石杉堿甲提取工藝及藥理功效研究進展

張庭薈

(陜西理工學院生物科學與工程學院食品質量與安全1301班，陜西 漢中 723000)

?

石杉堿甲提取工藝及藥理功效研究進展

張庭薈

(陜西理工學院生物科學與工程學院食品質量與安全1301班，陜西 漢中 723000)

摘要：石杉堿甲(Huperzine-A，簡稱Hup-A)，是從石杉科植物千層塔中提取的一種生物堿，具有提高記憶的功能，臨床常用于阿爾茨海默病及良性記憶障礙的治療。本文綜述了近幾年關于石杉堿甲的提取工藝與藥理功效的研究進展，初步確立石杉堿甲的最優提取工藝，以及在藥理應用的最新發現。為研究者提供參考。

關鍵詞：石杉堿甲; 提取工藝; 藥理功效; 研究進展

1引言

石杉堿甲(Huperzine-A)是從石杉科植物千層塔中提取的一種生物堿，一種天然的、高效的、可逆的乙酰膽堿酯酶(AchE)抑制劑，能夠明顯改善學習記憶能力，對早老年性癡呆癥、單純記憶力障礙以及重癥肌無力癥的治療有顯著療效。由于它的治療指數高,作用時間長,在國際上已被列為第二代膽堿酯酶的抑制劑之一。國內外對石杉堿甲的研究已經有近20年，在石杉堿甲的提取工藝與藥理功效方面的研究積累了大量的實驗資料，由于Hup A在自然界中存在量極低,且含有大量雜質,至今國內外有大量研究人員正在探索尋找理想的分離方法。本文通過對近幾年石杉堿甲提取工藝與藥理功效研究進展的綜述，確定了石杉堿甲最優提取工藝，以及最新藥理功效。

2石杉堿甲的分子結構

石杉堿甲化學名為(5R，9R，11E)5-氨基-1l-乙叉基-5，6，9，10-四氫-7-甲基-5，9-甲撐環辛并(6)吡啶-2(1H)酮。它的結構如圖1所示。由石杉堿甲分子結構可知,分子中含有吡啶酮內酰胺氫和氨基氫，兩者對 pH值敏感,稀氨水堿性( pH 9)條件下以形成不帶電荷的分子態易被非極性有機溶劑萃取,而在稀鹽酸酸性( pH< 3)條件下形成帶正電分子,易被極性溶劑萃取。

3石杉堿甲的提取工藝

目前已有研究者利用酸浸取、索氏提取、微波提取、超聲提取等方法對石杉堿甲進行提取，并且利用溶劑萃取、反萃取、重結晶、硅膠柱層析等方法進行分離純化,雖然能獲得少量產品，但終因費時(一個生產周期超過一個月)，得率低(低于百萬分之一)，難于規模化生產。

3.1原材料的選擇

石杉堿甲提取自石杉科石杉屬植物，石杉屬下不同種植物，其石杉堿甲的含量及分布不同，同種植物的不同生長階段及不同分布區域，石杉堿甲含量也不相同。黃雅琪等利用HPLC法測定了三種千層塔中石杉堿甲的含量，結果表明，蛇足石杉含量最高，四川石杉其次，皺邊石杉含量最低。王德立等對蛇足石杉不同生長階段石杉堿甲含量的地區差異進行了研究，結果表明，不同生長階段石杉堿甲的含量：幼苗>幼株>成株(江西、重慶)；幼株>幼苗>成株(貴州、廣西)。相同生長階段不同生長地區石杉堿甲含量：幼株期和成株期貴州樣地最高，重慶次之。因此對于材料的選擇，貴州產蛇足石杉幼株最為適宜。

3.2石杉堿甲的提取

3.2.1酸浸取

石杉堿甲是一種生物堿，酸浸取是依據生物堿呈堿性的原理，利用酸性溶液浸泡，使其從植物中溶出到溶液中來，其優點是操作簡單。張馨等利用硫酸浸取對石杉堿甲的提取工藝進行了研究，確定了最佳的石杉堿甲提取工藝，在10倍量pH=1的硫酸浸提12h，超聲30min下，經酸化2次，用NaOH堿化調pH=9，提取率能達到0.145%以上。劉建廷等利用鹽酸浸提 ,氯仿萃取來制取、 純化石杉堿甲 ,在料液比為1 :10 ,浸泡10 h ,酸解3次 ,每次為45 min ,酸解pH值為3.0 ,酸解溫度為55℃,堿化pH為9.0下,石杉堿甲的得率大于79.4 %。

3.2.2微波提取

微波提取又稱微波輔助提取，根據不同結構物質吸收微博能力的差異，對某些組分選擇性加熱，可是被萃取物質從體系中分離進入萃取劑，其優點有萃取質量穩定、產量大，選擇性高、節省時間，能耗降低等。查圣華等對微波提取石杉堿甲進行了研究，發現在酸濃度 0.8 %(v/v) ,液固比例25∶ 1 ,微波處理時間90s下，經3次重復實驗所得石杉堿甲回收率為93.7 %,與傳統的回流提取工藝相比 ,過程時間從2h縮短為90s ,回收率提高了10 %以上。

3.2.3超聲提取

超聲提取是利用超聲波熱學原理、超聲波機械機制和空化作用的原理提取有效物質，其優點能夠縮短時間、提高提取率、降低成本等。查圣華等用正交試驗研究了超聲提取蛇足石杉生物堿的最佳條件。結果表明 ,在室溫下超聲提取的最優條件為:酸濃度0.8 %(v/v) ,液固比例20 :1 ,超聲功率600 W,超聲15 min，經三次重復實驗所得石杉堿甲回收率為97.3 %，與傳統的回流提取工藝相比 ,過程時間從2 h縮短為15 min ,回收率提高了10 %以上。

3.2.4索氏提取

索氏提取是以揮發性有機溶劑為溶媒，對浸出液加熱蒸餾，是揮發性溶劑蒸餾后再冷凝，其優點是操作簡單，提取率高。黃暉等通過索氏提取對長柄石杉中石杉堿甲的提取進行了研究，用95%的乙醇回流24h，回流一次，檢測得到石杉堿甲0.02281%，RSD為0.83%，從石杉堿甲的得率上看，其提取效果最差，而且耗時長，在生產實際中難以推廣。

4石杉堿甲的藥理功效

4.1對膽堿酯酶的抑制作用

石杉堿甲是一種高選擇性的乙酰膽堿酯酶抑制劑，能進入中樞而發揮作用，與不可逆膽堿酯酶抑制劑異丙氟磷(DFP)的作用不同證明石杉堿甲是一種可逆乙酰膽堿酯酶抑制劑。通過對大鼠的整體試驗研究，結果表明：石杉堿甲對皮層、 海馬、 中膈、延腦、 小腦的AchE的活動均有明顯抑制作用并呈劑量

依賴性。按等摩爾劑量計算口服石杉堿甲對AchE活性的抑制強度分別強于多奈哌嗪和他克林24 和180倍。通過抑制膽堿酯酶，石杉堿甲能明顯升高大鼠全腦乙酰膽堿水平，與對照組相比，其增長率呈線性增加。此外，石杉堿甲對皮質、海馬、中隔、延髓、小腦和下丘腦乙酰膽堿酯酶的活力均有明顯抑制作用, 石杉堿甲對大鼠額葉皮質及全腦乙酰膽堿水平和乙酰膽堿酯酶活力的作用呈反向關系。致乙酰膽堿濃度升高的時間比對乙酰膽堿酯酶的抑制時間出現稍晚。

4.2抗炎作用

膽堿能抗炎通路是指當致病菌入侵時 體內的迷走神經及其遞質乙酰膽堿與免疫系統相互作用參與抗炎。顧健等研究了石杉堿甲對D-半乳糖誘導的老年性聾大鼠的局部抗炎作用，利用免疫組織化學檢測耳蝸組織中的施萬細胞和NF-kB的活化情況；通過定量RT-PCR分析檢測耳蝸組織中的炎癥因子IL-1p、IL-6、TNF-a，結果表明石杉堿甲可以抑制D-半乳糖誘導老年性聾大鼠的耳蝸組織內的施萬細胞的激活和NF-KB活化，進而抑制炎癥因子的釋放，起到局部抗炎作用。

4.3抗氧化作用

氧化應激是導致AD的因素之一，Hup A能夠保護神經元細胞對抗B-淀粉樣蛋白產生的毒性，并提高超氧化物歧化酶(SOD)的產生。隨著年齡的增加，機體產生的自由基(0：，·OH)的量明顯增加，D-半乳糖是一種強氧化性化合物，通過影響自由基代謝而引起動物癡呆，使動物因衰老而出現學習記憶能力減退。以D-半乳糖50mg/(kg·d)劑量皮下注射大鼠6wk后，按石杉堿甲0．1、0．2mg/(kg·d)劑量分別給予2wk后檢測血清和腦組織中超氧化物歧化酶(SOD)活力和丙二醛(MDA)含量。結果表明，石杉堿甲能顯著提高大鼠血清和腦組織中SOD的活力，同時降低MDA的含量，從而加快氧自由基的清除。減少自由基損傷是石杉堿甲抗AD的作用機制之一。

4.4抗凋亡作用

AD發病中的細胞凋亡的機制及其作用已有論述。通過提前給藥Hup A能夠明顯的提高細胞存活率和防止細胞核碎裂，其機制是Hup A通過抑制活性氧簇(ROS，reactive oxygen species)的形成和caspase-3酶的活性。

4.5抗谷氨酸受體

Hup A 對神經細胞的保護作用有谷氨酸受體介導的參與。谷氨酸鹽是N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA)受體的激動劑，NMDA 受體被激動能夠增加鈣離子向神經元內流，而鈣離子濃度過高會導致細胞死亡。 Hup A 可以降低谷氨酸鹽對神經細胞的毒性并提高細胞存活率。對抗谷氨酸鹽機制有可能為NMDA受體激動后，Hup A 阻斷其信號傳導通道下游某處，從而防止了谷氨酸鹽導致的細胞死亡。

5總結與展望

5.1石杉堿甲最佳提取工藝

對于工業提取石杉堿甲，其原料選擇上，貴州產蛇足石杉幼株含石杉堿甲量最高。石杉堿甲的最適宜提取工藝為超聲協助酸浸取工藝，該工藝最佳提取條件為：采用1.5%酒石酸為浸泡劑，固液比為20，浸泡時間24h，后超聲10min。

5.2石杉堿甲藥理功效

石杉堿甲是具有高選擇性、高效和可逆性AChE抑制劑中好的品種。 Hup A 對多種認知功能缺陷的動物模型均具有增強、改善的作用，對老年癡呆癥的治療已取得成功。Hup A 還具有多靶點作用,對其它神經退行性疾病也可能有良好前景。

5.3展望

雖然石杉堿甲是一種有潛力的治療老年癡呆藥物,但是，由于石杉堿甲在植物中含量有限, 而且存在形式多樣, 同時還伴有一些成分復雜、結構類似的共生生物堿, 所以運用常規方法想獲得大量的天然石杉堿甲相當困難, 這就促使人們開始石杉堿甲合成方面的研究。但是化學合成有其難以克服的局限性, 很難取得純光學活性的合成物, 而實驗已經證明石杉堿甲的手性對其生物活性至關重要,所以對石杉堿甲生物合成機理的研究就顯得愈發迫切, 但人們在這方面的工作仍然少有進展, 最近幾年的文獻也少有相關報道, 這就限制了對石杉堿甲的大規模開發利用。在隨后的石杉堿甲研究工作中, 加強對植物合成石杉堿甲機理的認識, 并由此提出生物合成方法應該成為今后的發展方向之一。

中圖分類號:R971

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)02-0010-02