòu)成,腐胺是由鳥(niǎo)氨酸脫羧而成。?；D(zhuǎn)移酶催化羽扁豆的羽扇豆堿酯的形成,植物體內(nèi)酰基轉(zhuǎn)移酶催化的羽扇豆堿酯的形成見(jiàn)圖9。

圖9 植物體內(nèi)?；D(zhuǎn)移酶催化的羽扇豆堿酯的形成過(guò)程

Bunsupa S等[47]發(fā)現(xiàn)在豆科植物中喹諾里西啶類生物堿的第一步驟是通過(guò)賴氨酸脫羧酶的催化來(lái)實(shí)現(xiàn)的,在腐胺和尸胺的合成過(guò)程中與賴氨酸/鳥(niǎo)氨酸脫羧酶這2種酶相關(guān)。Rongchun Han等[48]研究表明,通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析了苦參中9個(gè)不同組織(愈合組織、葉、花、莖、嫩芽、成熟的芽、開(kāi)花前的芽、蕾狀期的花莖、開(kāi)花期的花莖)中超過(guò)2億的基因板式,83 325個(gè)蛋白質(zhì)以及一些重要的酶對(duì)苦參中活性成分體內(nèi)合成相關(guān)基因的影響,在苦參的葉和莖中證實(shí)了賴氨酸/鳥(niǎo)氨酸脫羧酶是苦參生物堿的第一步。Kazuki等[49]發(fā)現(xiàn)在植物體內(nèi)苦參堿的含量與葉綠素的含量密切相關(guān),沒(méi)有葉綠素的細(xì)胞內(nèi)不含有苦參堿,并且在細(xì)胞不同發(fā)展階段苦參型生物堿與臭豆堿型生物堿的體內(nèi)形成也不相同。研究表明,苦豆子成熟種子中生物堿含量明顯高于其他部位[50],而在種子中,生物堿主要在種子的子葉當(dāng)中[51]?；睂僦参锷飰A的體內(nèi)合成途徑還有待于進(jìn)一步探究,相較于其他植物因缺少基因組模型導(dǎo)致了解其體內(nèi)合成更加困難?？喽棺又参锏厣喜糠挚偵飰A含量為6.11%～8.03%,種子中總生物堿含量為8.11%[52],可見(jiàn)生物堿在植物體內(nèi)含量不高,了解生物堿在體內(nèi)的合成途徑對(duì)于提高生物堿含量有重大意義。

4 結(jié)語(yǔ)

槐屬植物因其生物堿具有良好的藥理活性,目前已提取分離鑒定出五大類型生物堿,且其中對(duì)于苦參型生物堿藥理研究更多也較為系統(tǒng),但在其他類型生物堿方面研究較少。金雀花堿以往都是用于戒煙癮,隨著研究的進(jìn)一步深入,發(fā)現(xiàn)其也具有抗腫瘤作用,有可能成為下一個(gè)新的抗癌藥。因其生物堿具有的藥理作用,了解其在植物體內(nèi)合成也成為了必要,提高植物體內(nèi)生物堿含量,為開(kāi)發(fā)槐屬植物生物堿提供原料,為新藥開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)。