高烏頭的化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展

張 蕾，孫麗娜，薛璇璣，張新新，詹冠群，張 卉，郭增軍

(西安交通大學(xué)藥學(xué)院,西安 710061)

高烏頭(AconitumsinomontanumNakai)為毛茛科(Ranunculaceae)烏頭屬(Aconitum)牛扁亞屬的多年生草本植物，以根入藥，其入藥部位習(xí)稱網(wǎng)子七， 又名麻布七、辮子七等，主要分布于陜甘秦嶺和太白山脈中。高烏頭屬陜西七藥之一，是我國中西部地區(qū)廣泛使用的中草藥，具有理氣止痛、祛風(fēng)除濕和活血散瘀的功效，主治各種風(fēng)濕性疼痛、關(guān)節(jié)腫痛、跌打損傷、急慢性菌痢、胃腸炎、瘰疬和瘡癤等疾病[1]。高烏頭的主要有效成分為高烏甲素，其氫溴酸鹽已成為國內(nèi)外廣泛使用的非成癮性中樞鎮(zhèn)痛藥[2]。

高烏頭植物資源豐富，主要分布在陜西、青海、山西、甘肅、四川、湖北西部、河南西部和河北等地，目前主要作為臨床鎮(zhèn)痛藥氫溴酸高烏甲素的提取原料[3]。為便于今后對高烏頭進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，本文就高烏頭的化學(xué)成分和藥理作用等研究進(jìn)行綜述。

1 化學(xué)成分

高烏頭化學(xué)成分以二萜生物堿為主，肖培根等[4]在前人的基礎(chǔ)上將二萜生物堿細(xì)分為4大類：C18-型二萜生物堿、C19-型二萜生物堿、C20-型二萜生物堿和雙二萜生物堿。按其分類將高烏頭中的化合物進(jìn)行整理，見表1和圖1。

表1 高烏頭中的化學(xué)成分

Tab.1 The chemical constituents inAconitumsinomontanumNakai

類型編號名稱參考文獻(xiàn)C18-二萜生物堿1高烏甲素[5-6]2冉烏堿[5-6]3N-去乙酰高烏甲素[7]4刺烏定[7]5刺烏寧[7]6excelsine[7]7N-去乙酰冉烏堿[7]88-O-acetylexcelsine[7]9高烏寧堿丁[8]10高烏寧堿戊[8]11高烏寧甲[8]12高烏寧乙[8]13高烏寧己[9]14高烏寧庚[9]15高烏寧辛[9]16高烏堿甲[10]17高烏堿乙[10]類型編號名稱參考文獻(xiàn)18冉烏定[11]19冉烏寧[11]20sinomontadine[12]21sinomontanine N[12]C19-二萜生物堿22高烏亭甲[13]23高烏亭乙[13]24高烏寧丙[13]25高烏寧壬[9]26去亞甲光飛燕草堿[14]27硬飛燕草堿[14]C20-二萜生物堿28septatisine[7]29來本寧[14]30sinomontanidine A[15]31sinomontanidine B[15]鞣花酸型生物堿32N-氯甲基塔斯品[11]其他類生物堿33芐索氯銨[11]非生物堿34牛扁酸單甲酯[6]

圖1 高烏頭中化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)

Fig.1 The structure of chemical constituents inAconitumsinomontanumNakai

2 藥理作用

現(xiàn)代藥理研究表明，高烏甲素(LA)具有鎮(zhèn)痛、局部麻醉、抗炎、抗心律失常、抗腫瘤、抗菌、解熱及抑制酪氨酸激酶活性等作用。高烏頭所含的其他化學(xué)成分的活性研究則鮮有報道，僅N-去乙酰高烏甲素、ranaconitine、N-去乙酰冉烏堿、刺烏寧、刺烏定和excelsine有相關(guān)的活性報道，且主要是與LA在構(gòu)效關(guān)系上的活性比較研究。

2.1鎮(zhèn)痛作用 LA是國內(nèi)首創(chuàng)的非成癮性新型鎮(zhèn)痛藥，對于多種疼痛模型，如浸尾致疼模型、醋酸扭體模型、Ⅱ度燒傷模型、慢性壓迫神經(jīng)損傷模型及切口疼痛模型等均具有鎮(zhèn)痛作用。One M等[16]對LA鎮(zhèn)痛效果進(jìn)行評測，用熱板、夾尾、壓尾、注射乙酸致小鼠扭體的疼痛模型和浸尾致大鼠疼痛、緩激肽誘導(dǎo)大鼠后肢屈肌反射、Randall-Selitto法進(jìn)行評測，發(fā)現(xiàn)在以浸尾致大鼠疼痛模型的實驗中，口服LA的鎮(zhèn)痛效果比口服嗎啡更強(qiáng)，在Randall-Selitto實驗中，LA的鎮(zhèn)痛活性比嗎啡強(qiáng)。

研究發(fā)現(xiàn)，腹腔注射LA對脊髓背角中反應(yīng)外周傷害性刺激P物質(zhì)等神經(jīng)遞質(zhì)呈劑量依賴性減少關(guān)系，說明LA有劑量依賴性鎮(zhèn)痛作用；且術(shù)前給藥組釋放的 P 物質(zhì)比術(shù)后給藥組明顯減少，表明LA具有超前鎮(zhèn)痛的作用[17]。

LA發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用主要是通過抑制鈉離子通道來提高體內(nèi)的腎上腺素濃度和5-羥色胺的水平，進(jìn)而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。在大鼠慢性壓迫神經(jīng)性損傷引起的疼痛模型中，當(dāng)神經(jīng)性疼痛發(fā)生時，LA通過抑制DRG神經(jīng)元中P2X3受體的表達(dá)或者降低P2X3受體的敏感度抑制小鼠脊髓以上痛覺神經(jīng)的傳導(dǎo)進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體內(nèi)源性鎮(zhèn)痛，產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用。在Ⅱ度燒傷大鼠模型中，LA能通過上調(diào)大鼠中腦導(dǎo)水管周圍可灰質(zhì)中P2X3受體的表達(dá)進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體內(nèi)源性鎮(zhèn)痛，產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用[18-19]。

生物堿的鎮(zhèn)痛活性與其結(jié)構(gòu)有關(guān)。作為典型的 C18型二萜生物堿，LA局麻鎮(zhèn)痛作用與A環(huán)上的叔胺基、C-8位上的乙酞氧基或乙氧基基團(tuán)、C-14位的芳香酯以及D環(huán)的飽和狀態(tài)密切相關(guān)[20]。與LA的氫溴酸鹽相比，鹽酸LA的鎮(zhèn)痛作用較弱[21]。

2.2局部麻醉作用 LA具有局部麻醉作用，1 g·L-1LA的角膜局麻作用強(qiáng)度相當(dāng)于質(zhì)量濃度為8.4 g·L-1的可卡因;LA對小鼠坐骨神經(jīng)的傳導(dǎo)阻滯能力比可卡因和普魯卡因分別強(qiáng)5.25和13倍;LA對豚鼠的閾麻醉濃度為0.28 g·L-1,比普魯卡因和可卡因作用略強(qiáng)[22]。采用大鼠疼痛切口模型研究LA的局麻作用，發(fā)現(xiàn)LA其局部給藥可阻斷末梢傷害性感受器,P物質(zhì)和谷氨酸等興奮的遞質(zhì)無法作用感受器,使疼痛信息無法傳入,因而NO生成也大為減少,從而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用[23]。

通過研究烏頭類生物堿的定量構(gòu)效關(guān)系，發(fā)現(xiàn)局部麻醉作用的半數(shù)有效量(ED50)與化合物的相對分子質(zhì)量、原子核之間的排斥力、空間勢能和芳環(huán)C2′的活潑性有密切的關(guān)系，且與LA結(jié)構(gòu)相似的二萜生物堿也具有局部麻醉作用，具有臨床局部麻醉劑的潛力[24]。

2.3抗心律失常作用 LA是一種具有Ⅰ級抗心律失常作用的二萜生物堿，二萜生物堿誘發(fā)心率失常作用和抗心律失常作用與其結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系[25]。LA及其衍生物與氫溴酸成鹽后能夠增強(qiáng)其抗心律失常的效果，當(dāng)LA結(jié)構(gòu)中的鄰乙酰氨基苯甲酸甲酯基的C-5′位被鹵元素(Cl、Br、I)取代后，無論在體內(nèi)還是體外實驗中，高烏甲素鹵代鹽的抗心律失常作用均強(qiáng)于LA，并且抗心律失常作用強(qiáng)弱依次為：LA-HBr>LA-HI>LA-HCl，但是僅C-5位溴代的LA無抗心律失常作用[26]。

Vakhitova I V等[27]從分子水平研究了氫溴酸LA的抗心律失常機(jī)制，發(fā)現(xiàn)氫溴酸LA抗烏頭堿致心率失常作用主要是通過調(diào)控Na+、K+和Ca+通道相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)而控制不同階段的動作電位的產(chǎn)生，發(fā)揮抗心律失常作用，同時氫溴酸LA抗心率失常作用也與乙酰膽堿和甘氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白神經(jīng)遞質(zhì)的參與有關(guān)。

2.4抗炎作用 LA對急性和慢性炎癥均具有抑制作用。對于多種炎癥模型，如二甲苯致小鼠耳殼腫脹、角叉菜膠致大鼠足腫脹、甲醛致大鼠足腫脹、佐劑致大鼠關(guān)節(jié)炎、瓊脂致肉芽腫、大鼠脊髓鉗夾損傷的炎癥模型導(dǎo)致的毛細(xì)血管通透性增高及滲出、腫脹等有明顯的抑制作用，同時可減少致炎因子及相關(guān)炎癥介質(zhì)、抑制毛細(xì)血管通透性，消除耳廓、足趾、關(guān)節(jié)、下肢腫脹、抑制芽腫形成。

胡建楣等[28]采用弗氏完全佐劑致大鼠佐劑性關(guān)節(jié)炎炎癥模型說明LA具有抗佐劑性關(guān)節(jié)炎、減少致炎因子及相關(guān)炎癥介質(zhì)的抗炎作用。Wang Y Z等[29]研究改變血管通透性所致的急性炎癥中LA的抗炎作用，發(fā)現(xiàn)其能夠抑制蛋清所致大鼠足腫脹并且隨著LA用量的增加，抑制效果增強(qiáng)。黃維艷等[30]采用大鼠脊髓鉗夾損傷模型，觀察到LA可減輕脊髓充血水腫，降低脊髓損傷發(fā)生后的脊髓IL-1β、TNF-α水平和升高脊髓IL-10水平，對脊髓損傷大鼠具有神經(jīng)保護(hù)作用。

2.5抗腫瘤作用 LA可抑制肺癌原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶細(xì)胞的生長和增殖[31]。LA對非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株(A-549)具有抑制作用，其誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株(A-549)凋亡，抑制作用與其濃度有關(guān)，作用機(jī)制可能是通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、阻滯細(xì)胞周期、降低周期蛋白E1 (Cyclin E1)基因的表達(dá)等途徑而發(fā)揮抗腫瘤效果[32-33]。氫溴酸LA能夠抑制小鼠肝癌細(xì)胞和S180細(xì)胞的生長，且用藥時小鼠的體質(zhì)量不減輕，不良反應(yīng)少[34]。硫酸LA對人肝癌細(xì)胞(Hep G2)的體外增殖具有抑制作用，可改變細(xì)胞周期分布，并誘導(dǎo)其凋亡[35]。高鳥甲素注射液體外對小鼠肝癌細(xì)胞株(H22)的生長、凋亡無影響[36]。氫溴酸LA具有微弱誘導(dǎo)人急性白血病細(xì)胞株(HL-60)分化和凋亡的作用[37]。

楊文艷等[38]以LA與芳香醛雜合化合物為原料，合成了一系列LA縮醛類化合物，其對人肝癌細(xì)胞(Hep G2)、人肺癌細(xì)胞(A-549)及人結(jié)腸癌細(xì)胞(HCT-8)的細(xì)胞毒性與LA相比顯著增強(qiáng)。

2.6抗菌作用 LA對綠膿桿菌和傷寒桿菌具有較強(qiáng)的抑制作用[39]。從高烏頭中分離得到的二萜生物堿去亞甲光飛燕草堿和來本寧也具有抗菌活性[40]。

2.7其他藥理作用 LA對大鼠心肌缺血/再灌注損傷具有保護(hù)作用，其作用機(jī)制可能與其抗氧化作用有關(guān)[41]；LA及其鹽類化合物中的生物堿具有清除自由基的能力，表明其具有抗氧化作用[42]；氫溴酸LA具有很強(qiáng)的抑制酪氨酸激酶活性，LA也具有抑制酪氨酸激酶活性[43]。

此外LA還具有解熱、抗風(fēng)濕、抗癲癇、免疫調(diào)節(jié)及抗血管新生等活性[44]。

3 殺蟲作用

高烏頭的甲醇提取物對3齡粘蟲具有較強(qiáng)的毒殺活性,殺蟲活性物質(zhì)主要是生物堿[44]。從高烏頭中分離得到的去亞甲光飛燕草堿和硬飛燕草堿對粘蟲具有較好的殺蟲活性，生物堿來本寧對粘蟲具有誘食活性，以這3 種生物堿為主要有效成分研制出一種新型植物源殺蟲劑0.5% AY高烏頭水劑，該殺蟲劑對菜青蟲具有較好的防治效果，其已申請國家發(fā)明專利[45]。

4 降低高烏頭毒性的方法及機(jī)制研究

高烏頭生品有毒，LA是其毒性成分之一[46]。傳統(tǒng)中藥甘草、性甘、味平，有調(diào)和諸藥的作用，研究發(fā)現(xiàn)，LA可能與甘草酸形成絡(luò)合物從而影響生物堿的毒性及治療活性[47]。李蕓等[48]進(jìn)行了正交實驗，結(jié)果表明，高烏頭的最佳炮制解毒工藝為加入質(zhì)量濃度為100 g·L-1的甘草汁，以127 ℃、0.15 MPa 加壓蒸 5 h。

5 結(jié)語

目前，對高烏頭的研究尚不深入，只進(jìn)行了初步的化學(xué)成分研究，藥理作用的研究集中在氫溴酸LA上，在應(yīng)用上主要作為鎮(zhèn)痛藥氫溴酸LA的原料藥，而對其他化學(xué)成分的藥理研究和其他方面的應(yīng)用幾乎沒有。鑒于高烏頭資源豐富、藥用潛力大，同行應(yīng)該深入研究，發(fā)掘潛在的藥用價值，充分利用我國的高烏頭資源。