石蒜科植物中生物堿的藥理作用研究

李 健，于 淼，2，高世勇，2，袁洪亮，2，陳文強(qiáng)

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究中心，哈爾濱150076;2.國(guó)家教育部抗腫瘤天然藥物工程研究中心，哈爾濱150076)

石蒜科(Amaryllidaceae)是植物界中一類重要的藥用植物科屬，石蒜科具有100多屬、1 300余種植物，廣泛分布于熱帶、亞熱帶及溫帶地區(qū)，在我國(guó)約有17屬、50多個(gè)種，主要分布于南方各省區(qū)，有一些種從國(guó)外引種栽培以及少數(shù)為野生［1］.石蒜科植物以含有獨(dú)特的具有多種生物活性或藥理活性的生物堿類化合物而引起了世界各國(guó)藥物研究人員的注意.石蒜科植物的化學(xué)成分研究主要集中在生物堿和黃酮類化合物方面.迄今為止，已經(jīng)從石蒜科植物中共分得大約500多個(gè)結(jié)構(gòu)不同的生物堿類化合物，主要包括石蒜堿(lycorine)、石蒜胺堿(lycoramine)、石蒜倫堿(lycorenine)、加蘭他敏(galanthamine)、多花水仙堿(tazettine)、偽石蒜堿(pseudolycorine)、二氧石蒜堿(dihydrolycorine)、高石蒜堿(homolycorine)、石蒜西丁(lycoricidine)、石蒜醇(lycoricidinol)、文殊蘭胺(crinamine)和小星蒜堿(haemanthidine)以及一些其他生物堿成分［2－7］.石蒜科生物堿具有廣泛的生物學(xué)和藥理學(xué)活性，一直是國(guó)內(nèi)外藥物研發(fā)人員研究的熱點(diǎn).

1 石蒜科植物中生物堿的主要藥理作用

1.1 中樞神經(jīng)系統(tǒng)作用

乙酰膽堿酯酶(Acetylcholinesterase，AChE)是神經(jīng)系統(tǒng)中水解乙酰膽堿的一種主要酶類，其基本功能為催化水解神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿.現(xiàn)代研究表明，阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD，老年性癡呆癥)患者腦內(nèi)乙酰膽堿大量減少［8］.因此，抑制乙酰膽堿酯酶的活性是治療此病的一條重要途徑.加蘭他敏是一種從石蒜科植物中提取的菲啶類生物堿，作為一種可逆性的膽堿酯酶抑制劑，能增加神經(jīng)肌肉突觸間隙內(nèi)乙酰膽堿的濃度，同時(shí)作為變構(gòu)增強(qiáng)配體可使煙堿型乙酰膽堿受體(nicotinic acetylcholine receptor，nAChR)活化，具有神經(jīng)保護(hù)功能［9］.其他神經(jīng)細(xì)胞的離體實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加蘭他敏抑制了β淀粉樣蛋白(beta Amyloid，Aβ)的聚集和細(xì)胞毒作用，阻止 Aβ誘導(dǎo)的氧化損傷［10］.加蘭他敏對(duì)乙酰膽堿酯酶具有長(zhǎng)期的競(jìng)爭(zhēng)性可逆抑制作用，對(duì)治療老年癡呆癥具有特殊的療效.

二氫石蒜堿可以明顯抑制H2O2誘導(dǎo)的PC12神經(jīng)細(xì)胞活性氧簇ROS的增加，抑制H2O2誘導(dǎo)的線粒體膜電位下降，表明其對(duì)線粒體膜有保護(hù)作用，其可能通過(guò)抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔開(kāi)放，降低細(xì)胞膜的通透性，從而維持跨膜電位的穩(wěn)定，減輕氧化應(yīng)激引起神經(jīng)元損傷作用［11］.

1.2 心血管系統(tǒng)作用

研究表明，鹽酸石蒜堿LH可明顯抑制黑色素瘤C8161細(xì)胞體外類血管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成和體內(nèi)C8161細(xì)胞主導(dǎo)的腫瘤新生血管形成，而且具有很小的細(xì)胞毒性，其主要作用是抑制了VE－cadherin蛋白和Sema4D蛋白的表達(dá)［12］.

二氫石蒜堿對(duì)大鼠心肌缺血損傷具有保護(hù)作用，其機(jī)制可能與二氫石蒜堿減少心肌組織脂質(zhì)過(guò)氧化、提高心肌細(xì)胞抗氧化損傷的能力、減輕心肌能量代謝障礙有關(guān)［13］.二氫石蒜堿對(duì)缺血復(fù)灌腦皮層電圖和缺血后期的群峰電位的抑制有改善作用，并使復(fù)灌群峰電位恢復(fù)程度顯著增高，可以說(shuō)明二氫石蒜堿對(duì)腦缺血及再灌注損傷有保護(hù)作用［14］.

1.3 抗菌、抗病毒作用

6歲以下的兒童很容易感染由人腸道病毒71型(EV71)引起的手足口病，同時(shí)可能會(huì)引起嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥.目前并沒(méi)有疫苗或臨床的藥物可用來(lái)控制腸病毒71型感染流行病.研究表明，石蒜堿可以對(duì)橫紋肌肉瘤細(xì)胞(RD)進(jìn)行治療，主要通過(guò)抑制病毒復(fù)制，減少了病毒的細(xì)胞病變效應(yīng)(CPE).通過(guò)分析石蒜對(duì)病毒蛋白合成的抑制作用表明，石蒜堿在翻譯過(guò)程中可以阻止病毒多蛋白的伸長(zhǎng).當(dāng)一個(gè)中等劑量的腸病毒71型感染小鼠，石蒜堿能夠使他們免受癱瘓，這些說(shuō)明石蒜堿是治療腸病毒71型感染流行病的潛在藥物［15］.

對(duì)石蒜堿的構(gòu)效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，其具有顯著的抗病毒活性，對(duì)脊髓灰質(zhì)炎病毒、痘苗小痘病毒、SRAS相關(guān)冠狀病毒等均有抑制作用［16］.對(duì)石蒜堿的羥基基團(tuán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，得到的修飾物雖活性有所下降，但細(xì)胞毒性顯著降低［17－18］.

1.4 抗腫瘤作用

研究表明，石蒜堿可以修改腫瘤細(xì)胞中肌動(dòng)蛋白的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)，這樣可以明顯削弱癌癥細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移.石蒜堿作為抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的化合物在癌癥細(xì)胞中，其活性是在正常細(xì)胞中的15倍.此生物堿無(wú)論是否顯示細(xì)胞凋亡的抗性或敏感性都可以顯示其抗腫瘤活性，并且對(duì)非依賴性貼壁狀態(tài)下的未分化癌細(xì)胞有抑制作用，從而有可能有效地對(duì)抗腫瘤干細(xì)胞［19］.

鹽酸石蒜堿可以抑制Hey1B卵巢癌細(xì)胞的分裂增殖，同時(shí)伴隨著細(xì)胞周期蛋白D3表達(dá)減少和p21表達(dá)增加，并減少了Akt和ERK1/2激酶的磷酸化.這些數(shù)據(jù)表明，鹽酸石蒜堿通過(guò)對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控和抑制Akt和ERK激酶信號(hào)通路來(lái)抗細(xì)胞的有絲分裂活動(dòng)［20］.

石蒜堿還可以有效抑制人乳腺癌MCF－7細(xì)胞增殖并造成其線粒體膜電位MMP下降，這提示，石蒜堿可以通過(guò)損害癌細(xì)胞線粒體功能從而達(dá)到對(duì)乳腺癌的治療效果［21］.文殊蘭葉氯仿提取物可以抑制非小細(xì)胞肺癌NCIH460腫瘤細(xì)胞的增殖，并呈劑量和時(shí)間依賴性;同時(shí)它能誘導(dǎo)NCIH460細(xì)胞的凋亡，凋亡的程度隨著提取物濃度的增大而增大，細(xì)胞周期被阻滯于G1/S期，這可能與細(xì)胞的增殖抑制有關(guān)［22－23］.

1.5 抗白血病作用

石蒜堿在腫瘤壞死因子相關(guān)激活蛋白CD40L持續(xù)存在的時(shí)候，能夠提高慢性淋巴細(xì)胞性白血病CLL細(xì)胞對(duì)苯扎貝特和醋酸甲羥孕酮誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的敏感性.同時(shí)苯扎貝特和醋酸甲羥孕酮這種組合還會(huì)引起線粒體超氧化物的積累.這表明，石蒜堿恢復(fù)了苯扎貝特和醋酸甲羥孕酮誘導(dǎo)經(jīng)CD40L刺激細(xì)胞的線粒體超氧化物，或者是干擾了CD40L介導(dǎo)線粒體超氧化物的清除的能力.這是首次研究表明在CLL細(xì)胞中，線粒體超氧化物與細(xì)胞凋亡有關(guān)［24］.

石蒜堿能抑制人慢性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞K562細(xì)胞的增殖.脫乙?；?HDAC)活性分析表明，在K562細(xì)胞中石蒜堿以劑量依賴的方式降低HDAC的活性.抑制HDAC活性與細(xì)胞周期停滯和生長(zhǎng)抑制相關(guān).石蒜堿會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期.石蒜堿可以使細(xì)胞周期蛋白D1和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4的表達(dá)受到抑制，減少視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白磷酸化.石蒜堿也可以顯著上調(diào)p53及其靶基因產(chǎn)物p21基因的表達(dá)［25］.

低濃度的石蒜堿在體外可明顯抑制Mcl－1蛋白表達(dá)并誘導(dǎo)白血病細(xì)胞U937凋亡.石蒜堿誘導(dǎo)U937細(xì)胞凋亡時(shí)，Mcl－1和bcl－xL蛋白的表達(dá)均有所下降，其中以Mcl－1蛋白減少最為明顯;PARP剪切是化療藥物誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)生的一個(gè)早期指標(biāo)，石蒜堿對(duì)Mcl－1蛋白的抑制作用在PARP剪切之前，而對(duì)bcl－xL蛋白的抑制作用則發(fā)生在PARP剪切之后，這些說(shuō)明了Mcl－1蛋白可能真正介導(dǎo)了石蒜堿對(duì)U937細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)作用［26］.

石蒜堿可以誘導(dǎo)人急性早幼粒白血病APL細(xì)胞系HL－60細(xì)胞凋亡，其作用機(jī)制是上調(diào)了腫瘤壞死因子－α(TNF－α)的表達(dá)并促進(jìn)了Bid蛋白被剪切，激活了線粒體凋亡途徑;石蒜堿還可以降低IκB磷酸化水平，同時(shí)抑制 NF－κB進(jìn)入細(xì)胞核，減弱了其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能.同時(shí)，石蒜堿可以明顯下調(diào)凋亡抑制基因Survivin的表達(dá)，說(shuō)明其對(duì)凋亡抑制蛋白家族的表達(dá)也產(chǎn)生了影響［27－30］.

2 結(jié)語(yǔ)

石蒜科藥用植物生物堿類化合物蘊(yùn)藏著巨大的藥物研究和經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)潛力，一方面石蒜科植物在我國(guó)的分布較為廣泛，植物資源豐富，我們應(yīng)抓住資源優(yōu)勢(shì)，充分利用自然資源，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益;另一方面其中包含石蒜堿等生物堿類化合物的主要成分，通過(guò)對(duì)石蒜堿等生物堿類化合物的研究開(kāi)發(fā)，研制出針對(duì)老年癡呆、腫瘤、白血病等嚴(yán)重危害人類健康的疾病有效的藥物具有重大的社會(huì)效益.目前，從事新藥開(kāi)發(fā)的國(guó)內(nèi)外科研人員應(yīng)經(jīng)開(kāi)始逐漸重視了天然藥物的開(kāi)發(fā)，尤其近幾年對(duì)石蒜屬植物、文殊蘭屬植物有了更多的關(guān)注和研究，相信通過(guò)不懈努力和深入研究，此類化合物一定可以為人類的健康做出卓越的貢獻(xiàn).

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