常山和常山碱的药理作用及减毒研究进展△

孙颖，赵旭，夏新华，肖小河*

1.湖南中医药大学 药学院，湖南 长沙 410208；

2.解放军总医院 第五医学中心 肝病医学部，北京 100039

中药常山为虎耳草科植物常山Dichroa febrifugaLour.的干燥根，味辛、苦，性寒，有毒，归肺、肝、心经，功能为涌吐截疟，用于痰饮停聚、疟疾[1]。《金匮要略》中记载蜀漆散可治疗“牝疟”[2]，《肘后备急方》治疗寒热疟的39 方中有14 方含有常山[3]，《本草纲目》记载常山有截疟之功，书中附24 首使用常山治疗疟疾的方剂[4]，近代亦有应用常山丸控制住大规模疟疾暴发的案例[5]。现代药理研究结果也表明常山中生物碱类成分抗疟活性良好[6-7]，而常山涌吐作用的研究起源于常山在抗疟过程中显现出来的催吐不良反应[7-9]。另外，目前已有常山抗肿瘤、抗炎、抗心律失常及兴奋子宫平滑肌等药理作用的探索[10-13]。

常山及常山碱抗疟活性虽好，但至今仍未成药，根本原因在于其容易造成呕吐等胃肠道不良反应[8,14]。为减少常山的不良反应，国内外学者做了诸多探索。本文从制约常山苦寒偏性（中医药理论）、控制常山碱用量（药理作用）、修饰常山碱结构（化学成分）3 个角度对常山和常山碱的减毒研究进行综述，以促进常山的安全用药。

1 常山的药理作用及机制

1.1 抗疟的药效物质基础及作用机制

常山含有喹唑酮类生物碱、香豆素、甾体和多酚等多类化学成分[15]，目前已报道的具有抗疟活性的成分主要有常山碱乙素（常山碱）、常山碱甲素（异常山碱）和常山碱丙素，由我国药理学家张昌绍从常山中提取分离出来[16]。3 个生物碱药效差异较大，常山碱甲素的抗疟活性与奎宁相当[17]，常山碱乙素的抗疟药效约为奎宁的40 倍[7]，常山碱丙素的抗疟药效为奎宁的100 倍以上[6]。由于常山碱丙素的抗疟作用最强但不良反应最大，常山碱甲素的活性较弱，因此，对常山抗疟作用的研究主要围绕常山碱乙素展开。

文献调研发现，常山、常山提取物及常山碱的抗疟机制研究较少，而针对常山碱衍生物常山酮的研究较多且更深入。常山的抗疟机制研究主要从对宿主免疫细胞的影响、对宿主细胞因子的影响及对疟原虫胞质脯氨酸tRNA（prolyl-tRNA）合成酶的影响（疟原虫的血液阶段）展开。Murata 等[18]将常山碱单体给予伯氏疟原虫感染的小鼠，发现在0.1～1.0 mg·kg-1·d-1可剂量依赖性地促进小鼠腹腔巨噬细胞中一氧化氮（NO）的生成（常山的甲醇提取物也可，但为非剂量依赖性促进）。而Kim 等[19]的发现与其相反，认为常山根的水提物可能抑制小鼠腹腔巨噬细胞中NO 的产生，且认为此结果可能与其给药成分、给药方式、给药时间与Murata 等的不同及可能存在的污染有关。郭志廷等[20]研究了常山碱对小鼠巨噬细胞的影响，认为常山碱可显著提高小鼠的免疫功能。Ⅰshih 等[21]考察了常山碱和异常山碱对感染疟原虫小鼠γ-干扰素（ⅠFN-γ）、白细胞介素-4（ⅠL-4）的影响，发现细胞因子水平的升高与小鼠存活率及寄生虫血症的改善程度呈正相关。Derbyshire等[22]考察了常山酮抑制疟原虫肝期的特性：在肝癌细胞HepG2 中，常山酮对伯氏疟原虫子孢子载量有抑制作用，半数抑制浓度（ⅠC50）为17 nmol·L-1，抑制时间进程分析表明，常山酮可影响寄生虫发育的早期和晚期。Sundrud 等[23]发现常山酮可通过激活细胞保护信号通路-氨基酸饥饿反应（AAR）选择性地抑制小鼠和人辅助性T 细胞（Th）17 的分化，此种抑制作用可通过添加过量的氨基酸逆转，并且在选择性氨基酸耗尽后可被激活的AAR 所模拟；常山酮对在红细胞内生长的恶性疟原虫的抑制作用可随脯氨酸的加入逆转，在感染恶性疟原虫Dd2 株（氯喹耐药株）的含氨基酸红细胞培养基中加入5×脯氨酸，常山碱及常山酮的ⅠC50值分别增加约5倍和7倍，而对抗疟药阿莫地喹的ⅠC50值无影响，进一步体外实验发现，疟原虫胞质prolyl-tRNA 合成酶可能是常山碱及其衍生物常山酮的双阶段作用靶点[24-25]。

1.2 涌吐作用及作用机制

常山涌吐作用的研究起源于抗疟过程中显现出的不良反应。常山为传统有毒中药，被列为下品，始载于《神农本草经》。《药性论》中称常山有“小毒”[26]，《雷公炮炙论》记载：“勿令老人、久病服之”[27]。而早期临床应用案例表明，常山的毒性反应为恶心呕吐等胃肠道反应：周廷冲等[8]用常山粗制浸膏片治疗间日疟患者13 例，有恶心呕吐反应者7例（占比53.8%）；一项制止常山治疗疟疾时发生呕吐不良反应的研究也发现常山可引发恶心和呕吐现象（占比15.3%），且此不良反应可通过配伍槟榔子、按剂量冷服等方法减轻[9]。

初期对常山催吐机制的探索在鸽子中进行，认为常山碱丙素对鸽子的催吐作用是中枢性的[6]。由于鸽子不具有呕吐动物所具有的催吐化学感应区，江文德等[28]在鸽子中研究了常山碱的催吐机制，实验结果初步认为常山碱引发的呕吐机制有外周反射和直接作用于呕吐中枢2 种可能，又在手术犬中证明常山碱所致呕吐作用主要由刺激胃肠道的反射作用引起[14]。随着呕吐研究新成果的出现[29]，有研究采用小鼠和大鼠异食癖模型探索常山碱盐（DAS）的催吐机制，发现啮齿动物异食癖模型可有效表征常山碱盐诱导的呕吐现象，常山碱盐可能同时通过5-羟色胺（5-HT）和P 物质（SP）2 种途径诱导呕吐反应[30-31]，但常山碱盐是刺激胃肠道通过迷走神经作用于中枢还是直接刺激呕吐中枢尚不明确，还有待进一步研究。

1.3 常山的其他药理作用

除抗疟和催吐外，常山还具有抗肿瘤、抗纤维化、促进伤口愈合等药理作用。孟丹华等[10]发现常山水提醇沉物可能通过干预细胞周期、促进细胞凋亡、抑制细胞能量代谢等途径抑制食管癌细胞EC9706的增殖。Xu等[32]发现常山碱的同分异构体异常山碱可通过基质金属蛋白酶（MMPs）影响人胃癌细胞SGC7901 的增殖、迁移和侵袭。闫燕艳等[33]发现常山酮可抑制人乳腺癌细胞MDA-MB-231 增殖活性。Zuo 等[34]发现在D-α-生育酚聚乙二醇1000 琥珀酸盐（TPGS）聚合胶束中封装的常山酮可通过破坏线粒体膜电位、促进活性氧形成诱导MDA-MB-231 细胞周期阻滞和凋亡，且具有较强的体外肿瘤抑制率（68.17%）。De Jonge等[35]在晚期实体瘤患者中评估了常山酮的剂量限制毒性（DLTs），确定其Ⅱ期临床研究推荐剂量为0.5 mg·d-1（口服，每日1次）。Koon 等[36]在艾滋病相关的卡波西（Kaposi）肉瘤Ⅱ期临床试验中发现，仅在接受常山酮治疗的病灶中Ⅰ型胶原显著减少。常山的抗纤维化作用研究主要围绕常山酮展开，常山酮可通过抑制转化生长因子-β（TGF-β）信号通路下游的Smad 3 磷酸化，减少胶原蛋白的含量，减少细胞外基质沉积，选择性预防Th17 细胞分化等途径发挥抗纤维化作用[37]，可用于治疗杜氏肌营养不良症[38]，对刀豆蛋白A 诱导的大鼠肝纤维化有效[39]，还可预防糖尿病肾病的细胞外基质沉积[40]、关节炎、硬皮病和慢性移植物抗宿主病[41-42]等。

常山及其活性成分常山碱、异常山碱、常山碱衍生物常山酮等的药效研究概况见图1。

图1 常山及其活性成分常山碱等的药效研究概况

2 常山及常山碱的减毒研究进展

常山抗疟药效良好同时存在催吐的不良反应，从风险获益角度讲，常山属于高获益-低风险类药物。进一步调研可发现，常山的毒性主要与以下几个因素有关：首先，从中医药理论角度看，寒凉之品易致脾虚，中阳不足、升降失职、浊阴上逆而成呕吐[43]，常山药性寒凉，易致呕吐；其次，药效学研究结果表明常山碱盐0.5 mg·kg-1给药时毒性较小，但平均疟原虫转阴率仅为25%，2.0 mg·kg-1给药时平均疟原虫转阴率达100%，但小鼠的死亡率也高达90%，治疗指数小，安全窗窄[44]；最后，从化学角度看，结构是化合物内在活性和成药性的基础[45]，常山碱的结构和毒性之间有密切关联。

2.1 基于中医药理论的减毒研究

2.1.1炮制解毒 炮制可增效，可减毒，可缓和药性，也可产生新药效，常山药性苦寒，炮制可缓其寒凉之性；同时，在加热条件下常山碱的含量可随温度变化而产生可逆/不可逆的变化[46]，因此，炮制是减轻常山寒凉致吐之性的可用方法。对常山炮制方法的探索最早见于东晋葛洪所著《肘后备急方》[3]，彼时将生常山作涌吐药使用，炙常山作抗疟药使用。历代有记载的炮制方法除酒炙外，尚有清炒、醋炒、甘草水制及瓜蒌汁制等，近代保留下来的炮制方法主要有清炒、醋制和酒制[47]，而《中华人民共和国药典》2020 年版[1]所载常山饮片仅生品和炒品2 种。现代对常山炮制减毒的研究结合对活性成分常山碱（和异常山碱）含量的考察：杨肖衣等[48]考察了贵州不同产地生品常山中常山碱和异常山碱总含量的差异；叶定江等[49]发现，即使同一地区的常山，不同的炮制方法也会影响常山碱的含量（生常山＞醋炒常山＞清炒常山＞酒炒常山），认为有必要进一步考察各种炮制方法对常山碱含量的影响；杨海军等[50]以常山碱和异常山碱的含量为评价指标优化了酒常山的炮制工艺。

2.1.2相畏配伍 依据中医对催吐机制的理解，常山药性寒凉，易致呕吐。在不减少用量的情况下，将寒凉药性的常山配伍温热药性和/或助阳止吐等作用的药物可缓其寒凉之性，减其催吐作用，此为常山的相畏配伍。古有蜀漆散治疗牝疟[2]，方中云母、龙骨具有助阳、镇逆和胃之功，可缓解蜀漆（常山嫩叶）的寒凉催吐之性。近代有多例依据相畏配伍原理，将常山配伍药性温热、兼具止吐作用中药使用的案例：眉山血吸虫治疗组将常山与槟榔配伍治疗疟疾患者26 例，发现由药物本身引起的恶心呕吐仅4 例[9]；湖北麻城医务工作者将鲜常山配伍辛温陈皮粉、生姜酊、法半夏粉等制造常山丸，控制住了大规模暴发的疟疾且未见不良反应[5]。现代既有常山碱盐与中药活性成分的联用减毒，也有其与化学镇吐药的联用：王凤玉[51]将常山碱盐配伍具胃肠道保护作用的中药活性成分姜黄素制成常山碱盐-姜黄素复合脂质体，发现与单用常山碱盐的脂质体相比，此复合脂质体的安全性和抗疟药效均明显提高；将常山碱盐与机制较明确的中枢镇吐剂昂丹司琼、阿瑞匹坦和甲氧氯普胺配伍，探索其催吐机制，发现常山碱盐诱导的呕吐现象可被5-HT3 受体拮抗剂昂丹司琼、神经激肽-1（NK-1）受体拮抗剂阿瑞匹坦有效拮抗[30-31]。

2.2 基于药理作用的减毒研究

常山抗疟的主要药效成分为常山碱，且药理毒理研究表明其盐常山碱盐抗疟时的治疗指数小、安全窗窄[44]。20 世纪40 年代末常山碱作为抗疟成分被发现[16]，此后少见常山碱的联用减毒研究，随着生物科学技术的发展，近年来国内学者尝试减少常山碱的用量，将常山碱盐配伍青蒿素类衍生物以考察其毒效变化情况。李思迪等[44]将常山碱盐（0.5 mg·kg-1）与青蒿素类抗疟药（青蒿素、双氢青蒿素、蒿甲醚和青蒿琥酯）联用，发现此配伍既减少了青蒿素类药物单用时的疟原虫复燃现象及耐药现象，也增强了常山碱盐低剂量使用时的抗疟活性，同时因为减少了常山碱盐用量，其不良反应也减轻。除基础研究外，还有应用领域的探索，叶祖光课题组[52-53]利用醇质体的促渗特性，将常山碱乙素和青蒿琥酯联用制成凝胶膏剂等外用剂型，既增强了常山碱低剂量使用时的抗疟药效，且因为制备过程无需高温加热，亦最大程度地保存了有效成分的含量和药效。

2.3 基于构效关系的减毒研究

2.3.1基于生物电子等排替换的减毒衍生物发现 与基于结构的药物设计比，基于生物电子等排替换的药物设计应用更为广泛。常山碱的结构修饰研究主要集中在国外，常山碱的结构由喹唑酮环、丙酮连接基及右侧的哌啶环3 部分组成，因此其结构修饰研究也从这三方面展开。对喹唑酮环的结构修饰研究由从小鼠肝脏酶S9（即肝微粒酶S9）分离出的2个主要代谢产物Feb-A（C-6 氧化）和Feb-B 开始[54]；常山酮（C-6、C-7 位添加氯和溴原子）亦是常山碱喹唑酮环氧化的产物之一，20世纪60年代末作为抗球虫药被合成[55]，2005 年Jiang 等[56]重新评价了其抗疟活性，发现此种结构变化不仅未改变常山酮的抗疟活性，还降低了其对宿主细胞的毒性（选择性指数为常山碱的10倍）。综上分析，对常山碱喹唑酮环的氧化不仅保存了常山碱的抗疟活性，还可降低对宿主细胞的毒性。采用同样的方法对常山碱的丙酮连接基和哌啶环加以修饰后，产物的抗疟活性均有较大改变，甚至出现活性消除的现象：丙酮连接基方面，Kikuchi 等[57]将丙酮连接基的酮基完全去除并替换成酰胺类似物，发现所得产物对恶性疟原虫FCR-3株（氯喹敏感株）的活性降低，即使将其改造成具喹烷嗪环的丙酮缩合物也未能提高抗疟活性；哌啶环修饰方面，20 世纪50 年代Baker 等[58]尝试去除哌啶环上的羟基，合成了常山碱衍生物脱氧常山碱，但Takeuchi 等[59]发现其抗疟活性弱于常山碱，并进一步改变氮原子在哌啶环上的位置，发现此类化合物的体内外抗疟活性均完全丧失[60]。综上，保持丙酮基和哌啶环的完整性对保存产物的抗疟活性至关重要。常山碱及常山碱衍生物的结构信息见表1和图2。

表1 常山碱及常山碱衍生物的结构信息

2.3.2计算机辅助的减毒衍生物发现 计算机辅助的虚拟预测/筛选方法可在短时间内开展大规模筛选，与传统的化学合成法相比，该方法效率高、成本低。虚拟预测方面，随着大量常山碱衍生物的发现，体内体外抗疟数据也随之产生，对这些数据的利用有助于新型常山碱衍生物的发现[61]。Autreto等[62]提出一种基于电子指数设计常山碱衍生物的方案，将常山碱、异常山碱及其他10 个常山碱衍生物的抗疟活性、细胞毒性、选择性指数与其电子结构数据相关联建立预测模型，并基于此模型发现1 个具有高选择性的分子。随着常山碱抗疟机制研究的深入，常山抗疟靶点的研究也有较大进展[25]。2017年，Pandey 等[63]运用虚拟筛选方法筛选到39 个潜在化合物，检测后发现其中24 个化合物毒性较小，且化合物FA12、FA21 对所有选定的参数均无毒性；进一步通过分子动力学方法模拟化合物FA12、FA21对疟原虫的双重抑制作用，发现化合物FA12（图2）为潜在的抗疟原虫浆蛋白酶Ⅱ（plasmepsin Ⅱ）和prolyl-tRNA合成酶的衍生物。

图2 常山碱及常山碱衍生物的化学结构

减少常山及常山碱不良反应的方法有多种，既可两药联用减其量存其效，也可相畏配伍或炮制以制常山寒凉偏性，还可修其结构以达减毒存效目的。各方法的研究现状、优缺点及发展趋势见表2。

表2 常山及常山碱的减毒方法比较

3 结语与讨论

常山及常山碱的药理作用研究主要围绕其抗疟作用和催吐作用进行，对其催吐作用的研究以辅助其抗疟药效的开发为目标，对其抗疟作用的研究围绕降低催吐等不良反应而开展；此外还有常山碱衍生物常山酮抗肿瘤、抗纤维化、抗炎等作用的探索。常山及抗疟活性成分常山碱的减毒研究有所进展，但仍有很多工作需要做。首先，与炮制减毒相比，常山的配伍减毒研究更充分，尚有应用方面（凝胶膏剂、巴布剂等[51-53]）的探索，可对现有研究成果加以开发。其次，上述减毒方法各有特色，但常山的抗疟成分亦是毒性成分，常山碱的结构修饰研究存在固有缺陷；加之炮制会流失大量常山碱[64]，相比之下常山的配伍减毒研究更具可行性。再次，数据挖掘技术可用于揭示中医方剂的配伍规则，可运用关联规则[65]等算法挖掘常山的古今用药经验，为其配伍减毒研究提供指引。最后，常山的抗疟作用被关注较多，而催吐作用少有人关注，可从毒效转化角度对常山的催吐作用加以利用。