白屈菜红碱的研究进展

周 佳，邱智东，王雨辰，许佳明*，黄晓巍,2*

（1.长春中医药大学药学院，长春130117；2.长春中医药大学东北亚中医药研究院，长春130117）

1929年，Miller.E.R首次从Bocconia frutescens L.中分离出一种生物碱，并将其命名为Chelerythrine[1]。白屈菜红碱（chelerythrine，CHE）是一种从罂粟科、芸香科等自然植物中提取得到的一种季铵型苯并菲啶类生物碱。早期药理学研究显示，白屈菜红碱可以降低麻醉中猫的血压，抑制呼吸作用，麻痹平滑肌，并具有一定的毒性[2]。随着科学研究的不断发展，大量实验研究表明，白屈菜红碱在农业上具有广泛的抗菌活性，对革兰氏阳性菌、大肠杆菌等多种有害菌具有抑制能力，甚至对大口黑鲈蛙虹彩病毒、日本血吸虫尾蚴、福寿螺等生物也具有毒杀作用。除此之外，白屈菜红碱在医疗上还具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等多种生物学功能，有良好的药物研发应用前景。近年来，国内外学者对白屈菜红碱的分布、结构、药理作用、作用机制和新型给药系统的开发等多方面进行了研究。本文重点对白屈菜红碱的理化性质、资源分布、提取方法和药理作用进行综述，以期为后续白屈菜红碱的研究与应用提供理论依据。

1 白屈菜红碱的理化性质

白屈菜红碱化学名1,2-二甲氧基-N-甲基-[1,3]苯并二氧杂环戊烯并[5,6-c]氯化菲啶 （1,2-dimethoxy-12-methyl-[1,3]benzodioxolo[5,6-c]phenanthridin-12-ium），分子式为C21H18NO4＋，SMILES表示为C[N+]1=C2C(=C3C=CC(=C(C3=C1)OC)OC)C=CC4=CC5=C(C=C42)OCO5，相对分子量为348.36，熔点195°C～205°C[3]。白屈菜红碱具有带四个稠环的刚性结构，其D环上的四环离域大π键使白屈菜红碱的分子共面性极好，结构中的烯胺正离子单元(C-6位的N+)是活性的决定因素[4]。在酸碱性为中性至弱碱性时，白屈菜红碱会衍生出“亚胺”和“烷醇胺”两种形式，这两种形式在平衡反应中相互转化；当pH小于6时，亚胺形式存在的白屈菜红碱具有DNA强结合能力；当pH为8.5～11时，烷醇胺形式的白屈菜红碱具有更强的BSA亲和力[5]。

2 白屈菜红碱的资源

自上个世纪90年代，白屈菜红碱的相关研究日益增多。白屈菜红碱主要分布于罂粟科、芸香科植物中，在我国20余个省市均有分布，野生资源丰富：如白屈菜（Chelidonium majus L.）、博落回（Macleaya cordata R.Br.）、小 果 博 落 回（Macleaya microcarpa Fedde）、两面针（Zanthoxylum nitidum DC.）、单面针（Zanthoxylum echinocarpum Hemsl.）、 血 水 草（Eomecon chionantha Hance）、 岩 黄 连 （Corydalis saxicola Bunting）、飞龙掌血（Toddalia asiatica Lam.）、海南地不容 （Stephania hainanensis H.S.Lo&Y.Tsoong）、花 椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim.）、青花椒（Zanthoxylum schinifolium Siebold & Zucc.）等。

3 白屈菜红碱的制备和提取

白屈菜红碱主要通过从植物中提取、化学合成两种方法制备。

3.1 化学合成法

南开大学黄康伦等以2,3-Dimethoxybenzylbromide为原料，合成中间体2,3-dimethoxy-6-iodobenzoate，运用钯催化的串联反应构建白屈菜红碱B/C环结构，在10步之内实现了白屈菜红碱的全合成，总收率达到60.9%[6]。

3.2 溶剂提取法

溶剂法提取白屈菜红碱主要是利用其极性和生物碱的特性，主要分为醇提法和酸水提取法。于敏等通过正交实验考察了4种因素对白屈菜中红碱提取效果的影响，结果表明乙醇浓度对实验结果影响最大，最佳的提取工艺为料液比1∶6，乙醇浓度95%，向乙醇中添加0.5%的盐酸，提取时间90min[7]。林雄通过从博落回果荚和叶片中提取白屈菜红碱，比较了酸水和乙醇溶液的提取效果。从提取结果上看，酸水法利用酸提碱沉的原理，在时间上只需要花费2天时间；乙醇提取需要消耗大量的溶剂，并耗费时间回收乙醇，大大增加了时间和经济成本，两种方法各有利弊[8]。

然而，考虑到白屈菜红碱结构中的亚胺基团是白屈菜红碱的重要活性基团之一，可能与多种有机溶剂发生氧化还原反应，在溶剂的选择时应选用稳定的、不易与白屈菜红碱发生化学反应的试剂进行提取，防止在酸性条件下A环中的两个甲氧基发生脱甲基化反应，生成非离子型叔胺，改变其化学性质。因此在提取白屈菜红碱的过程中应尽量保证低温、醇性溶剂两个条件。

更多的研究者选用甲醇、乙醇作为提取溶剂，在提取白屈菜红碱的同时，保护其化学稳定性。赵美雪选取95%乙醇对飞龙掌血的有效部位进行浸渍，并取其乙酸乙酯萃取浸膏进行化学成分的研究，得到一种黄色粉末状化合物，经MS、1H NMR、13C NM鉴定为白屈菜红碱[9]。然而，基于对环保和经济效益方面的考虑，在提取白屈菜红碱的过程中，更多实验者倾向于结合新型提取方法，从而提高效率、降低成本。

3.3 超声提取法

在通过有机溶剂提取白屈菜红碱的过程中，还可以通过增加超声来辅助提取，从而破坏植物的细胞组织，破碎细胞壁。超声提取法既不会影响热敏感白屈菜红碱的结构和活性，又能在相同的时间内得到更高的产率，减少溶剂使用量，降低生产成本。

曾琦等人采用不同的方法对血水草中的主要成分进行提取分离，发现与甲醇、二甲基亚砜相比，选用75%乙醇，在料液比1∶20、超声30min的条件下，可以对血水草中的白屈菜红碱进行较好的提取，并且具有毒性小、提取率高的优点[10]。刘铭等选用浸泡、超声、渗漉、微波等4种方法对血水草粉中的白屈菜红碱进行提取分离；对不同酸度硫酸、盐酸、甲酸、乙酸、磷酸进行比较，发现pH=1的盐酸水溶液提取率最高，因此选其作为4种方法的提取溶剂；浸泡的方法为料液比1∶100，100℃，浸泡30min；超声提取的方法为料液比1∶100，250w超声30min；微波提取的方法为料液比1∶100，280w微波5min；渗漉提取的方法为50g药粉填柱，流速2mL/min；提取后选用大孔树脂洗脱，洗脱剂为60%、90%甲醇水溶液，可以得到纯度为40%的白屈菜红碱[11]。对4种提取方法进行比较后，发现从血水草粉中提取白屈菜红碱，微波提取法所花时间最少、提取率最高，可以在工业化的生产用予以应用。张宏浩选用了索氏提取、超声、微波、超临界流体萃取、浸渍等5种方法对白屈菜中的活性物质进行提取，并对提取温度、提取时间等因素进行考察，采用紫外吸收方法检测有效成分的含量[12]。研究结果表明，索氏提取法的提取效率略高于其他方法，提取率为0.376%。但在现实生产中，索氏提取法不如超声波提取法节省时间和溶剂，因此也可选用超声提取法作为常用的提取方法，提取条件为在50%的乙醇中，料液比1∶50，超声35min，提取率也能达到0.368%。郑梅霞等人发现，与传统的甲醇、乙醇溶剂提取方法比较，辅助超声处理可以提高博落回中生物碱的提取效率，其中超声-甲醇补足提取法的效果最好[13]。刘拉平等采用化学转化法和柱层析提取分离小果博落回中的5种生物碱进行提取分离，按1∶10料液比取无水乙醇，间歇超声法提取总生物碱。将提取液减压过滤、浓缩后，用不同极性的有机溶剂萃取，石油醚-乙酸乙酯层中有效成分含白屈菜红碱[14]。

由此可见，与溶剂法、微波法、索氏提取法等方法比较，超声提取法与有机溶剂提取法相结合，可以更有效地从多种天然植物中提取分离出白屈菜红碱，增加其提取率、降低提取成本。

3.4 酶解法

酶解法是一种利用纤维素酶、果胶酶等生物酶将植物细胞壁上的特定糖苷键水解，加速细胞内活性成分溶出的一种提取手段。将酶解法与超声法两种现代提取手段相结合，也可大大提高白屈菜红碱的提取率。陆世惠等在两面针中加入纤维素果胶复合酶酶解30min后，采用40%乙醇对酶解物超声提取3次，在此条件下白屈菜红碱提取率为35.7%，高于传统方法提取率[15]。

4 白屈菜红碱的药理作用

4.1 抗炎作用

炎症的发生是是由于巨噬细胞和中性粒细胞产生炎性介质、激活补体因子造成的炎症部位的液体和蛋白质外溢、白细胞聚集。因此，可以通过抑制炎性介质的产生从而减轻身体的炎症反应。Xiaofeng Niu等研究发现，白屈菜红碱可以有效地抑制二甲苯、甲醛注射造成的小鼠耳部、足部炎症及冰醋酸诱导的扭体反应，抑制PGE2的产生，降低COX2活性，为白屈菜红碱的抗炎和镇痛作用提供了有利依据[16]。Lu Fan等研究发现，白屈菜红碱可以保护脂多糖诱发的急性肺损伤，抑制TNF-α、IL-6、IL-1β等炎症因子的产生，减轻肺部水肿和中性粒细胞浸润，其机制可能与抑制NF-κB活化、干预Nrf2蛋白核转位有关[17]。Maciej Danielewski等评估了黄连中白屈菜红碱组分的抗炎活性及其对胃粘膜完整性的影响，实验结果表明，白屈菜红碱给药可以有效降低因角叉菜胶注射引起的足底组织TNFα、PGE2和MMP-9产生，同时不会引起胃粘膜损伤，比现有的非甾体类抗炎药更具有胃粘膜保护性[18]。

4.2 抗病毒作用

研究表明，白屈菜红碱可以降低多种病毒的自我复制能力，具有广泛的抗病毒作用。作为一种经典的PKC抑制剂，白屈菜红碱对于依赖蛋白激酶C致病的病毒尤其有效。Lan Liu等人的研究结果显示，白屈菜红碱可阻断NF-κB通路，消除乙肝核心抗原（HBcAg）对p-IκB、p-p65、p-PKC和Bcl2水平的影响，抑制HBcAg诱导的小鼠骨髓来源树突状细胞（BMDC）增殖[19]。此外，白屈菜红碱在水产养殖中也展现出了良好的抗病毒作用。牛晨发现白屈菜红碱可以显著抑制大口黑鲈蛙虹彩病毒（LMBV）活性，杀灭病毒、降低鲤鱼上皮瘤细胞（EPC）的感染率，同时降低LMBV感染导致的炎症反应，其机制可能与降低病毒引起的炎症风暴有关[20]。

4.3 抗菌作用

白屈菜红碱是一种天然的杀菌剂[21]。He N等研究表明，白屈菜红碱对G+金黄色葡萄球菌、MRSA菌和ESBLs金黄色葡萄球菌具有很强的抗菌活性，其机制可能是由于白屈菜红碱破坏了细菌细胞膜上的通道，使胞内蛋白质外流，并抑制了蛋白质的生物合成[22]。Weidong Qian等人也发现白屈菜红碱可以通过增加生物膜的渗透性，影响多糖、蛋白质和eDNA从而抑制生物膜的形成，并且协同促进其他抗生素的杀菌作用[23]。此外，白屈菜红碱对变形链球菌的抑制作用在龋齿的治疗中也具有极大的潜力，通过降低细菌之间的黏附能力，断裂细菌链，降低表面疏水性，是潜在的龋齿防治药物[24]。

4.4 抗肿瘤作用

近年来，白屈菜红碱在抗肿瘤研究中逐渐成为热点，在各种肿瘤细胞系中都表现出了显著的抑瘤效果，如乳腺癌(MCF-7)[25]、三阴性乳腺癌（TNBC）[26]、前列腺癌（PC-3）[27]、肾细胞癌（RCC）[28]、葡萄膜黑色素瘤(OCM-1)[29]等等。研究表明，白屈菜红碱具有很强的核酸结合、拓扑异构酶中毒作用和端粒酶抑制特性；此外，白屈菜红碱还是天然的PKC抑制剂，这些特点使其发挥了抑制P-糖蛋白活性、激活凋亡途径、诱导自噬的作用，通过多靶点、多种机制去抑制肿瘤的增殖、侵袭、迁移、耐药，同时增强化疗药物的治疗效果。Mingwei Zhu等研究发现，白屈菜红碱可以显著抑制胶质母细胞瘤细胞系（GBM）U251和T98G细胞的活力、增殖能力和干性，在裸鼠体内的异种移植瘤也表现出了相同的结果，其机制可能是白屈菜红碱抑制TGFβ1的激活，降低下游蛋白Smad2/3、ERK1/2的磷酸化，进而减少EMT的发生，导致Snail、ZEB1蛋白的表达量下调[30]。

药代动力学研究表明，白屈菜红碱的亲脂性使其可以通过细胞膜进入血液循环，并在血液中快速达到血药浓度峰值，在肝微粒体中会被还原为二氢白屈菜红碱，但半衰期很短[31]。为提高白屈菜的生物利用度，延长药物半衰期，越来越多的研究者将研究重点转向白屈菜红碱新型给药系统的开发，来克服其在血液、肝脏中代谢过快的缺陷，如脂质体、纳米微球给药等，将白屈菜红碱包封于材料中，实现缓释、控释的效果[32]。Jiahui Wang等将白屈菜红碱制备成聚乙二醇修饰的长循环脂质体（CHELP），通过增强渗透性选择性地在肿瘤部位积累药物，并在使用被动靶向策略后产生保留效应；发现白屈菜红碱和CHELP均可以通过抑制糖酵解和PKC-ε蛋白的表达来抑制非小细胞肺癌肿瘤的生长，其中CHELP的抑瘤率可以达到80%[33]。赵义军等选用硬脂酸作为白屈菜红碱的药物载体，采用乳化蒸发法制备白屈菜红碱固体脂质纳米粒，使其达到缓释的作用；体外实验结果表明，CHE-SLN可以抑制肝癌HepG2细胞的增殖，将白屈菜红碱制备成固体脂质纳米粒后可以提高肿瘤细胞的药物摄取能力，提高抗肿瘤活性[34]。杨锦等采用纳米沉淀方法将白屈菜红碱用PLGA进行包裹，制备mPEG-PLAGCHE纳米微球，提高了白屈菜红碱的亲水性，延长药物半衰期；体外实验发现CHE-NPs可以显著抑制B16黑色素瘤生长，效果强于同浓度的白屈菜红碱[35]。由此可见，无论是白屈菜红碱单体还是其新型给药系统，在肿瘤治疗中都具有良好的应用前景。

4.5 抗肝纤维化作用

肝脏是人体中代谢外来化合物和解毒的重要脏器，当机体受到病毒感染、饮食不节、药物过量服用等损伤时，肝脏中的结缔组织会发生过度堆积，纤维化间隔异常。如果长时间不加以干预，肝纤维化将逐渐恶化形成肝硬化、肝癌。Liu Xuwen等人通过代谢组学、网络药理学和分子对接分析发现，白屈菜红碱可以通过调节丙氨酸氨基转移酶（ALT）治疗肝纤维化[36]。李晓明等人研究发现白屈菜红碱能够抑制四氯化碳诱发的小鼠肝纤维化，降低血液中AST和ALT含量，改善肝内组织的增生，其机制可能与抑制TGF-β/Smads信号通路，干预ECM的沉积有关[37]。此外，白屈菜红碱还可以缓解酒精导致的急慢性肝损伤，抑制肝星状细胞（HSC-T6）的增殖，减少Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原的合成[38]。

4.6 其他作用

Bo Hu等人发现白屈菜红碱对心肌有保护作用，可通过调节蛋白激酶C/NF-κB通路激活CSE/H2S来减轻肾缺血/再灌注诱导的心肌损伤[39]。Arif Aladag等人在大鼠模型中评估了白屈菜红碱在实验性SAH后抑制脑血管痉挛中的作用，结果表明白屈菜红碱对脑血管痉挛具有有益的治疗作用和显著的全身活性[40]。Mehrdad Ghashghaeinia等人发现白屈菜红碱可以显著抑制PMA刺激的PKC-α活化和由此产生的Ca2+内流和细胞收缩导致的红斑狼疮，对于红斑狼疮的诱导及其抑制都具有重要的临床意义[41]。Xiaoyin Zhang等在对脲酶抑制剂的筛选中发现，白屈菜红碱可以抑制镍与UreG的结合并诱导二级结构的变化，与UreG的Asp41残基形成π-阴离子相互作用，从而发挥脲酶抑制的作用，减轻反刍动物的氮排泄情况，提高畜牧业中尿素-N利用效率，降低氮污染[42]。由此可见，白屈菜红碱在防治心脑血管系统疾病、免疫系统疾病及畜牧业发展中也发挥了重要作用。

5 讨论与展望

随着科学技术的不断发展，国内外对白屈菜红碱的研究已取得了较大的进展。作为一种广泛存在于天然植物中的生物碱，白屈菜红碱的抗炎、抗菌、抗病毒等多种生物活性正在被畜牧业、农业、水产养殖等领域广泛应用，围绕白屈菜红碱的提取分离、药理活性、作用机制、新剂型制备的研究也日益深入，但在医疗领域仍需要进一步探索。目前，对于白屈菜红碱治疗肿瘤的研究众多，但多数仍处于实验阶段，尚未在临床中得到应用。对于这样一种拥有巨大潜力的生物碱单体，期待后续有更多的研究人员对其进行开发，发挥其生物学活性，解决更多的医学难题。