糖苷生物碱的研究进展

刘艳芳

（阜阳职业技术学院，安徽 阜阳 236031）

糖苷生物碱的研究进展

刘艳芳

（阜阳职业技术学院，安徽 阜阳 236031）

糖苷生物碱主要分布在茄科及百合科的一些植物体内，由疏水性的苷元和亲水性的寡糖链构成，是一种甾体皂苷.苷元为螺旋甾碱烷、茄次碱烷和其他甾体衍生物3类，寡糖链由3～4个单糖组成.植物合成糖苷生物碱主要是为了防御微生物、动物及昆虫的侵袭，具有一定毒性，但与此同时，它还具有降低胆固醇、消炎、活血镇痛、增强机体免疫力、协同、抗病原微生物、抗癌等多种生理活性.关注糖苷生物碱的结构、活性、毒性三者的关系，对糖苷生物碱的毒性机制及活性进一步探讨，必将成为日后其研究的重要突破口，亦为天然药物及保健食品行业的发展奠定重要的理论基础.

糖苷生物碱；结构；毒性；生物活性

糖苷生物碱是植物体内的一类次生代谢产物，主要分布于茄科和百合科的一些植物体内[1]，因此被称作甾体糖苷生物碱或茄属糖苷生物碱.百合科和茄科的植物在自然界中广泛存在，如番茄、茄子、马铃薯、龙葵、藜芦、白英等植物，具有很强的经济价值，有的是日常生活的主食蔬菜，有的是重要的药材.自19世纪Desfososses首次在茄科龙葵体内发现糖苷生物碱后，至今各国科学家已逐渐从300多种植物体内分离出100余种结构不同的这类化合物，且每年以2-3种的速度递增[2].研究表明，糖苷生物碱是一种天然活性物质，具有多种生理功效，对哮喘、炎症、高胆固醇、高血压、肿瘤等多种常见疾病都有抑制作用.如白英、茄子、龙葵具有抗癌功效[3]，藜芦具有抗血栓及降压功效[4]等，均与它们体内含有糖苷生物碱有关.但糖苷生物碱的合成是植物为了防御微生物、动物及昆虫的侵袭[5]而自我合成的一种产物，因此它具有一定的毒性.大众食品马铃薯的块茎和植株中就含有一种有毒、怪味的糖苷生物碱，影响了马铃薯的风味和食用安全性.因此，对于植物体内糖苷生物碱运用和研究引起了普遍重视，国内外多位学者均对其进行了研究.对糖苷生物碱的生理功效进行总结，可为日后糖苷类天然药物及保健食品的发展提供借鉴依据.

1 结构

糖苷生物碱是由疏水性的糖苷配基（苷元）和亲水性的寡糖链构成，是一种甾体皂苷[6].这类化合物在结构上既有配基（苷元）的差别，又有寡糖链的差异.

1.1 糖苷生物碱的寡糖链

多种单糖均可组成糖苷生物碱的寡糖链，如鼠李糖、半乳糖、葡萄糖等，连接方式如图1所示，其分支糖链一般由三糖、四糖构成.

图1 糖苷生物碱寡糖链的组成结构

1.2 糖苷生物碱的苷元

糖苷生物碱的苷元结构分为螺旋甾碱烷、茄次碱烷和其他甾体衍生物3类[7]（图2），通常是由1个非极性的甾体单元与1个含氮原子的杂环连接而成.

以茄次碱烷为配基的糖苷生物碱有垂茄碱、a-查茄碱、勒帕茄碱Ⅰ、a-茄碱、异红介藜芦碱、次勒帕茄碱Ⅰ等；以螺旋甾碱烷为配基的糖苷生物碱有a-边缘茄碱、a-澳洲茄碱、茄狄星和番茄碱等；其他甾体衍生物一般有3种：a-表氨基环半缩酮、3-氨基螺甾烷、22，26-缩亚胺胆甾烷.

图2 糖苷生物碱的苷元结构

2 性质

常温下，糖苷生物碱的纯品以白色结晶体形式存在，味感苦涩，不溶于水、丙酮、氯仿，易溶于乙醇等少数有机试剂.由于其结构中含具有弱碱性的氮元素，因此，总体显现出弱碱性，可以发生“酸溶碱沉”，即在酸性条件下成盐溶解，在碱性条件下被沉淀析出.乙醇提取-氨水沉淀、甲醇回流-酸溶碱沉、双溶剂法、多溶剂混合提取、酸醇提取-氨水沉淀等多种提纯糖苷生物碱的方法，均是利用“酸溶碱沉”的原理而实现的.

3 植物体内糖苷生物碱的毒性及生理活性

3.1 毒性

首先，糖苷生物碱对胆碱脂酶(例如乙酰胆碱酯酶及丁酰胆碱酯酶)的活性具有抑制作用.胆碱酯酶在体内可催化乙酰胆碱水解，生成乙酸和胆碱.若胆碱酯酶的活性一旦被抑制，便会引发一系列症状，譬如精神沮丧、眩晕、精神不济及肠胃肌肉痉挛等神经性疾病，这些都是由于人体内乙酰胆碱的累积引起的.其次，糖苷生物碱可与生物膜中的甾醇类化合物专一性结合，生成复合物.当此复合物在双层膜的外层达到一定密度，糖苷生物碱的糖链会相互作用而紧密结合在一起，形成不可逆的、稳定复合物，使得膜外层的甾醇类化合物变得不可移动，且内层的甾醇类组分就会翻转并结合到膜的外部，继续与糖苷生物碱生成复合物，因此原来的膜结构便不能维持，最后引发膜破碎.当患者的血液、肝脏运输并吸收一定量的糖苷生物碱，这种效应将使得胃肠道及身体其他组织的细胞结构被破坏.当糖苷生物碱随血液、肝脏运输、吸收后，这种作用的存在便会使胃肠道部位的细胞结构被破坏，与此同时也会破坏人体其他器官和组织.人类对糖苷生物碱的毒性较为敏感，中毒率很高，口服1～5mg/mL剂量即可引发人的严重中毒反应.尤其是一些常见食物，如马铃薯、番茄等均含有一定量的糖苷生物碱，不当食用，即可引发中毒症状.

3.2 糖苷生物碱的生物活性

研究表明：糖苷生物碱在对细菌、病毒、真菌、昆虫、蠕虫、疟原虫、其它植物以及哺乳类动物和人具有一定毒性同时，也拥有十分广泛的生物活性，例如抗病毒、抗真菌、抗癌细胞、抗疟原虫等.

3.2.1 抗癌活性.将茄科植物醇溶法提取纯化后，可获得的抗癌有效成分，其中主要为糖苷生物碱.白英中的糖苷生物碱可抑制小鼠的恶性肿瘤.龙葵碱可抑制肝脏纤维化[6]，调节肿瘤细胞的水平[9]，使肿瘤细胞的生长受到抑制，对肺癌、肝癌均有积极治疗作用.黄水茄中的α-澳洲茄边碱对人肝癌细胞具有抑制作用，可诱导癌细胞的凋亡，提高癌细胞的死亡率.

3.2.2 抗病原微生物.糖苷生物碱和其他许多天然的小分子一样，能够抑制植物体内的病原微生物生长.抑制病原微生物生长的这些成分，一部分是植物体内天然存在的次生代谢产物，一部分是当植株受到微生物侵袭后而合成的，糖苷生物碱则属于前者.它常以非活性前体的形式天然存在于植物体内，当植物受到病原微生物的攻击后，在酶的作用下被激活，从而具备抗病原微生物的功能.Ameson等人[10]的研究表明，小剂量的番茄碱可抑制毛癣菌、奥杜盎氏小芽孢癣菌、白色念球菌，临床上已用番茄碱软膏剂治疗皮肤癣菌的感染.另外，大鼠的注射实验证实α-卡茄碱及α-茄碱能抵御外界S．typhimuriumSLl344菌的感染.

3.2.3 增强机体免疫力.可溶性及亚单位蛋白质疫苗通常并不能产生特异性抗原免疫反应.若要增强其免疫原性，必须将疫苗及其相应的佐剂交联使用.糖苷生物碱作为一种新型的免疫佐剂，能够增强细胞的免疫反应，可用作抗疟疫苗.实验表明，若将番茄碱用作抗疟疫苗，可刺激机体免疫反应，增强小鼠的免疫力，提高它们抵御各种传染病的能力.

3.2.4 协同作用.所谓协同作用，为两种或两种以上的糖苷生物碱按照一定的比例混合，作用强于其中任何一个组分.目前，关于糖苷生物碱中的a-茄碱和a-卡茄碱的协同作用的报道最为常见.1986年，首次成功运用人工合成的脂质体膜发现a-茄碱和a-卡茄碱的协同溶膜作用，后来发现改变a-茄碱和a-卡茄碱浓度的比率，协同作用的强弱亦发生改变，当比率达到1：1时，协同作用最强.随后，此作用在多种生物膜结构及生物体系里，例如真菌和动、植物细胞等均被证实[11].David，B．Smith等人用马铃薯中的a-茄碱和a-卡茄碱共同和单独喂养蜗牛，结果表明，二者单独或共同喂养，均可抑制蜗牛生长，其中a-卡茄碱的抑制作用明显强于a-茄碱，二者共同喂养产生更强的抑制作用，说明二者联合协同作用较为明显.

3.2.5 降低胆固醇作用.李伟等人的研究表明，藜芦碱可使大鼠的心率减缓、血压降低，作用的强弱取决于藜芦碱的使用剂量，剂量越大，作用越强烈.MendelFriedman等人[12]研究发现，用a-茄碱喂养大鼠可以明显降低血液中三酰甘油酯和胆固醇的含量.Micich等人证实番茄碱可显著降低胆固醇在体内的蓄积，他们在含黄油的正己烷当中添加一定量番茄碱，结果胆固醇在番茄碱的作用下被去除.

3.2.6 消炎、活血镇痛作用.茄科植物体内的糖苷生物具有较为广泛的消炎作用.动物试验表明，皮下注射、肌肉注射及口服糖苷生物碱中的番茄碱对小鼠的水肿情况产生明显的抑制作用，且剂量与作用大小成正比.研究表明，茄子非可食部位所含的糖苷生物碱对小鼠的急性心肌缺血具有很强的缓解，对各种刺激引起的疼痛都有明显的镇痛效果，抗凝血作用亦良好.

4 展望

糖苷生物碱的品种繁多、结构多样、生理活性各异.国内外学者对它进行了长期不懈的研究，明确了它的种类及来源，对多种糖苷生物碱的生理功效也进行了深入探索，取得了实质性的进展.但如何更好的处理其毒性与生理活性的关系、相互之间的协同机制，并将糖苷生物碱的功效充分发挥，是日后研究的重要突破口.对糖苷生物碱的毒性机制及活性的研究，必将为日后天然药物的开发及保健食品行业的发展奠定重要的理论基础.

〔1〕李志文,周宝利,刘翔，等.茄科植物体内糖苷生物碱的生理生态活性研究进展[J].上海农业学报,2011,27(3):129-134.

〔2〕赵雪淞,孙芳,郭永键等.糖苷生物碱化学生态学研究进展[J].生态学杂志,2007,26(6):948-953.

〔3〕陈静,王志敏,汤青林等.茄子的药用价值及机理研究进展[J].长江蔬菜,2011(8):1-3.

〔4〕李伟,陆艳娟,王清，等.黑藜芦生物碱的降压作用机制[J].中国老年学杂志,2012,32(1):97-99.

〔5〕赵雪淞,高聆,王娟等.五种茄科糖苷生物碱及其混合物的抗真菌活性研究[J].天然产物研究与开发,2009,21(1):36-43.

〔6〕何大俊.糖苷生物碱的结构与抗肿瘤活性[D].东北师范大学,2006.

〔7〕孙芳.龙葵中糖苷生物碱的结构及其化感作用研究[D].东北师范大学,2007.

〔8〕余静.马铃薯糖苷生物碱的提取与纯化[D].华中农业大学,2010.

〔9〕李盛钰,赵雪淞,何大俊等.茄科植物糖苷生物碱的药物活性研究进展[J].中草药,2007,38(1):147-150.

〔10〕陶永霞,刘洪海,王忠民等.番茄碱的研究现状及应用前景[J].现代食品科技,2006,22(2):253-256.

〔11〕赵雪淞.龙葵糖苷生物碱Solamargine和Solasonine的提取分离及其抗真菌作用研究[D].东北师范大学,2006.

〔12〕周宝利,李志文,丁昱文，等.茄子果实中α-茄碱提取方法的研究[J].园艺学报,2009,36(1):141-146.

TS201.2

A

1673-260X（2014）01-0084-02