金钗石斛生物碱的研究进展

潘斯斯，梁贵友

(遵义医学院附属医院 心血管外科,贵州 遵义 563099)

金钗石斛是我国传统的名贵中草药，为兰科石斛属植物，喜温暖、湿润、阴凉的环境，主要分布于贵州、四川、云南、广西、湖南、湖北、福建等长江以南的亚热带地区。早在《神农本草经》中就描述了石斛具有滋阴清热、生津益胃、润肺止咳、明目强身等功效，现代药理研究发现金钗石斛在抗肿瘤、抗衰老、改善记忆和提高免疫力等方面具有应用价值[1]。随着国内外石斛研究者运用现代科学技术手段，从石斛中分离出生物碱类、多糖类、黄酮类、酚类、倍半萜类、香豆素类及甾体糖苷类等多种生物活性成分，其中生物碱属其特征性成分。虽然近年来对金钗石斛生物碱(Dendrobium nobile lindl akaloid，DNLA)的药效学研究报道较多，但目前尚无其药动学研究被报道，本文主要对DNLA的化学成分及药理作用研究进展作一综述。

1 金钗石斛生物碱

生物碱属含有氮杂环的天然有机化合物，其遍及植物体中。日本人铃木秀干在1932年首次从金钗石斛中分离出石斛碱，随后我国的科学家Chen等在1935年从金钗石斛中再次提取到该化合物[2]。石斛品种繁多，国内石斛植物有70余种，而具有栽培药用石斛约30多种，其中主要以金钗石斛、霍山石斛、铁皮石斛、美花石斛、束花石斛等为主。金蓉鸾[3]通过对比11种不同石斛的生物碱含量，发现不同的石斛属植物中生物碱的含量差异很大，且金钗石斛所含生物碱要远高于其它品种，其含量达0.41%～0.64%。研究发现[4]，不同生长期金钗石斛生物碱的含量也具有差别，其中1年生长期金钗石斛中生物碱的含量最高为0.55%。随着金钗石斛生物碱类化学成分进行大量的深入研究，现已鉴定的生物碱类主要有石斛碱、金石斛碱、石斛副碱、石斛星、石斛酮碱、6-羟基石斛碱、石斛醚碱、石斛次碱、N-甲基石斛季铵碱、N-异戊烯基石斛季铵碱等24种，其中运用催化等方式合成的有10种和季铵生物碱5种[5]。

2 金钗石斛生物碱的药理作用

近年来，随着对DNLA的药理作用深入研究，发现DNLA在改善胰岛素抵抗、改善大脑记忆和认知功能障碍、保护急性脑缺血损伤、抗肿瘤、抗白内障等方面有明显治疗作用。

2.1 改善胰岛素抵抗 早期研究报道石斛合剂可调整糖尿病模型大鼠糖脂代谢作用，但未具体阐述是哪一类活性成分[6]。生物碱作为金钗石斛其主要药用成分，黄琦等[7]研究发现DNLA可降低糖尿病大鼠模型降低血糖及减轻肝脏脂肪变性，并认为其机制可能与改善胰岛素抵抗有关[8]。进一步实验研究发现，DNLA在改善糖尿病大鼠胰岛素抵抗方面，其机制可能与影响肝脏组织中胰岛素受体底物-2(IRS-2)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)mRNA的表达以及脂肪、骨骼肌组织中葡萄糖转运体4(Glut-4)mRNA的表达和转位有关[9-10]。另外徐云燕等[11]研究显示DNLA通过对肝脏糖脂代谢紊乱的调节达到减轻肝脏脂肪变性的目的，其机制可能与激活肝脏沉默信息调节因子1(Silent information regulator 1，Sirt1)及Sirt1调控的糖脂代谢基因，如糖代谢基因 (Glut2、FoxO1、PGC1α)和脂代谢基因(Acox1、Cpt1a、Srebp1、Pnpla2/ATGL)有关。近研究认为Sirt1与改善胰岛素抵抗有密切联系，有望成为药理上治疗胰岛素抵抗和2型糖尿病的新靶点[12]。Glut2和Glut4属葡萄糖转运体家族中的不同的亚型，其主要生物学功能是介导细胞对葡萄糖的摄取和利用，被认为是胰岛素信号传导通路的终靶点[13]。以上研究可为DNLA在改善胰岛素抵抗方面提供了有力证据，同时还需要进一步阐明所影响的具体信号途径。目前DNLA在改善胰岛素抵抗方面的研究对象主要为肝脏、骨骼肌以及脂肪组织，对心肌是否具有改善作用尚未见文献报道，也值得研究。

2.2 保护急性脑组织缺血再灌注损失 王茜等[14]使用原代培养的大鼠皮质神经元，再以减轻缺氧缺糖复氧复糖方法模拟再灌注损伤，发现DNLA能够对缺氧缺糖复氧复糖致原代培养大鼠皮质神经元的损伤显著减弱，其机制可能与阻截细胞内Ca2+超载、纠正能量代谢紊乱以及抑制凋亡特异性蛋白酶等多种途径有关[15]。在此基础上刘俊等[16]研究发现DNLA预防性给药对大脑中动脉栓塞引起的急性脑缺血的大鼠有保护作用，与假手术组比，在DNLA 80mg/kg组中大鼠神经功能症状评分明显下降，脑组织缺血损伤减轻最明显，DNLA 40mg/kg组和80mg/kg组脑梗死体积显著减小，并且MDA、NO的含量减少，NOS的活性降低，SOD的活性增高以及caspase-3、caspase-8 mRNA在大鼠脑组织中的表达下降，由此证明DNLA可能是通过防止细胞内Ca2+超载、纠正能量代谢紊乱、减轻氧化应激、清除氧自由基等达到改善急性缺血再灌脑组织注损伤的目的。

2.3 改善大脑记忆和认知功能障碍 阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是一种导致中老年记忆和认知功能障碍的神经系统退行性疾病，俗称为老年痴呆症。其主要病理变化是脑内老年斑、血管淀粉样变和神经元丢失等，其病理学特点是细胞外β淀粉样蛋白(β-amyloid，Aβ)沉淀，细胞内tau蛋白的过度磷酸化等，研究认为大脑细胞内β淀粉样蛋白与炎症免疫相互激发产生的神经毒性作用可诱导神经元凋亡，是导致AD发生的重要机制[17]。目前临床缺乏防治AD的有效治疗方法和药物，多采用长期服用大剂量的非甾体类抗炎药和胆碱酯酶抑制剂，但这些药物的疗效有限、不良反应多，不能从根本上治愈。由于DNLA具有类似于非甾体类抗炎药抗炎、调节免疫、抗凝血等药理作用，并且安全剂量范围大、不良反应小的特点。因此研究者对DNLA在改善大脑记忆功能障碍方面进行了深入的研究。Yang等[18]研究发现DNLA可减弱LPS引起的大鼠海马tau蛋白过度磷酸化，防止大鼠脑内LPS诱导的细胞凋亡。张明辉[19]采用Aβ25-35诱导AD大鼠模型，观察DNLA对AD模型大鼠的空间学习的作用及脑中Aβ的表达量的影响，结果显示模型组大鼠空间学习能力明显低于假手术组，40、80 mg/kg DNLA组可明显改善学习记忆减退症状，其机制可能与减少海马组织中Aβ1-42、β淀粉样前体蛋白(APP)和β淀粉样前体蛋白裂解酶1(BACE1)的含量有关。以上两项研究已可为DNLA在AD防治上提供基础药理学依据，但由于AD机制的复杂性，我们还需要从多个角度深入研究DNLA对AD防治的药理机制。如：Li等[20]研究发现，在脂多糖(LPS)诱导大鼠记忆障碍的AD模型中，40、80、160mg/kg DNLA组通过阻止肿瘤坏死因子受体1(TNFR1)mRNA和蛋白水平升高可明显改善大鼠神经行为功能，其机制可能为通过抑制p-p38MAPK和下游NF-κB信号通路来阻止TNFR1的过多表达有关。另外Nie等[21]研究认为，在Aβ25-35诱导的AD模型中，DNLA可防止神经细胞凋亡和突触丢失，改作用至少部分是通过可增加海马和皮层中睫状神经营养因子(CNTF)、神经营养因子(GDNF)和脑衍生神经营养因子(BDNF)的表达来介导。还有最新研究认为DNLA 通过诱导自噬阻止Aβ25-35诱导的轴索变性，可能成为对阿尔茨海默病治疗一种新靶点[22]。虽然 DNLA对AD防治在不断的深入研究，但投入临床应用还有更长的路要走。

2.4 抗肿瘤 目前DNLA抗肿瘤作用的研究较少，其主要作用机制是通过激活凋亡基因蛋白和线粒体凋亡途径有关。安欣等[23]研究发现通过MTT法检测乳腺癌细胞的生长活性，运用Annexin V-FITC/PI染色流式细胞术检测细胞凋亡率，荧光共聚焦显微镜观察细胞线粒体跨膜电位变化，荧光免疫印迹法(Wenstern Blot)测定细胞半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase-3)凋亡基因蛋白的表达量，实验结果显示DNLA能抑制mcf-7细胞的分裂，最终能使mcf-7细胞通过线粒体途径发生细胞凋亡，并且释放细胞色素C，激活procaspase-3启动了细胞凋亡程序。和磊等[24]研究发现DNLA可抑制人结肠癌HT-29细胞生长并诱导细胞凋亡，其机制也是与线粒体凋亡途径的激活有关。这两组试验为DNLA在抗肿瘤方面的药理研究提供一定的基础。

2.5 抗白内障 白内障是一种常见的致盲眼科病，其机制是由多种因素共同作用导致的结果，氧化损伤属于其发病机制之一。前期已有研究证实金钗石斛水煎剂可对大鼠半乳糖性白内障有防治作用。龙艳等[25]采用溶剂提取法提取出金钗石斛生物碱和粗多糖，DMEM低糖培养基体外培养Wistar大鼠晶状体制作白内障模型，并分别把金钗石斛生物碱和多糖提取物加入模型组中，且在不同的时间段观察各组晶状体混浊度并检测各组晶状体水溶性蛋白、谷胱甘肽(GSH)的含量及总超氧化物歧化酶(T-SOD)和丙二醛(MDA)的活性，最后实验结果显示金钗石斛生物碱组和粗多糖组晶状体水溶性蛋白、GSH含量及T-SOD活性均升高,同时MDA的活性降低，且生物碱组晶状体水溶性蛋白含量高于粗多糖组。随后运用蛋白组学对DNLA抗糖性白内障的作用机制进一步研究[26]，发现金钗石斛生物碱有不错的抗糖性白内障作用,除了能明显上调晶状体水溶性蛋白、GSH含量及T-SOD活性，并降低MDA的活性外，还能逆转白内障晶状体中表达上调或下调的蛋白质，但更详细作用机制有待进一步的研究。此外魏小勇还报道[27]了DNLA对糖性白内障大鼠诱导型一氧化氮合酶基因的调控作用，发现DNLA可通过下调iNOS基因的表达，抑制NOS的活性，导致NO的产生减少，从而减轻晶状体的氧化损伤，最后达到抗白内障作用。

2.6 其他 有研究发现DNLA可以通过刺激胃粘膜上的G细胞分泌大量胃泌素，促进胃酸分泌，同时增加胃肠道的蠕动，进而有助于改善便秘的症状。另外陆远富等[28]研究发现，金钗石斛生物总碱对小鼠肝脏病理及肝功能无影响，但对CYP4A10、CYP4A14、CYP2B10、CYP7A1 有显著性影响，对于临床用药的有一定的指导性意义。

3 展望

金钗石斛作为我国珍贵中草药，已记载在《中国药典》中，生物碱作为其主要特征性成分，具有广泛的药用价值，其将会对许多疾病的防治有潜在的应用前景。我国每年需要接受心脏手术治疗患者在逐年增多，心肌缺血再灌注损伤(Myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI)是体外循环(Cardiopulmonary bypass，CPB)下心脏直视手术术后的主要并发症,可导致严重的心力衰竭甚至死亡。我们前期研究发现心肌胰岛素抵抗(Insulin resistance，IR)是MIRI的重要发生机制，其引起的脂质异常堆积和葡萄糖摄取及利用障碍，可进一步加重再灌注后心肌的损伤，减轻心肌IR可能成为MIRI防治的新方向[29-30]。尽管文献报道DNLA对肝脏、脂肪和骨骼肌的IR有改善作用，但是否对心肌IR有作用目前未见报道，值得研究。如DNLA的药理作用在心脏缺血再灌注损伤方面获得进展，将为研制和开发预防体外循环心肌缺血再灌注损伤的新药开辟新途径。

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