血水草中苯并菲啶類生物堿研究進展

張鄭潔， 杜 琪， 王 茜， 周小江,2*

(1.湖南中醫藥大學，湖南 長沙 410208；2.湖南省中藥飲片標準化及功能工程技術研究中心，湖南 長沙 410208)

血水草為罌粟科植物血水草EomeconchionanthaHance的全草，味苦、性寒，有小毒，具有清熱解毒的功效，是我國特有的單屬種植物，廣泛分布于我國南方，資源豐富[1]。血水草被各少數民族大量使用，是我國有名的民族藥，在侗族，血水草搗爛漱口可治療口腔潰爛，搗爛外敷可治療瘡瘍腫毒，水煎服可治療喉嚨腫痛[2-3]；在苗族，除了清熱解毒，血水草還能活血止痛、止血，可用于跌打損傷、內傷出血[4]；在土家族，血水草則多了散瘀消腫之效，可用于產后腹痛[5]。同時，血水草也是民間常用藥，例如在湖南民間有殺蟲之效，主要針對于血吸蟲[6-7]。血水草含有生物堿、三萜、內酯等成分[3]，其中以生物堿為主，龍麗娜[8]以白屈菜紅堿和血根堿為指標，測得血水草總生物堿含量為3.27%。現代藥理研究表明，血水草中生物堿成分能抑制酶活性、阻滯心肌細胞通道、抑制人白細胞、影響細胞有絲分裂，此外還具有抗炎、抗菌、抗病毒、抗腫瘤等生物活性[8-9]。本文對近五年來血水草中苯并菲啶類生物堿成分、藥理作用進行綜述，并對近十年來生源合成、化學合成以及衍生物合成進行歸納，以期為血水草的進一步研究奠定基礎。

1 化學成分

血水草中的化學成分多為生物堿[3]，且主要為苯并菲啶類生物堿，目前，已經分離得到18種該類生物堿。此外，利用超高液相色譜-質譜聯用技術，鑒定出73種苯并菲啶類生物堿，其母核結構見圖1。血水草中苯并菲啶類生物堿可分為苯并菲啶生物堿、二氫苯并菲啶生物堿、二聚體苯并菲啶生物堿[8-11]。

圖1 血水草中苯并菲啶類生物堿母核結構式

1.1 苯并菲啶生物堿 苯并菲啶生物堿是在C-2、C-3位稠和1個1,3-二惡茂而成，此類化合物除化合物7～8外N上皆連接1個甲基，C-7、C-8位稠和1個1,3-二惡茂或分別連接1個甲氧基，而化合物3的C-8位連接1個甲氧基，C-7位連接1個羥基，化合物4～6在C-10位上連接1個甲氧基，化合物6在C-12位上也連有1個甲氧基，見表1、圖2。

表1 血水草中苯并菲啶生物堿類化合物

圖2 血水草中苯并菲啶生物堿類化合物結構式

1.2 二氫苯并菲啶生物堿 二氫苯并菲啶生物堿是在苯并菲啶生物堿的基礎上，將C-5、C-6位之間的雙鍵加成而構成，此類化合物N上皆連接1個甲基，C-7、C-8位稠和1個1,3-二惡茂或分別連接1個甲氧基，除化合物58的C-7、C-8位上分別連接1個羥基，取代基都連接在C-6位上，此外化合物29在C-10位上還連有1個羥基，見表2、圖3。

表2 血水草中二氫苯并菲啶生物堿類化合物

圖3 血水草中二氫苯并菲啶生物堿類化合物結構式

1.3 二聚體苯并菲啶生物堿 二聚體苯并菲啶生物堿由1個苯并菲啶生物堿和1個原阿片堿類生物堿或2個苯并菲啶生物堿連接而成，見表3、圖4。

表3 血水草中二聚體苯并菲啶生物堿類化合物

圖4 血水草中二聚體苯并菲啶生物堿類化合物結構式

2 藥理作用

血水草主要成分為生物堿[3]，而生物堿具有鎮痛鎮靜、抗腫瘤、抗炎、抗菌等作用，且在心血管系統、消化系統、中樞神經系統等領域皆有不同活性[14-15]。近年來，血水草生物堿主要用于釘螺的滅殺及相關研究[7,16-19]，但就其所含生物堿成分來說，還具有抗癌、抗菌、抗炎等多種藥理活性，本文以血根堿與白屈菜紅堿為例，總結近五年對兩者的藥理作用研究。

2.1 抗癌

2.1.1 肺癌 血根堿和白屈菜紅堿對重組跨膜蛋白16A(TMEM16A)電流有著抑制作用，因此，可抑制肺癌細胞LA795的內源性TMEM16A電流和增殖、遷移從而誘導細胞凋亡[20]。白屈菜紅堿對非小細胞肺癌細胞NSCLC有多方面作用，在NSCLC A549和NCI-H1299細胞中，白屈菜紅堿能降低細胞活力，抑制細胞集落形成和誘導細胞凋亡，還可以誘導細胞特異性自噬[21]。在NCI-H1703細胞中，白屈萊紅堿可降低細胞核內β-catenin蛋白表達及細胞內總表達，調節catenin表達和細胞凋亡[22]。血根堿有抑制蛋白激酶B(Akt)信號通路作用，還能提高活性氧(ROS)水平從而誘導人肺癌細胞A549和H1975的凋亡[23]。此外，血根堿還能通過升高Fas相關因子1的表達，抑制NSCLC細胞增殖、侵襲、遷移，誘導細胞周期阻滯和凋亡[24]。

2.1.2 肝癌 白屈菜紅堿能降低磷酸化粘著斑激酶活性，抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路，從而改變人肝癌Hep3B細胞的骨架結構并抑制Hep3B細胞轉移[25]。血根堿能抑制在缺氧和缺少轉化生長因子(TGF)-β細胞模型中HIF-1α信號轉導和上皮間質轉化標記物的表達，還能抑制TGF-β誘導的肝癌細胞遷移[26]。此外，血根堿還能夠激活p53表達的肝癌細胞中miR-16表達，降低靶基因表達，從而影響ROS水平和細胞周期來抑制癌細胞的增殖[27]。

2.1.3 前列腺癌 白屈菜紅堿能通過抑制NF-κB、AP-1轉錄因子，降低p-p65、c-Fos、c-Jun蛋白表達，從而抑制雄激素非依賴性前列腺癌細胞DU145和PC-3的增殖；還可以通過調節MMP/TIMP系統和NF-κB通路，進而抑制雄激素非依賴性前列腺癌細胞的轉移[28]。血根堿通過抑制酸性神經酰胺酶和葡萄糖基神經酰胺合成酶，誘導ROS依賴性神經酰胺的產生，導致ROS依賴的細胞外信號調節激酶1/2(ERK1/2)磷酸化，并使前列腺細胞Par-4斷裂，從而誘導人前列腺癌細胞凋亡[29]。

2.1.4 其他 白屈菜紅堿能升高腎癌細胞ROS水平，導致內質網應激，使STAT3失活，誘導細胞凋亡[30]。白屈菜紅堿還能選擇性地抑制三陰性乳腺癌細胞的生長、增殖并誘導凋亡[31]。血根堿能有效降低人乳腺癌細胞MCF-7的生存能力，對MCF-7細胞具有細胞毒性[32]。血根堿還能調節TOX/DNA-PKcs/KU70/80信號、MAPK/JNK信號和DUSP4/ERK途徑來抑制胃癌細胞的增殖和侵襲[33-35]。血根堿能降低p-STAT3表達，并通過激活凋亡和自噬信號，從而抑制甲狀腺乳頭狀癌細胞系BCPAP和TPC-1的生長[36]；還能通過內源性凋亡途徑降低小鼠結直腸癌的腫瘤大小，增加多個結直腸癌細胞系線粒體ROS水平和線粒體外膜通透性，從而抑制大腸癌細胞的生長[37]；并且能抑制NF-κB信號和PI3K/AKT/mTOR通路的激活，從而抑制上皮性卵巢癌細胞SKOV3的生長，進而抑制上皮性卵巢癌的發展[38]。

2.2 抗菌 白屈菜紅堿對革蘭氏陽性菌、金黃色葡萄球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌和超廣譜β-內酰胺酶金黃色葡萄球菌具有較強的抗菌活性，其主要抗菌機制可能是通過破壞細菌細胞膜上的通道，使蛋白質外滲，同時抑制蛋白質合成[39]；對于青霉素、克林霉素和四環素皆耐藥的路鄧葡萄球菌有體外殺滅作用，并能抑制其生長[40]；有抑制多重耐藥雷氏普羅威登斯菌生物被膜的形成，清除成熟的生物被膜的作用[41]。血根堿能抑制金黃色葡萄球菌和白色念珠菌形成的單、雙種生物膜，誘導白色念珠菌從成熟菌絲型向單細胞酵母型轉化[42]；還有抑制與白念珠菌cAMP信號通路相關菌絲特異基因表達的作用，能降低細胞表面疏水性，抑制菌絲的形成，從而起到抗菌作用[43]。

2.3 抗炎 白屈菜紅堿對脂多糖(LPS)誘導小鼠單核巨噬細胞白血病細胞RAW 264.7的炎癥反應有抑制作用，其機制為通過抑制NF-κB信號通路，減輕LPS誘導的W/D比值、炎性細胞浸潤從而發揮抗炎作用[44]。血根堿在腦缺血再灌注中能降低炎性因子水平；在LPS誘導的H9c2心肌細胞炎癥中能通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，抑制H9c2心肌細胞炎癥反應[45-46]。

2.4 其他 白屈菜紅堿通過減少腎實質的丟失和防止腎小球、腎小管的退行性變來減輕單側輸尿管梗阻新生大鼠的腎損傷，還能抑制部分腎損傷分子的表達及細胞凋亡和腎纖維化[47]；在鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠腎缺血/再灌注導致的心肌損傷模型中，通過PKC/NF-κB途徑促進心肌損傷的恢復[48]；還能對大鼠腸缺血再灌注后腸黏膜損傷起到抑制細胞程序性死亡的作用[49]。血根堿能預防卵巢切除術引起的骨丟失，抑制破骨細胞骨分化并促進成骨細胞骨形成從而調節骨重建，治療骨質疏松癥[50]；血根堿能通過ROS的產生和抑制抗凋亡基因的表達來治療急性淋巴細胞白血病[51]；而且在體外對旋毛蟲的幼蟲、成蟲和新生幼蟲均有致死作用[52]。

3 合成

為使血水草能更廣泛的運用且不過度使用植物資源，找出其生源合成途徑、干擾其合成酶或利用化學合成途徑大量合成或衍生出更穩定、活性更強的衍生物十分有必要，本文以其中研究最為廣泛的血根堿和白屈菜紅堿為例進行總結。

3.1 生源合成途徑 現有研究已經在體內形成了一個完整的合成血根堿和白屈菜紅堿途徑，并將每個合成步驟中關鍵酶找到，為開發利用血根堿和白屈菜紅堿打下基礎[53]，具體流程見圖5。

圖5 血根堿/白屈菜紅堿生物合成途徑

3.2 化學合成途徑

3.2.1 血根堿 合成血根堿有2種方法，第1種是以二氫血根堿為合成前體再經消去反應得到血根堿[54]；第2種以氧化血根堿為合成前體再經過還原反應得到血根堿[55]。

第1種合成方法以6-溴-2,3-二羥基苯甲醛、5-硝基-2,3-萘二酚為底物，利用匯聚合成方式和甲基化得到二氫血根堿，再經過消去反應得到血根堿。具體合成設計為5-硝基-2,3-萘二酚與二溴甲烷經催化氫化反應得到6,7-亞甲二氧基萘-1-胺，再與6-溴-2,3-二羥基苯甲醛和二溴甲烷反應所得產物6-溴-2,3-亞甲二氧基苯甲醛在酸性條件下反應得到席夫堿，再經還原和自由基關環反應得到去甲血根堿，最后經甲基化和消去反應得到血根堿，具體流程見圖6。

圖6 血根堿合成途徑(以二氫血根堿為合成前體)

第2種合成方法是以5-碘-1,3-苯并二惡唑-4-乙酮和1,3-苯并二惡唑-氮雜雙環為底物，通過環化序列優化得到N-脫甲氧化血根堿，在此基礎上再經甲基化和還原反應得到血根堿，具體流程見圖7。

圖7 血根堿/白屈菜紅堿合成途徑(以氧化血根堿/氧化白屈菜紅堿為合成前體)

3.2.2 白屈菜紅堿 合成白屈菜紅堿的方法中有2種，一種是以氧化白屈菜紅堿為合成前體再經過還原反應得到白屈菜紅堿[56]，具體流程見圖7；另一種則是用去甲白屈菜紅堿為合成前體，甲基化得到白屈菜紅堿，具體流程見圖8[57]。

圖8 白屈菜紅堿合成途徑(以N-脫甲白屈菜紅堿為合成前體)

3.3 血根堿和白屈菜紅堿衍生物

3.3.1 化學催化反應 Romo-Pérez等[58]通過銅催化反應得到8個血根堿衍生物和12個白屈菜紅堿衍生物，具體流程見圖9。

圖9 化學催化衍生(Ⅰ)

Kadam等[59]通過四元苯并[C]菲啶生物堿骨架與唑類(吡咯、咪唑和三唑)以及一些大體積唑類(吲哚、吲唑和咔唑)的親核加成反應合成了8個白屈菜紅堿類衍生物和1個血根堿類衍生物，具體流程見圖10。

圖10 化學催化衍生(Ⅱ)

Miao等[60]通過CuCl2催化的有氧氧化偶聯反應合成了12個衍生物，血根堿衍生物和白屈菜紅堿衍生物各6個，具體流程見圖11。

Jiang等[22]通過氯?；?，親核加成反應合成得到了10個血根堿衍生物，具體流程見圖12。

圖12 化學催化衍生(Ⅳ)

此外，Lv等[61]通過親核加成反應引入了烷氧基(Ⅰa-l)、胺(Ⅱa-p)、丙二腈陰離子(Ⅲa)、乙酰丙酮(Ⅲb)、丙二酸二乙酯(Ⅲc)等合成32個血根堿類衍生物，具體流程見圖13。

圖13 化學催化衍生(Ⅴ)

3.3.2 光催化反應 Liu等[62]利用可見光催化的偶聯反應得到7個6位取代的血根堿類化合物和3個6位取代的白屈菜紅堿類化合物，具體流程見圖14。

圖14 光催化衍生(Ⅰ)

Cheng等[63]研究發現了一種可見光促進的6-取代苯并菲啶的高效仿生合成方法——自由基型邁克爾加成反應，以一系列的有邁克爾受體的自由基為底物進行反應，得到16個血根堿/白屈菜紅堿類衍生物，具體流程見圖15。

圖15 光催化衍生(Ⅱ)

此外，Qing等[64]利用可見光促進乙烯基化反應得到了16個血根堿類衍生物和6個白屈菜紅堿類衍生物，具體流程見圖16。

圖16 光催化衍生(Ⅲ)

4 總結與展望

本文整理歸納血水草中苯并菲啶類生物堿的化學成分、藥理活性和合成路線，并將已知的73種苯并菲啶類生物堿，分為3類，數量最多的是二氫苯并菲啶生物堿，而其中最具代表性是血根堿和白屈菜紅堿，兩者對多種癌癥、細菌感染、炎癥、骨質疏松、殺蟲、心血管疾病等方面皆有治療作用，且大量研究已找出其生源合成途徑、化學合成方法及多種衍生物合成途徑，為得到更多穩定且活性強的成分打下了堅實的基礎，也為創新中藥的開發提供依據。

血水草不僅僅是有名的民間藥也是有名的民族藥，在苗族、侗族、土家族等少數民族中皆有使用，對部分罕見難治的疾病有獨特的治療作用，特別是在湖南被用于血吸蟲病的治療，對體內外的血吸蟲、幼蟲皆有殺滅作用，且療效確切?，F有治療血吸蟲病藥物中的首選藥吡喹酮有耐藥性且無法逆轉血吸蟲病肝纖維化，但血水草作為民族藥一員，具有“簡、便、驗、廉”的優勢，也具有多成分、多功能的特點?；诖耍菊n題組認為應加強對血水草的研究，重點開展該植物資源和使用現狀調查，并進行藥效物質基礎及生物活性等的比較研究，以促進我國豐富的血水草資源合理利用。