白屈菜生物碱研究进展

洪 波，孟 琦，江健梅，朱雅静，许永华，赵 露*

（1.吉林农业大学中药材学院，长春 130118；2.吉林农业大学资源与环境学院，长春 130118）

中药白屈菜（Chelidonium majusL.）的植物来源是白屈菜的干燥全草，为罂粟科（Papaveraceae）白屈菜属（ChelidoniumL.）多年生草本植物。明代朱橚所著的《救荒本草》中即有关于白屈菜的记载[1]。白屈菜民间常用的别名有八步紧、土黄连、地黄连、牛金花、断肠草、山西瓜等。白屈菜在欧洲和亚洲均有分布，在我国主要分布于东北、华北、西北及长江中下游地区，是吉林省道地药材[2]。《中国药典》中描述，白屈菜于“春、秋两季采挖，除去泥沙，阴干或者晒干。具有解痉止痛、止咳平喘及抗癌抑菌等功效”[3]。本文通过查阅与白屈菜生物碱相关的文献，对其生物碱成分研究，尤其是药理研究，以及生物合成途径研究进行总结和分析，为白屈菜及白屈菜中生物碱的深入研究和应用提供参考。

1 白屈菜中生物碱成分研究进展

对白屈菜化学成分的研究表明，白屈菜中的主要化学成分是生物碱，还含有黄酮类、三萜皂苷、挥发油、维生素C等成分。另外，Barnes等从白屈菜中分离得到各种酸，主要有白屈菜酸、阿魏酸、苦参酸和咖啡等[4]。2016年，Deng等经过分离鉴定两个之前未被报道的藿烷型三萜[5]。

研究表明，白屈菜中具有药理活性的主要有效成分是生物碱类，按基本母核分类，它们大部分属于异喹啉类生物碱，如苯并菲啶类的白屈菜碱、羟基白屈菜碱、甲氧基白屈菜碱、白屈菜胺、白屈菜红碱、6-甲氧基二氢白屈菜红碱、白屈菜黄碱、白屈菜默碱、高白屈菜碱、血根碱、羟基血根碱、6-甲氧基二氢血根碱；原小檗碱类的隐品碱、黄连碱、8-氧黄连碱、消旋四氢黄连碱、消旋金罂粟碱、左旋金罂粟碱、左旋金罂粟碱a-甲羟化物、左旋金罂粟碱β-甲羟化物、人血草碱、小檗碱、四氢小檗碱、别隐品碱、原阿片碱等。这些生物碱主要存在于气生和罂粟科植物的陆生部分的乳胶状物质的混合物中[6][7]。白屈菜中的生物碱主要存在于其地上部分，含量在0.5~1.5%之间[8]，而Suchomelova等的研究则表明生物碱含量高达8%[9]。

2 白屈菜中生物碱的主要药理活性研究进展

对白屈菜药理作用的研究显示，白屈菜在治疗癌症、呼吸道疾病、抗肝纤维化等方面很有研究价值，是一类很有商业发展前景的中药。而且，这些异喹啉类生物碱对甲基苯丙胺具有显著的生物活性，可以用于抗菌、抗炎、利胆、镇痛等。

2.1 抗肿瘤

体外研究表明，白屈菜碱能抑制转移侵袭性人类癌细胞[10]。宗永立等认为白屈菜红碱能有效地诱导人胃癌BGC823细胞凋亡[11]。刘帆等将不同浓度的白屈菜红碱作用于体外培养的宫颈癌细胞（Hela），发现白屈菜红碱可以明显的抑制细胞的生长[12]。Avijit P分离得到白屈菜碱，并通过实验认为白屈菜碱可以促进Hela细胞的凋亡[13]。Chmura S J通过体外实验证实白屈菜红碱可抑制9种肿瘤细胞的生长[14]。Malikova J等研究证明白屈菜红碱和血根碱对人类的前列腺癌细胞具有毒性作用[15]。HammerováJ等经过研究认为白屈菜碱可以抑制两种黑色素瘤细胞的生长[16]。

另外，值得一提的是抗癌药物UkrainTM，其主要成分是白屈菜生物碱成分，包括血根碱、白屈菜红碱、白屈菜碱、原阿片碱和盐酸小檗碱，对癌细胞有毒性效果，但对正常细胞没有毒副作用。在该药的临床实验过程中，有患者的肿瘤终止扩散，甚至还有一部分患者肿瘤细胞消失[17]。

2.2 抗炎、抑菌作用

研究发现白屈菜粗提物可以抑制真菌、细菌、病毒[18]。Kupeli和Barbosa-Filho等报道了异喹啉生物碱的抗炎活性[19][20]。Pencikova等人研究了血根碱的作用和芹叶碱对几种促炎细胞因子和抗炎细胞因子基因表达的影响，表现出高抗炎潜力，甚至可与商业强可的松媲美[21]。其中，Lenfeld等的研究表明，血根碱抗炎活性高于芹菜碱[22]。Lenfeld等人对血根碱和白屈菜红碱的抗炎作用进行研究，发现它们对大鼠角叉菜胶致足肿胀能产生明显地抑制作用[23]。

Kokoska等人经筛选认为白屈菜是非常好的抗菌植物之一[24]。白屈菜总碱在体外可以抑制革兰氏阳性菌、结核杆菌及真菌[25]。范海延等研究发现白屈菜红碱对9种植物病原菌丝具有抑制作用[26]。新鲜白屈菜的提取液可以治疗足癣[27]。陈旭等人利用电镜扫描发现，白屈菜红碱溶液可明显抑制变形链球菌对玻璃表面黏附及细菌间黏附，并且使得细菌形态发生改变，具有良好的抑菌效果[28]。纯度较高的白屈菜总生物碱可以抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、链球菌、巴氏杆菌和沙门氏菌等几种临床常见的细菌[29]。Meng等研究认为白屈菜红碱对白色念珠菌、近平滑念珠菌、克鲁斯假丝酵母菌和光滑念珠菌均有一定的抗真菌活性，但对热带念珠菌和念珠菌球菌无抑制作用[30]。

2.3 镇痛

白屈菜生物碱具有可以持续4~48小时的镇痛作用[31]。此外，白屈菜提取物以及分离的生物碱，对动物的腹部和胃肠肌肉表现出解痉松弛作用，在治疗腹痛时效果明显[32]。白屈菜总生物碱对小鼠扭体法、热板法和电刺激法等多种疼痛模型都具有显著的镇痛作用[33]。白屈菜总生物碱对炎症造成的疼痛以及直接刺激外周神经末梢所致的疼痛都具有显著的镇痛效果，且作用强于阿司匹林[34]。何志敏等人证明白屈菜碱具有明显的镇痛作用，并认为其镇痛作用主要是外周性的，且不被纳络酮所拮抗，表明其镇痛作用不是吗啡受体介导的[35]。赵雪梅等人将白屈菜与其他几种中药组成复方，发现其对多种疼痛模型的小鼠都有显著的抗炎、镇痛效果[36]。陈勇等发现，白屈菜红碱可以减轻神经性疼痛[37]。

2.4 治疗皮肤病

白屈菜的乳白色汁液和提取物被用于传统的民间医学，用来治疗乳头、疣、尖锐湿疣等人类乳头瘤病毒(HPV)感染。新鲜的乳胶也应用于治疗鸡眼、足癣感染、湿疹和皮肤肿瘤等[38]。

2.5 抗肝纤维化

白屈菜在抗肝纤维化的药理活性也通过大量实验得到验证。白屈菜红碱可以改善肝纤维化大鼠肝组织纤维化程度，降低肝脏羟脯氨酸含量，并且能够降低肝纤维化大鼠模型肝脏组织转化生长因子β1和α-平滑肌肌动蛋白的表达量，提示白屈菜红碱抗化学性肝纤维化作用可能是通过细胞因子介导或是作用肝星状细胞起作用[39][40]。江煜华等经过实验进一步确认白屈菜红碱具有抗大鼠化学性肝纤维化的作用[41]。刘薇等经过体外实验发现血根碱和白屈菜红碱的衍生物具有显著的抗乙肝病毒的活性[42]。Paul A等将白屈菜碱制成PLGA纳米胶囊向由氯化镉诱导产生的肝损伤的小鼠给药，发现可以减轻毒性[43]。

2.6 祛痰止咳平喘

白屈菜具有祛痰镇咳平喘的作用，它的作用机理是抑制中枢神经系统的咳嗽中枢[44]。白屈菜浸膏以及提取液都能显著抑制咳嗽[45]。还有研究发现，白屈菜总生物碱可以减少咳嗽次数[46]。白屈菜总生物碱可以使小鼠气管酚红的分泌量增加，这揭示了白屈菜总生物碱具有一定的祛痰作用[47]。白屈菜总生物碱还能够减少豚鼠喘息模型中豚鼠抽搐跌倒次数，延长引喘潜伏期、松弛平滑肌，具有显著的平喘作用[48]。徐翀的研究发现小剂量的白屈菜活性物质能够明显抑制大鼠气管平滑肌细胞增殖[49]。以白屈菜为原料制成的小儿白贝止咳糖浆可以在临床上治疗小儿急性支气管炎，有效率为93.22%，没有出现不良反应病例，是一种安全、疗效好的儿童止咳药[50]。

3 白屈菜次生代谢产物生物学机制研究进展

很多生物碱类次生代谢产物与我们的生活息息相关，如鸦片（吗啡）、金鸡纳（奎宁）、萝芙木（利血平）、喜树（喜树碱）、长春花（长春花碱及长春新碱）、苦参（苦参碱）、粗榧、蓖子三尖杉（三尖杉酯碱）、美登木（美登素）等，因此关于药用植物中生物碱类活性物质的研究热度也一直不减。借助阐明植物次生代谢产物生物合成的机制，通过挖掘植物次生代谢途径上的相关基因调控次生活性物质之间合成积累的关系，在分子水平上改造其代谢途径，通过转基因技术使这些基因在细胞、组织水平或完整的植株实现过表达，从而达到提高目标次生代谢物产量的目的，开发出高药用价值的药用植物新品种来满足人类对的医疗需求，是当前的科学研究的热点。

在植物次生代谢过程中，形成生物碱类的前体是氨基酸，现有关于异喹啉生物碱的研究表明，两个酪氨酸的缩合是生物碱合成的起始，经过一系列反应，先形成的牛心果碱为大部分生物碱的中间体及前体物质。牛心果碱后经由小檗碱桥酶催化形成金黄紫堇碱，有研究者已从加州罂粟以及罂粟中将小檗碱桥酶基因分离鉴定出来[51]。研究显示金黄紫堇碱可作为白屈菜红碱、血根碱、别隐品碱等异喹啉类生物碱形成的中间体[52]。血根碱和白屈菜红碱的生物合成途径基本相似，只不过在金黄紫堇碱之后被不同酶催化，前者被碎叶紫堇碱合成酶（CFS）和刺罂粟碱合成酶（STS）催化产生刺罂粟碱。此途径中涉及的CFS、STS在植物蓟罂粟以及加州罂粟中都已被分离鉴定[53][54]。后者经由(S)-金黄紫堇碱9-O-甲基转移酶（SOMT）的催化得到(S)-四氢非洲防己碱，随后被(S)-氢化小檗碱合成酶(CAS)催化得到氢化小檗碱，形成两个分支之后各自通过TNMT、MSH分别形成原阿片碱和别隐品碱，再分别经由P6H、DBOX酶催化最终合成终产物血根碱和白屈菜红碱(chelerythrine)[55][56][57]。

Tomoya T等人，从花菱草中克隆出原阿片碱6-羟化酶(P6H)基因，制备了重组蛋白，并对其进行了鉴定，发现它可以催化原阿片碱和别隐品碱，分别生成二氢血根碱和二氢白屈菜红碱，在反应中起着羟化作用[58]。

Jillian M.H等在对罂粟黄素蛋白氧化酶的性质研究中发现，二氢苯并菲啶氧化酶(DBOX)是催化血根碱和罂粟碱生物合成的最后一步，病毒诱导的基因降低DBOX转录水平，可导致罂粟根部血根碱、二氢血根碱和罂粟碱的积累相应减少，证明DBOX在苄基异喹啉生物碱（BIA）代谢中是一种多功能氧化酶[59]。从罂粟中分离出一个编码MSH的cDNA，完成涉及多巴胺和4-羟基苯基乙醛转化为血根碱生物合成酶基因的分离预测。在这项研究中，研究者们确定了罂粟中负责将（S）-N-甲基刺罂粟碱和（S）-N-甲基氢化小檗碱分别转化为原阿片碱和别隐品碱酶的是CYP82N亚家族的酶[60][61]。刘金凤的实验团队基于博落回转录组数据报告，找到并对涉及血根碱生物合成的TYDC、STOX和去甲乌药碱合成酶基因NCS等相关功能基因进行了相关功能研究，进一步明确该途径中的基因功能[62][63]。

4 讨论与展望

综上所述，白屈菜有抗癌、解痉止痛、止咳平喘、抑菌等作用，在医药方面用途广泛，其主要有效成分是其所含的生物碱成分。白屈菜在抗肿瘤方面的功效，使这一药用植物获得关注，展现出了较好的应用价值。

人类获取植物生物碱的方式主要有两种，一种是来自自然植物资源，另一种是化学合成。化学合成方法会有环保问题，以及造价成本高、工艺繁琐、副产物多等诸多问题。而取材于自然资源又非常容易受到限制，尤其是在白屈菜这类植物体内，生物碱含量往往很低，限制了白屈菜在医药领域的应用。借助基因工程技术，不仅可以解决传统获取活性次生代谢物方式可能带来破坏生源导致药用植物野生资源日益减少的现象，也可一定程度上冲破植物体中次生代谢物在积累产生过程中出现的生长发育时期及组织部位分布特异性，降低药用植物活性产物含量低又受各种环境因素影响的不确定性，为源头上解决植物栽培驯化及植物环境的适应性难题提供思路。

因此，在充分了解白屈菜的生物碱成分、药理作用和生物合成路径的基础上，通过生物技术，从白屈菜次生代谢产物生源合成途径入手，依托基因工程技术调控药用植物的遗传进行改良来实现药用活性物质产物含量提高，有效地提高白屈菜中生物碱活性成分的含量，满足市场需求，是亟待解决的问题。这将有助于白屈菜深入研究、开发和利用，使其在医药领域中更好地发挥作用。