張彤 王紅興 薛慧 王詩(shī)濃 羅英花 金成浩

摘要：金雀花堿（Cytisine，Cyt）是一種主要存在于豆科毒豆屬植物種子中的喹諾里西啶生物堿。近年來(lái)金雀花堿的多種生物活性被逐漸發(fā)掘，其具有戒煙、促呼吸、鎮(zhèn)痛、抗腫瘤等功效。在抗癌活性方面能夠誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，已被廣泛應(yīng)用于抑制多種腫瘤細(xì)胞的增殖;在戒煙方面能夠作為選擇性局部激動(dòng)劑，降低吸煙者對(duì)尼古丁的依賴，有望廣泛應(yīng)用于戒煙;在鎮(zhèn)痛方面能夠反射性的興奮呼吸，已被廣泛應(yīng)用于臨床手術(shù)對(duì)患者的麻醉作用。本文通過(guò)對(duì)大量文獻(xiàn)的查閱及驗(yàn)證，將對(duì)金雀花堿的生物活性及其相關(guān)作用機(jī)制進(jìn)行總結(jié)，以期為金雀花堿的開(kāi)發(fā)和利用提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：金雀花堿;抗癌;戒煙

中圖分類號(hào)：R285.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-9737（2020）03-0001-03

Abstract：Cytisine （Cyt） is a quinolizidine alkaloid mainly found in the seeds of the leguminous genus. In recent years， a variety of biological activities of cytisine have been gradually discovered， and it is known to have the effects of quitting smoking， promoting breathing， analgesia， and anti-tumor. It can induce apoptosis of HepG2 cells in liver cancer in terms of anticancer activity， and has been widely used to inhibit the proliferation of various tumor cells; it can be used as a selective local agonist in smoking cessation， reducing the dependence of smokers on nicotine， and is expected to be widely used in smoking cessation; reflective excitatory breathing in terms of analgesia has been widely used in clinical anesthesia for patients. Through reviewing and verifying a large number of literatures， this paper summarizes the biological activity of cytisine and its related mechanism of action， in order to provide a theoretical basis for the development and utilization of cytisine.

Key words：Cytisine; Anticancer; Quit smoking

金雀花堿是一種從豆科毒豆屬種子中提取出來(lái)的一類生物堿，中文別名野靛堿、烏樂(lè)堿。分子式為C15H26N2，分子量為234.38，弱堿條件下溶于丙酮，極其容易氧化，提取過(guò)程需要避光操作，臨床中使用0.15%金雀花堿水溶液靜脈注射，可用于搶救休克現(xiàn)象，同時(shí)兼有阻斷尼古丁誘導(dǎo)的多巴胺釋放，達(dá)到戒煙的功效[1]。另外，金雀花堿具有較強(qiáng)的抗癌特性，能夠在體外抑制多種癌細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其凋。因此，作者通過(guò)查閱了大量參考文獻(xiàn)，對(duì)金雀花堿的各方面生物活性進(jìn)行研究總結(jié)。

1 金雀花堿的抗癌活性

1.1 抑制癌細(xì)胞增殖

許多研究表明，金雀花堿可以有效抑制多種癌細(xì)胞增殖。在體外實(shí)驗(yàn)中，用金雀花堿處理人乳腺癌細(xì)胞后，人乳腺癌細(xì)胞的增殖明顯被抑制[2]。在將小劑量金雀花堿作用于人肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549、NCI-H23和NCI-H460時(shí)，發(fā)現(xiàn)三種細(xì)胞增殖明顯受到抑制，展現(xiàn)出金雀花堿具有很強(qiáng)的抗增殖活性。此外，金雀花堿可使肺癌A549細(xì)胞中Bcl-2蛋白的表達(dá)量降低，Bax蛋白表達(dá)量升高，抑制原癌基因表達(dá)并促進(jìn)抗癌基因表達(dá)[3]。研究還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)金雀花堿處理對(duì)裸鼠移植瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng)具有很強(qiáng)的抑制作用，并呈現(xiàn)劑量依賴性，在同等濃度下，金雀花堿的抗癌效果優(yōu)于5-氟尿嘧啶。金雀花堿聯(lián)合異黃酮（isoflavonoids）能夠通過(guò)抑制過(guò)氧化物酶體雙功能酶的活性來(lái)抑制PC-3前列腺和LS174T人結(jié)腸癌細(xì)胞增殖，發(fā)揮抗癌作用[4]。

1.2 誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生線粒體依賴性凋亡

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞內(nèi)多基因嚴(yán)格控制的過(guò)程，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡可以在不影響其他細(xì)胞活性的前提下清除掉癌細(xì)胞，是治療癌癥的熱門手段之一。有研究表明，金雀花堿能夠增強(qiáng)HepG2細(xì)胞的線粒體通透性，導(dǎo)致線粒體基質(zhì)膨脹，外膜破裂，釋放出Cyt-c，使線粒體膜電位降低，進(jìn)而誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞發(fā)生凋亡[5]。同樣有研究表明，金雀花堿可通過(guò)調(diào)控線粒體膜逆轉(zhuǎn)生物細(xì)胞內(nèi)Ca2+離子，平衡Bax和Bcl-2相關(guān)蛋白的表達(dá)水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種腫瘤細(xì)胞的誘導(dǎo)凋亡[6]。

1.3 激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）應(yīng)激及調(diào)節(jié)多條信號(hào)通路

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一種凋亡方式。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及其膜結(jié)合細(xì)胞器能夠合成、排序、組裝、修改生物所需的多種蛋白質(zhì)，在真核細(xì)胞中起著至關(guān)重要的作用。研究表明，金雀花堿不僅可以通過(guò)線粒體途徑誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡，還可以誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞Ca2+離子超載，進(jìn)而誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生。在金雀花堿處理后使用透射電鏡觀察HepG2細(xì)胞形態(tài)學(xué)表現(xiàn)時(shí)，觀察發(fā)現(xiàn)胞漿空泡化后出現(xiàn)明顯的細(xì)胞凋亡，并且在此過(guò)程中HepG2細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張、線粒體腫脹;使用激光共聚焦熒光顯微鏡檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)鈣濃度時(shí)，激光共聚焦熒光顯微鏡顯示鈣離子濃度與金雀花堿劑量呈現(xiàn)出依賴性增加的趨勢(shì)[7]。金雀花堿通過(guò)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放鈣離子來(lái)增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，從而引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)一步加快HepG2的細(xì)胞的凋亡。除此之外，金雀花堿能夠直接阻滯大鼠心室肌細(xì)胞上主要的離子通道（INa、Ito和ICa-L）電流，并能使其通道動(dòng)力學(xué)特征發(fā)生改變[8]。

MAPK信號(hào)通路主要包括三個(gè)亞族，即JNK、ERK、p38，能夠參與控制細(xì)胞的多種生命活動(dòng)，在細(xì)胞凋亡中起著至關(guān)重要的作用。MAPK可由多種應(yīng)激刺激所激活，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，ROS水平變化等。有研究表明，在金雀花堿處理A549細(xì)胞后，通過(guò)western blot實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)JNK/p38信號(hào)通路被激活，ERK信號(hào)通路被抑制，流式細(xì)胞術(shù)實(shí)驗(yàn)表明ROS水平升高，在加入活性氧清除劑后，MAPK信號(hào)通路均恢復(fù)原來(lái)水平，因此推斷金雀花堿能夠通過(guò)上調(diào)ROS水平，進(jìn)而調(diào)節(jié)MAPK通路，最終誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[2]。

2 金雀花堿的戒煙作用

相關(guān)研究表明，金雀花堿在機(jī)體內(nèi)可以在一定程度逆轉(zhuǎn)尼古丁的一些作用，為尼古丁依賴者戒斷香煙提供了可能性。在治療患者時(shí)金雀花堿可以通過(guò)刺激神經(jīng)元尼古丁受體來(lái)拮抗掉吸煙時(shí)尼古丁所帶來(lái)的作用，并且減輕吸煙者對(duì)尼古丁的依賴性。金雀花堿具有降低大腦刺激，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)能力的作用。另一方面金雀花堿可以阻斷尼古丁誘導(dǎo)的多巴胺釋放，從而降低尼古丁的自我給藥點(diǎn)。雖然金雀花堿具有較低的血腦屏障穿透能力從而限制了它的臨場(chǎng)應(yīng)用，但最近臨床分析表明，金雀花堿確實(shí)有助于戒煙，并且可能成為一種負(fù)擔(dān)得起的更為廉價(jià)的治療藥物。浙江大學(xué)社會(huì)科學(xué)研究中心的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，金雀花堿在低劑量的水平下，可產(chǎn)生類似尼古丁的自我刺激行為。

另外，金雀花堿在體內(nèi)表現(xiàn)為低非特異性的部分激動(dòng)劑。研究發(fā)現(xiàn)，金雀花堿具有較弱的尼古丁辨別刺激作用，但是可以促進(jìn)顱內(nèi)自我刺激，同時(shí)恢復(fù)尼古丁的尋求行為。在使用金雀花堿戒煙時(shí)，盡管高劑量的氫化可能會(huì)比較容易拮抗尼古丁所產(chǎn)生的危害，但是卻降低了尼古丁依賴者產(chǎn)生戒斷癥狀的可能性[9]。目前一系列研究表明，金雀花堿可以產(chǎn)生一種相當(dāng)獨(dú)特的體內(nèi)效應(yīng)模式，將其與其他尼古丁受體激動(dòng)劑區(qū)分開(kāi)來(lái)。

3 金雀花堿對(duì)皮層神經(jīng)損傷的保護(hù)作用

相關(guān)研究表明，金雀花堿可以通過(guò)逆轉(zhuǎn)細(xì)胞內(nèi)鈣離子超載，平衡Bcl-2和Bax蛋白的表達(dá)水平。其通過(guò)調(diào)控Bcl-2家族保護(hù)皮層神經(jīng)元，可顯著逆轉(zhuǎn)N-甲基-D-天冬氨酸受體的上調(diào)但不影響受體水平表達(dá)。在最近的一項(xiàng)研究中，金雀花堿還表現(xiàn)出通過(guò)抑制T細(xì)胞活性來(lái)減輕中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥的特性，這種特性與一些抗抑郁藥物作用相類似。通過(guò)6-羥多巴胺來(lái)誘導(dǎo)紋狀體使多巴胺組織水平下降，同時(shí)它也是一種潛在的帕金森病的治療藥物。

近年來(lái)，因?yàn)镹-甲基-D-天冬氨酸受體2B亞基拮抗劑對(duì)許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有潛在的治療價(jià)值，許多研究者對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究。有研究表明，興奮性中毒是由含有GluN2B亞基的N-甲基-D-天冬氨酸受體選擇性激活所觸發(fā)的，這在研究神經(jīng)性發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。金雀花堿則可以通過(guò)調(diào)控Bcl-2家族和下調(diào)GluN2B水平使鈣離子超載，對(duì)神經(jīng)損傷具有顯著的保護(hù)作用。NMDAR通道的激活和打開(kāi)導(dǎo)致鈣離子通道打開(kāi)，致使鈣離子的流入，谷氨酸進(jìn)一步釋放，神經(jīng)元細(xì)胞出現(xiàn)丟失現(xiàn)象[10]。鈣離子超載可觸發(fā)多種細(xì)胞內(nèi)分解代謝過(guò)程，如以下幾種致死反應(yīng)，包括硝化反應(yīng)，氧化應(yīng)激反應(yīng)和線粒體功能障礙反應(yīng)。在一些小鼠實(shí)驗(yàn)研究中已經(jīng)闡明了NMDA介導(dǎo)的皮層神經(jīng)元興奮性神經(jīng)毒性可能具有神經(jīng)保護(hù)特性[11]。在研究中發(fā)現(xiàn)，NMDA刺激的鈣離子升高被金雀花堿以濃度依賴性的方式抑制，來(lái)對(duì)神經(jīng)進(jìn)行保護(hù)。金雀花堿在研究中被證實(shí)可能是通過(guò)抑制過(guò)活化GluN2B-NMDARs來(lái)引起細(xì)胞凋亡，保護(hù)皮層神經(jīng)元[12]。

4 金雀花堿與抗癲癇藥物的作用

金雀花堿在精神患者中安全性研究有限，現(xiàn)有數(shù)據(jù)并不能得出明確結(jié)論。比如在一些研究中稱金雀花堿誘導(dǎo)動(dòng)物強(qiáng)直性痙攣性驚闕，但是其對(duì)患者癲癇病程及臨床結(jié)局影響并不清楚。拉科酰胺、左乙拉西坦、普瑞巴林的抗驚闕活性可能與金雀花堿的活性相關(guān)。在一些研究中，曾經(jīng)測(cè)試了8種不停的抗驚闕機(jī)制作用的抗癲癇藥物。研究結(jié)果表明，金雀花堿通過(guò)增加伽馬氨基丁酸合成，抑制GABA降解并且不影響神經(jīng)傳遞藥物的抗驚闕活性[13]。Levetirace-tam的作用機(jī)制包括神經(jīng)元與突觸泡蛋白2A的結(jié)合，抑制神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的濃度。另外，levetirace-tam是治療部分癲癇病發(fā)作最常用的處方藥之一。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中曾證實(shí)，金雀花堿與抗癲癇藥物的相互作用可能只依賴于金雀花堿對(duì)levetirace-tam的保護(hù)性抗驚闕活性的影響，而并產(chǎn)生其他急性不良反應(yīng)[14]。金雀花堿的作用是藥效學(xué)機(jī)制所引起的，與抗癲癇藥物的總濃度變化無(wú)關(guān)，其所涉及的神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域仍有待發(fā)展。

5 展望

金雀花堿在臨床醫(yī)學(xué)中具有搶救休克，提升白細(xì)胞活性的作用，可以治療和預(yù)防肝癌、乳腺癌，同時(shí)因?yàn)槠鋬r(jià)格低廉、原材料易得等特點(diǎn)，有望成為當(dāng)今效果良好卻價(jià)格高昂的戒煙藥物Varenicline的替代品[15]。近幾年的研究中也可以發(fā)現(xiàn)，金雀花堿可通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞增殖、ER的應(yīng)激機(jī)制和激活JNK、CHOP等通路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的控制。此外，其在神經(jīng)領(lǐng)域與抗癲癇藥物的結(jié)合也發(fā)揮了較好的抗癲癇作用，但具體分子機(jī)制尚不完全明晰，還需要進(jìn)行更加深入的研究和探討。

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