生物堿烏頭堿及其衍生物的研究

生物堿—烏頭堿及其衍生物研究生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第1頁烏頭屬植物研究烏頭屬（AconitumL.）毛茛科多年生、二年生或一年生草本開花植物,本屬有250多個種。烏頭屬植物藥材主要活性物質(zhì)是生物堿,近年來已經(jīng)分離判定了900各種二萜類生物堿,其中從烏頭屬植物中分離得到有400各種。

生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第2頁01C18二萜類生物堿02C19二萜類生物堿03C20二萜類生物堿04雙二萜類生物堿烏頭類生物堿大都屬于四環(huán)或五環(huán)二萜類衍生物，都在C18、C19和C20位上與一個胺基氮原子相連，按化合物母核結(jié)構(gòu)能夠分為:生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第3頁C18二萜堿型生物堿是含量最少一類二萜類生物堿,能夠細分為高烏寧堿（lappacinitines）和冉烏寧堿（ranaconitines）。高烏寧堿和冉烏寧堿主要差異是C7位上是否有含氧基團。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第4頁C19二萜堿型生物堿是從烏頭屬植物中得到最多一類二萜類生物堿。按照C7上有沒有含氧基團和骨架差異能夠分為:烏頭堿型（Aconitines），牛扁堿型（Lycoctonines），7，17-次裂型（7,17-Seco-type），內(nèi)酯型（Lactone-type），熱解型（Pyro-type）和重排型（Rearraged-type）生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第5頁生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第6頁相對于C18、C19二萜堿型生物堿，C20二萜堿型生物堿骨架復雜多樣，大多數(shù)都含有環(huán)外雙鍵結(jié)構(gòu)。該類生物堿醇胺型生物堿居多，氧化程度低而且取代基較少，部分常與苯甲酸或乙酸形成單酯型生物堿，毒性較低，且在烏頭屬植物中分布較少。依據(jù)骨架差異C20型二萜型生物堿可分為7個類型:阿替生型（Atisines）、維特欽型（Veatchines）、海替定型（Hetidines）、海替生型（Hetisines）、光翠雀堿型（Denudatines）、納哌啉型（Veatchines）和阿諾特啉型（Anopterines）生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第7頁生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第8頁雙二萜堿型能夠看作是兩分子二萜類生物堿縮合而成trichocarpineAtrichocarpineB生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第9頁烏頭堿物理性質(zhì)分子式:C34H47NO11六方形片狀結(jié)晶熔點204℃旋光度[α]D+17.3°水溶液對石蕊呈堿性反應pK5.88溶于無水乙醇、乙醚和水，微溶于石油醚烏頭堿屬二元酯類，輕易被水解烏頭堿為雙酯類生物堿，含有麻辣感(1/10000溶液即可產(chǎn)生麻辣感)。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第10頁烏頭堿藥理作用1.對心血管作用烏頭堿含有擴張冠狀血管和四肢血管作用,在小劑量(未致心室纖顫)時,就已產(chǎn)生抗急性心肌缺血作用,并有顯著常壓耐缺氧作用。近年來相關(guān)研究證實:烏頭堿是一個鈉通道激動劑,它正性肌力作用也是經(jīng)過激動鈉通道,增加鈉離子內(nèi)流,從而經(jīng)過反向Na+/Ca2+交換使細胞內(nèi)鈣離子濃度增高,增強心肌收縮力,而到達強心效果。但迄今沒有把烏頭堿作為強心藥品研究與應用,是因為烏頭堿極易引發(fā)快速心律失常和室顫緣故。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第11頁2.抗腫瘤作用烏頭堿抑瘤及抗腫瘤轉(zhuǎn)移研究始于20世紀80年代,藥理研究表明,烏頭有抗癌作用。用中藥烏頭提取精制烏頭注射液進行動物和胃癌病人臨床研究表明,肌注烏頭注射液2mL/d(總生物堿0.18mg)有抑制癌瘤生長和癌細胞自發(fā)轉(zhuǎn)移作用,臨床用于治療晚期胃癌等消化系統(tǒng)惡性腫瘤均收到一定效果。烏頭注射液對肝癌也有一定療效,對在體小鼠腹水型肝癌抑制率為47.8%～57.4%,能抑制癌細胞有絲分裂,臨床應用于原發(fā)性肝癌,效果很好,可改進臨床癥狀,增加食欲,延長存活期。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第12頁3.抗癲癇作用烏頭堿如拉普烏頭堿，6一苯基異葉堿、1一苯基歐烏頭堿和美沙烏頭堿都能抑制試驗性誘導癲癇癥，拉普烏頭堿已經(jīng)顯示能抑制癲癇發(fā)作時隨即組峰，這顯示了其毒理學活性，而保留它第一個突觸后波峰這表現(xiàn)了其正常神經(jīng)活性．美沙烏頭堿在單一濃度狀態(tài)下能減弱激發(fā)型和自發(fā)型癲癇癥．并可降低癲癇發(fā)作頻率、連續(xù)時間、幅度．生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第13頁4.抗炎作用動物模型研究表明,烏頭堿有較強抗炎活性,口服能顯著反抗角叉菜膠引發(fā)大鼠和小鼠后踝關(guān)節(jié)腫,抑制蛋清、組織胺等致炎劑引發(fā)皮膚滲透性增加,降低受精雞胚漿膜囊上肉芽組織形成。但臨床抗炎效果當前尚無法得到證實。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第14頁5.免疫抑制作用烏頭堿對免疫器官影響和體液免疫均呈免疫抑制作用。它能對T細胞及其亞群產(chǎn)生抑制作用，從而影響B(tài)細胞功效。且這種抑制作用是可逆,停藥后完全恢復正常狀態(tài)。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第15頁6.局麻作用烏頭堿能刺激局部皮膚粘膜感覺神經(jīng)末稍，先興奮產(chǎn)生瘙癢與灼熱之感，繼以麻醉、喪失知覺。烏頭堿對神經(jīng)肌肉接頭活動和神經(jīng)干復合電位首先是阻遏興奮神經(jīng)末稍傳導，高濃度下也可使神經(jīng)干完全喪失興奮和傳導沖動能力。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第16頁7、鎮(zhèn)痛作用含有顯著鎮(zhèn)痛作用,臨床上用于緩解癌痛,尤其適合用于消化系統(tǒng)癌痛；外用時能麻痹周圍神經(jīng)末梢,產(chǎn)生局部麻醉和鎮(zhèn)痛作用。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第17頁構(gòu)效關(guān)系1.鎮(zhèn)痛活性構(gòu)效關(guān)系二萜生物堿鎮(zhèn)痛活性與中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞膜Na+通道相關(guān)，含有鎮(zhèn)痛活性主要是C18及C19型二萜生物堿，且雙酯型鎮(zhèn)痛活性最強，單酯型其次，胺醇型最弱，8位、14位酯基對活性影響很大。有研究經(jīng)過對烏頭堿、3-乙酰烏頭堿和草烏甲素鎮(zhèn)痛活性比較發(fā)覺，3位羥基引入使鎮(zhèn)痛活性增大，同時也使毒性增大，而此羥基乙?；笥挚山档推涠拘?，即3位羥基乙酰化可提升這類生物堿鎮(zhèn)痛指數(shù)。C-14位連接芳?；蚍减セ?zhèn)痛活性強于C-4位連接芳酯基活性，且芳香環(huán)C-5位反應活性系數(shù)對于鎮(zhèn)痛活性來說是一個最主要因子。C18和C19型二萜生物堿鎮(zhèn)痛作用必需基團為:A環(huán)三價N;C-8位乙酰氧基或乙氧基取代;C-14位芳基取代;D環(huán)處于飽和狀態(tài)，且3α-羥基或5位羥基能增強化合物鎮(zhèn)痛活性。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第18頁2、抗炎活性構(gòu)效關(guān)系烏頭在中醫(yī)上長久被用于治療關(guān)節(jié)炎等,其抗炎機制可能與抑制炎證介質(zhì)組胺、5-HT等相關(guān)。有試驗表明,烏頭堿、中烏頭堿、次烏頭堿煎煮后水解產(chǎn)物苯甲酰烏頭堿、苯甲酰中烏頭堿、苯甲酰次烏頭堿含有顯著抗炎活性,水解產(chǎn)物抗炎活性強于原型烏頭堿,且含有抗炎活性滇烏堿結(jié)構(gòu)中C-8位也含有乙酰氧基。所以,對于C19-型二萜生物堿來說,其抗炎活性可能與C-8位乙酰氧基有親密關(guān)系。且與烏頭堿相比,C-8位有長鏈酯基取代衍生物毒性也會降低。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第19頁3.局部麻醉構(gòu)效關(guān)系研究認為，在C-14位連芳酯基最具局部麻醉作用，而C-4位連接芳酯基活性相對較弱。另外，烏頭型生物堿局部麻醉活性ED50與分子量、核-核之間排斥能量、空間能量等含有顯著地聯(lián)絡，其中分子量是最主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，與其正相關(guān)，其次是芳香環(huán)上C-5及C-2反應活性指數(shù)，與其負相關(guān)。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第20頁4.對運動神經(jīng)和頸上神經(jīng)節(jié)作用C-18位苯甲酸酯基上苯甲酸酯上鄰甲基丁二酸內(nèi)酰胺基對受體親和力影響很大，若離去或開環(huán)都會使活性顯著降低，C-7、C-8位偕羥基對活性影響較弱。C-18上酯基影響著生物堿與Ach能N受體在神經(jīng)肌肉結(jié)合處突出親和力，若失去則毒性及效力均大大降低。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第21頁烏頭堿毒性烏頭屬二萜生物堿毒性主要表現(xiàn)為神經(jīng)毒性、心臟毒性和細胞毒性。烏頭堿首先興奮－麻痹感覺神經(jīng)和中樞神經(jīng),其次是興奮膽堿能神經(jīng)和呼吸中樞而出現(xiàn)一系列膽堿能神經(jīng)M樣和N樣癥狀,最終則因為呼吸麻痹和中樞抑制而造成機體死亡;心臟毒性是其對鈉通道激動作用,嚴重心律失常、室顫以及猝死是烏頭堿造成心肌興奮性增高、促進膜去極化而產(chǎn)生異位節(jié)律結(jié)果。不過,正因為二萜生物堿細胞毒性,一些二萜生物堿表現(xiàn)出了抗腫瘤活性。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第22頁在臨床上毒性反應表現(xiàn):消化系統(tǒng)主要表現(xiàn)為惡心、嘔吐、流涎、腹痛、腸鳴、腹瀉,嚴重者可出現(xiàn)大小便失禁;循環(huán)系統(tǒng)表現(xiàn)為面色蒼白,唇青肢冷或大汗淋漓,心慌胸悶,心率遲緩或節(jié)律紊亂,血壓下降以致休克如不及時治療易引發(fā)死亡;神經(jīng)系統(tǒng)輕者口、舌發(fā)麻,四肢麻木,皮膚感覺先減退后消失,伴有頭暈,頭痛、煩躁;重者全身發(fā)硬,四肢抽搐,語言及神志不清,呼吸先加緊后減慢,直至麻痹。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第23頁烏頭屬二萜生物堿毒性與結(jié)構(gòu)之間構(gòu)效關(guān)系主要有幾個方面:①結(jié)構(gòu)類型:烏頭堿型雙酯堿＞牛扁堿型酯堿＞烏頭堿型單酯堿＞C19-及C20-醇胺型堿＞內(nèi)酯型堿。且雙酯型生物堿毒性與4.8和14位酯基相關(guān)，C-14-OBZ是烏頭堿主要毒性基團，C-8-OAC也發(fā)揮了主要作用。②取代基數(shù)目:烏頭堿型酯堿中，含氧取代基多毒性大于含氧取代基少，且羥基酯化后毒性有所降低，并與酯化程度成反比。③取代基位置:C19型烏頭堿中，3位羥基消除或酯化比15位羥基消除使毒性下降更為顯著。二萜生物堿分子量越大、疏水性越強、氮原子形成份子內(nèi)氫鍵能力越強其毒性越小。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第24頁正是因為烏頭屬二萜生物堿毒性,若想將其應用于臨床,首要問題是消除其毒性。

《中藥炮制學》教材中記述雙酯型烏頭堿水解過程是,經(jīng)過加水,加熱處理,使極毒雙酯型烏頭堿位上乙酸基水解（或分解）,失去一分子醋酸,得到對應苯甲酰單酯型,其毒性為雙酯型烏頭堿1/50~1/100；再深入將位上苯甲?；猓ɑ蚍纸猓?失去一分子苯甲酸,得到親水性氨基醇類烏頭原堿,其毒性僅為雙酯型烏頭堿1/~1/4000。另一個過程可能是因為在炮制過程中脂肪?；〈松弦阴；?生成脂堿,從而降低了毒性。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第25頁生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第26頁烏頭堿衍生物即使烏頭堿有很多生理活性,但因為其極強毒副作用,并不能將其應用于臨床。研究發(fā)覺,烏頭堿型二萜生物堿基本結(jié)構(gòu)骨架和其藥理活性親密相關(guān),而側(cè)鏈改變將引發(fā)活性和毒性大小改變。3位羥基引入使鎮(zhèn)痛活性增大,毒性也增大而羥基乙?；山档投拘院玩?zhèn)痛活性,但后者下降幅度較小而加大了治療指數(shù)。同時發(fā)覺,8位、14位酯基改變對活性和毒性影響也很大,含有8、14位雙酯烏頭堿毒性最大,而水解掉一個酯基變成單酯基化合物則毒性大大降低而鎮(zhèn)痛活性下降不多。同時氮原子狀態(tài)可能也會對鎮(zhèn)痛活性有所影響。生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第27頁藥理試驗證實含有較強中樞鎮(zhèn)痛作用。它主要是經(jīng)過阻滯電壓依從性鈉離子通道,抑制神經(jīng)傳導,抑制突觸前膜對去甲腎上腺素重攝取,使突觸間去甲腎上腺素增加,從而抑制傳入纖維物質(zhì)釋放,而發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應?？寡紫麩?對各種炎癥模型造成毛細血管通透性增高及滲出,腫脹等有顯著抑制作用和增強腎上腺皮質(zhì)功效作用。同時,能夠抑制毛細血管通透性,消除耳廓、足趾、關(guān)節(jié)、下肢腫脹、抑制球內(nèi)芽腫形成。高烏甲素（拉巴烏頭堿或刺烏頭堿）生物堿烏頭堿及其衍生物的研究第28頁增強免疫力:能刺激網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞增生，增強白細胞和單核巨噬細胞吞噬能力，從而提升免疫力作用持