石蒜科植物中生物碱的药理作用研究

李 健，于 淼，2，高世勇，2，袁洪亮，2，陈文强

(1.哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨150076;2.国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心，哈尔滨150076)

石蒜科(Amaryllidaceae)是植物界中一类重要的药用植物科属，石蒜科具有100多属、1 300余种植物，广泛分布于热带、亚热带及温带地区，在我国约有17属、50多个种，主要分布于南方各省区，有一些种从国外引种栽培以及少数为野生［1］.石蒜科植物以含有独特的具有多种生物活性或药理活性的生物碱类化合物而引起了世界各国药物研究人员的注意.石蒜科植物的化学成分研究主要集中在生物碱和黄酮类化合物方面.迄今为止，已经从石蒜科植物中共分得大约500多个结构不同的生物碱类化合物，主要包括石蒜碱(lycorine)、石蒜胺碱(lycoramine)、石蒜伦碱(lycorenine)、加兰他敏(galanthamine)、多花水仙碱(tazettine)、伪石蒜碱(pseudolycorine)、二氧石蒜碱(dihydrolycorine)、高石蒜碱(homolycorine)、石蒜西丁(lycoricidine)、石蒜醇(lycoricidinol)、文殊兰胺(crinamine)和小星蒜碱(haemanthidine)以及一些其他生物碱成分［2－7］.石蒜科生物碱具有广泛的生物学和药理学活性，一直是国内外药物研发人员研究的热点.

1 石蒜科植物中生物碱的主要药理作用

1.1 中枢神经系统作用

乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase，AChE)是神经系统中水解乙酰胆碱的一种主要酶类，其基本功能为催化水解神经递质乙酰胆碱.现代研究表明，阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD，老年性痴呆症)患者脑内乙酰胆碱大量减少［8］.因此，抑制乙酰胆碱酯酶的活性是治疗此病的一条重要途径.加兰他敏是一种从石蒜科植物中提取的菲啶类生物碱，作为一种可逆性的胆碱酯酶抑制剂，能增加神经肌肉突触间隙内乙酰胆碱的浓度，同时作为变构增强配体可使烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptor，nAChR)活化，具有神经保护功能［9］.其他神经细胞的离体实验结果表明，加兰他敏抑制了β淀粉样蛋白(beta Amyloid，Aβ)的聚集和细胞毒作用，阻止 Aβ诱导的氧化损伤［10］.加兰他敏对乙酰胆碱酯酶具有长期的竞争性可逆抑制作用，对治疗老年痴呆症具有特殊的疗效.

二氢石蒜碱可以明显抑制H2O2诱导的PC12神经细胞活性氧簇ROS的增加，抑制H2O2诱导的线粒体膜电位下降，表明其对线粒体膜有保护作用，其可能通过抑制线粒体通透性转运孔开放，降低细胞膜的通透性，从而维持跨膜电位的稳定，减轻氧化应激引起神经元损伤作用［11］.

1.2 心血管系统作用

研究表明，盐酸石蒜碱LH可明显抑制黑色素瘤C8161细胞体外类血管网状结构的形成和体内C8161细胞主导的肿瘤新生血管形成，而且具有很小的细胞毒性，其主要作用是抑制了VE－cadherin蛋白和Sema4D蛋白的表达［12］.

二氢石蒜碱对大鼠心肌缺血损伤具有保护作用，其机制可能与二氢石蒜碱减少心肌组织脂质过氧化、提高心肌细胞抗氧化损伤的能力、减轻心肌能量代谢障碍有关［13］.二氢石蒜碱对缺血复灌脑皮层电图和缺血后期的群峰电位的抑制有改善作用，并使复灌群峰电位恢复程度显著增高，可以说明二氢石蒜碱对脑缺血及再灌注损伤有保护作用［14］.

1.3 抗菌、抗病毒作用

6岁以下的儿童很容易感染由人肠道病毒71型(EV71)引起的手足口病，同时可能会引起严重的神经系统并发症.目前并没有疫苗或临床的药物可用来控制肠病毒71型感染流行病.研究表明，石蒜碱可以对横纹肌肉瘤细胞(RD)进行治疗，主要通过抑制病毒复制，减少了病毒的细胞病变效应(CPE).通过分析石蒜对病毒蛋白合成的抑制作用表明，石蒜碱在翻译过程中可以阻止病毒多蛋白的伸长.当一个中等剂量的肠病毒71型感染小鼠，石蒜碱能够使他们免受瘫痪，这些说明石蒜碱是治疗肠病毒71型感染流行病的潜在药物［15］.

对石蒜碱的构效关系研究发现，其具有显著的抗病毒活性，对脊髓灰质炎病毒、痘苗小痘病毒、SRAS相关冠状病毒等均有抑制作用［16］.对石蒜碱的羟基基团进行结构修饰，得到的修饰物虽活性有所下降，但细胞毒性显著降低［17－18］.

1.4 抗肿瘤作用

研究表明，石蒜碱可以修改肿瘤细胞中肌动蛋白的细胞骨架结构，这样可以明显削弱癌症细胞的增殖和转移.石蒜碱作为抑制细胞生长的化合物在癌症细胞中，其活性是在正常细胞中的15倍.此生物碱无论是否显示细胞凋亡的抗性或敏感性都可以显示其抗肿瘤活性，并且对非依赖性贴壁状态下的未分化癌细胞有抑制作用，从而有可能有效地对抗肿瘤干细胞［19］.

盐酸石蒜碱可以抑制Hey1B卵巢癌细胞的分裂增殖，同时伴随着细胞周期蛋白D3表达减少和p21表达增加，并减少了Akt和ERK1/2激酶的磷酸化.这些数据表明，盐酸石蒜碱通过对细胞周期的调控和抑制Akt和ERK激酶信号通路来抗细胞的有丝分裂活动［20］.

石蒜碱还可以有效抑制人乳腺癌MCF－7细胞增殖并造成其线粒体膜电位MMP下降，这提示，石蒜碱可以通过损害癌细胞线粒体功能从而达到对乳腺癌的治疗效果［21］.文殊兰叶氯仿提取物可以抑制非小细胞肺癌NCIH460肿瘤细胞的增殖，并呈剂量和时间依赖性;同时它能诱导NCIH460细胞的凋亡，凋亡的程度随着提取物浓度的增大而增大，细胞周期被阻滞于G1/S期，这可能与细胞的增殖抑制有关［22－23］.

1.5 抗白血病作用

石蒜碱在肿瘤坏死因子相关激活蛋白CD40L持续存在的时候，能够提高慢性淋巴细胞性白血病CLL细胞对苯扎贝特和醋酸甲羟孕酮诱导细胞凋亡的敏感性.同时苯扎贝特和醋酸甲羟孕酮这种组合还会引起线粒体超氧化物的积累.这表明，石蒜碱恢复了苯扎贝特和醋酸甲羟孕酮诱导经CD40L刺激细胞的线粒体超氧化物，或者是干扰了CD40L介导线粒体超氧化物的清除的能力.这是首次研究表明在CLL细胞中，线粒体超氧化物与细胞凋亡有关［24］.

石蒜碱能抑制人慢性粒细胞白血病细胞K562细胞的增殖.脱乙酰基酶(HDAC)活性分析表明，在K562细胞中石蒜碱以剂量依赖的方式降低HDAC的活性.抑制HDAC活性与细胞周期停滞和生长抑制相关.石蒜碱会导致细胞周期阻滞在G0/G1期.石蒜碱可以使细胞周期蛋白D1和细胞周期蛋白依赖性激酶4的表达受到抑制，减少视网膜母细胞瘤蛋白磷酸化.石蒜碱也可以显著上调p53及其靶基因产物p21基因的表达［25］.

低浓度的石蒜碱在体外可明显抑制Mcl－1蛋白表达并诱导白血病细胞U937凋亡.石蒜碱诱导U937细胞凋亡时，Mcl－1和bcl－xL蛋白的表达均有所下降，其中以Mcl－1蛋白减少最为明显;PARP剪切是化疗药物诱导细胞凋亡发生的一个早期指标，石蒜碱对Mcl－1蛋白的抑制作用在PARP剪切之前，而对bcl－xL蛋白的抑制作用则发生在PARP剪切之后，这些说明了Mcl－1蛋白可能真正介导了石蒜碱对U937细胞的凋亡诱导作用［26］.

石蒜碱可以诱导人急性早幼粒白血病APL细胞系HL－60细胞凋亡，其作用机制是上调了肿瘤坏死因子－α(TNF－α)的表达并促进了Bid蛋白被剪切，激活了线粒体凋亡途径;石蒜碱还可以降低IκB磷酸化水平，同时抑制 NF－κB进入细胞核，减弱了其转录调节功能.同时，石蒜碱可以明显下调凋亡抑制基因Survivin的表达，说明其对凋亡抑制蛋白家族的表达也产生了影响［27－30］.

2 结语

石蒜科药用植物生物碱类化合物蕴藏着巨大的药物研究和经济开发潜力，一方面石蒜科植物在我国的分布较为广泛，植物资源丰富，我们应抓住资源优势，充分利用自然资源，创造巨大的经济效益;另一方面其中包含石蒜碱等生物碱类化合物的主要成分，通过对石蒜碱等生物碱类化合物的研究开发，研制出针对老年痴呆、肿瘤、白血病等严重危害人类健康的疾病有效的药物具有重大的社会效益.目前，从事新药开发的国内外科研人员应经开始逐渐重视了天然药物的开发，尤其近几年对石蒜属植物、文殊兰属植物有了更多的关注和研究，相信通过不懈努力和深入研究，此类化合物一定可以为人类的健康做出卓越的贡献.

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