甾体生物碱研究进展

刘卫东,王燕,于淼

(菏泽医学专科学校，山东 菏泽 274000;*菏泽市中心血站）

生物碱是一类重要的天然有机化合物，人类利用生物碱的历史甚至比文字的历史还要长，但直到1803年Derosne 首次分离出单纯的那可丁，以及德国助理药剂师泽图纳于1806年首次从鸦片中分离出吗啡，并报告其具有碱性，才开始了真正意义上的生物碱化学的研究。至1900年，人类分离出的生物碱仅约100 种，但随着天然产物分离与结构研究中新技术的不断涌现，目前已知的生物碱已经有130000 种以上，并且每年仍以大于1500 个新结构的速度在递增[1]。人们对生物碱的浓厚兴趣主要在于生物碱具有多种多样的生物活性与药用价值。杜冷丁、阿托品等早已是大家耳熟能详的药物，紫杉醇在抗肿瘤治疗中也应用了多年。据统计，由生物碱开发的药物约占全部植物药的46%，这是其它天然产物不可比拟的[2]。

甾体生物碱是天然甾体的含氮衍生物，在生物碱中属于结构最复杂的一类，从生源关系上说，其甾体部分来源于乙酰辅酶A，而氮源部分目前的研究还不是太清楚，Kul’kova 等总结了一部分甾体生物碱的生物合成路线，一般认为L-精氨酸充当了合成过程中的氮源[3]。根据甾体部分的结构不同，甾体生物碱可以分为胆甾烷类生物碱和异胆甾烷类生物碱，其结构上的区别在于甾环中的C 环与D 环异位。由于分子中除甾环母环外一般还存在多个环，按照分子内具有的环的个数和立体构型又可以进一步分为11 个亚类。

胆甾烷类生物碱主要分布于茄科茄属植物中，在百合科植物中也较为常见，异胆甾烷类生物碱主要存在于百合科藜芦属和贝母属植物中[4]。有趣的是即使是同一类植物，如果生长环境不同，其体内含有的甾体生物碱的种类和含量会有很大的不同[5]，比如我国产的贝母，在中低纬度的低海拔区域，如浙江、安徽和湖北所产的浙贝母、午阳贝母、安徽贝母和鄂北贝母中含有的是反式瑟瓦林类生物碱，而在中低纬度的高海拔区域，如四川、云南和甘肃所产的卷叶贝母、梭砂贝母和伊贝母中含有的则是顺式瑟瓦林类生物碱，而我国中部和东北地区所产的贝母如滩贝母、湖北贝母和平贝母则同时含有以上两种类型的生物碱，其中平贝母还含有瑟文类生物碱和乌苏里贝母酮类生物碱，其中后者为平贝母所特有的一类生物碱[6]。这种差异可能由生长环境的不同所导致的不同的代谢系统所致，尤其是生长在冻土地带的平贝母表现的尤为明显。这种差异是否对中草药的疗效有影响目前还没有更多的数据[7]。

甾体类生物碱的生物活性及其应用的研究毫无疑问是大家最感兴趣的。目前已经发现的甾体类生物碱的生物活性包括降压作用；止咳、平喘活性；抗胆碱作用；强心作用；抗肿瘤活性；抗真菌活性；磷酸二酯酶抑制活性；血液流变学及凝血影响；黑色素抑制活性；抗幽门螺旋菌活性；杀虫作用和毒性。

降压作用：来自藜芦属的瑟文型生物碱大多具有降压活性，但其生物胺和一元酯一般没有降压活性，而其二元酯则具有比本体更强的降压作用，三元酯和四元酯的降压作用更强，这只是其的降压作用不仅与生物胺的结构有关，也与成酯的酸和酯键的位置有关。其药理作用主要为肾上腺素受体(β1、β2）激动剂[8]，并可以抑制血管紧张素Ⅰ转换酶的活性，某些品种还可以减弱心肌的收缩力，表现为动脉血压下降。

止咳、平喘活性：张勇慧[9]等对贝母中提取出的甾体生物碱的止咳、平喘活性进行了比较多的研究。发现在剂量为3.3 mg/kg 时，鄂贝新对氯化乙酰胆碱-组胺引喘的豚鼠具有显著的平喘活性，鄂贝甲素、湖北甲素苷对氨水引咳的小鼠有明显的止咳作用。平贝碱甲、平贝碱乙、平贝碱苷有明显的祛痰活性，西贝素有较强的镇咳作用。目前对其镇咳等作用的原理还不是太清楚。

抗胆碱作用：Atta-ur-Rahman[10]等发现鄂贝乙素可以阻断乙酰胆碱在离体回肠和心房的抑制反应，西贝素等对丁酰胆碱酯酶有选择性抑制作用，但目前还缺乏比较多的数据，对于其他类型的甾体生物碱是否有相似的活性还缺乏统计。另外，周颖[11]等对五种贝母生物碱对气管M-受体的拮抗作用进行了研究，发现这五种生物碱都可以使卡巴胆碱的量效曲线向右移动，表明对豚鼠气管M-受体有抑制作用，并测定了各种贝母碱的pA2值。

强心作用：从茄科植物中分离出的多种生物碱均具有强心作用，在离体蛙心实验中，其强心作用强度依次为毒毛旋花子苷K>番茄苷>α-卡茄碱=茄碱>垂茄碱=克默森茄碱>β-卡茄碱>茄啶。此类生物碱均以苷的形式存在，其强心活性取决于苷元的结构和糖的数目而和糖的种类和空间构型无关。从百合科植物中分离出的一些生物碱也具有强心作用，其作用机理主要通过兴奋中枢神经系统而产生。

抗肿瘤活性：这是该类生物碱最引人注目的生物活性之一。苦茄是世界上许多国家作为民间药物治疗癌肿，研究发现[12]，从苦茄中分离得到的β-苦茄素对肿瘤的生长具有抑制作用。30 mg/kg 的剂量可以使小鼠肉瘤180 的瘤重从对照组的1285 mg 减小至274mg，抑制率为78.6%，此外，对瓦克肿瘤的生长也有抑制作用。茄碱对S180 肿瘤细胞的生长有明显的抑制作用，但文献未报道具体的数据。灰叶烟草中的灰叶烟草碱和灰叶烟草宁碱对小鼠瓦克256 癌瘤的生长具有抑制作用，灰叶烟草碱15 mg/kg 剂量的抑制率为87%，灰叶烟草宁碱在11 mg/kg 和20 mg/kg 剂量的抑制率分别为83%和89%。Usubillaga[13]等对澳洲茄胺和O-acetylsolasodine 进行抗肿瘤活性的研究，发现二者具有显著的抗肿瘤作用，并提出这类生物碱的对DNA 的修饰作用可能与甾体侧链的螺氨基缩醛结构有关。Liu[14]等亦报道了澳洲茄胺的抗肿瘤活性，并指出其盐酸盐正作为抗肿瘤药物进行临床前研究。研究表明[15]，边缘茄碱可以抑制人肿瘤细胞的生长，如结肠癌(HT-20，HCT-15)、前列腺癌(LNCaP，PC-3)、乳腺癌(T47D，MDA-MB-231)和人肝癌(PLC/PRF/5)细胞。Kuo Kou-Wha 等对边缘茄碱抑制肝癌细胞(Hep3B)的机制进行了研究，实验结果显示，边缘茄碱可以导致细胞凋亡，并不可逆转，处于G2/M相的细胞对边缘茄碱导致的细胞凋亡最为敏感。目前含有边缘茄碱的植物提取物正作为某些皮肤癌的治疗药物在二期临床实验中。近来，有文献报道从加州藜芦中分离得到的西洛帕明的抗癌作用与干扰Hh-Gli 信号有关。Pilar Sanchez[16]等指出，人肿瘤细胞的增殖需要持续的Hh-Gli 信号，而西洛帕明可以阻断该信号，在体内抑制不同肿瘤细胞的生长，目前进一步的实验还在研究中。PAE 等研究发现，浙贝乙素在体外能够诱发HL-60 向粒细胞分化而抑制其生长，并可以增强ATRA 的活性，减少ATRA 的用量进而减少ATRA 引起的严重的副作用。

抗真菌活性：茄碱，澳洲茄胺等具有抗真菌活性茄碱对黑曲菌、白假丝酵母及其他真菌的生长具有抑制作用；澳洲茄胺对维科海姆原藻等具有抑制作用。其机理为影响真菌遗传物质的正常合成导致不能完成正常的细胞周期，从而导致真菌停止生长甚至死亡[17]。从大力藜芦中分离出的某些生物碱也表现出具有一定的抗真菌活性，但尚缺少机理方面的研究。

磷酸二酯酶抑制活性：Ori[18]等研究发现从F.persica 中分离出的多种生物碱对磷酸二酯酶有较高的抑制活性，其IC50分别为247、88、127、183、106、679、214、171(μmol/L)。

对血液流变学及凝血的影响：杨静娴[19]等报道乌苏藜芦生物碱能显著降低健康家兔及高黏血症的大鼠的全血黏度和血浆黏度，其作用可能与抑制红细胞聚集能力，增强红细胞变形能力及改善血液中影响黏度的非细胞成分有关。该化合物能显著延长小鼠鼠尾出血时间，提示可能有抗血小板血栓形成的作用。

抑制黑色素生成：藜芦嗪等三种生物碱可以抑制黑色素的生成，他们并非直接抑制络氨酸酶的活性，但对小鼠黑色素瘤有很强的抑制黑色素生成的活性(IC 50<1 mg/ml)。

抗幽门螺旋杆菌活性：Tezuka[20]等从三种藜芦属植物中分离出三种总生物碱组分和14 种甾体生物碱，采用圆盘法测定了其抗幽门螺旋杆菌(HP)活性。其中，verapatulin 和藜芦胺现实了抗幽门螺旋杆菌的活性。Verapatulin 对两种HP 标准菌株NCTC11637 和NCTC11916 的disk-MIC 值为10μg/mL，其活性与青霉素G 相当而弱于红霉素。

杀虫作用：从茄科和藜芦属植物中分离得到的某些胆甾烷和异胆甾烷类生物碱都具有杀虫作用，例如垂茄碱可引起昆虫中毒，对马铃薯叶甲虫具有拒食作用，对菜粉蝶有致畸毒性。切丁和茄碱可以抑制克鲁斯锥虫的生长。我国民间也有利用茄科植物做“土农药”的例子。

毒性：藜芦属植物中的某些生物碱是抑制的最显著的诱发动物前脑无裂畸形的致畸因子，如介藜芦碱和西洛帕明在20 世纪50年代在爱达荷州引起放牧羊群的损失。现在，生物医学已广泛的利用西洛帕明对人类疾病进行研究，并可以利用母羊产生的多克隆抗体采用竞争性抑制酶免疫吸附法对西洛帕明和介藜芦碱进行检测和定量。茄科植物中的茄啶、茄碱、澳洲茄胺和澳洲茄碱也可在动物中诱发畸形。对叙利亚仓鼠口服茄啶可导致脑畸形[21]，对怀孕的CD2 转基因小鼠有肝毒性和致突变作用，对鱼胚胎也有毒性等。藜芦碱和藜芦定均有神经毒性，主要是影响细胞膜去极化作用，影响钠通道。

总的来说，随着新技术手段的使用，甾体生物碱的研究取得了很大的进展，一大批新化合物被分离出来，结构被确定，其生物活性也得到了深入的研究。从目前的研究结果看，甾体类生物碱展示了全面的生物活性和良好的应用前景，但过强的毒性和致畸性又大大限制了其的用途。人们一直在试图通过改变生物碱分子的某些结构，以达到减小毒性或者增强有效性的目的，虽然目前还没有取得令人满意的成果，但这种努力方向无疑是值得期待的。

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