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生物碱类药物在医学领域的应用

生物碱类药物在医学领域的应用

(Application of alkaloid drugs in medicine)

王尚乾

河南工业大学化学化工学院化学工程与工艺1302

摘要生物碱为生物体内一类蛋白质、肽类、氨基酸及维生素B以外含氮化合物的总称,是结构复杂具有生理活性的植物碱。生物碱是科学家研究得最早的,具有生物活性的一类天然有机化合物,它们大多具有生物活性,往往是许多药用植物,包括许多中草药的有效成分。天然碱是天然有机化合物中最大一类化合物,各类生物碱的结构千差万别,变幻无穷,科学家在阐明化学结构的同时亦研究它们的结构与疗效的关系,同时进行结构的改造,寻找疗效更高,结构更简单并且可以大量生产的新型化合物。例如人们对吗咖的研究导致了镇痛药度冷丁的发现,对可卡因的研究发展导致了局部麻醉药普鲁卡因的产生,由此可见对生物碱的研究大大促进了天然有机化学与药物化学的发展。

关键词:生物碱类药物医学领域应用

前言

生物碱的理化性质:生物碱具有具有环状结构,难溶于水,与酸可以生成盐,具有一定的旋光性和吸收光谱,大多数有苦味。呈无色结晶状,少数为液体。生物碱有几千种,由不同的氨基酸和其衍生物合成而来,是次级代谢产物之一,对生物体有毒性或强烈的生理作用。生物碱有多种生物活性,在植物体内有良好的分布和较强的输导能力,是高效、低毒、无污染、对人畜安全的天然产物在医药和农药领域有

着广泛的的应用前景。

1生物碱的分类

1.1有机胺类生物碱

在植物体内来源于苯丙氨酸和酪氨酸代谢的衍生物,但其化学结构的特点是氮原子不在环内的生物碱。主要有麻黄碱类、秋水仙碱、益母草碱。例如L—麻黄碱它是毒品之一,具有兴奋中枢神经、升高血压、扩大支气管作用、可治哮喘病,有镇痛和抗菌的。秋水仙碱对急性痛风性关节炎有选择性消炎作用。益母草碱是唇型科益母草属植物中含有的生物碱,具有活血化瘀、利水消肿的作用,是中医妇科良药。

1.2吡咯烷衍生物类生物碱

由吡咯及四氢吡咯衍生物的生物碱,包括简单吡咯烷类和双稠吡咯烷类。最简单的生物碱如古豆碱,是从古柯叶中分出的液体生物碱,沸点195℃。从一叶萩的叶与根中分离出的一叶秋碱,有兴奋中枢神经作用,临床可用于治疗脊髓灰白质炎及某些植物神经系统紊乱所引起的头晕的病症。

1.3吡啶衍生物类生物碱

由吡啶衍生出的生物碱,该类生物碱源于植物体内赖氨酸衍生物。代表性化合物有苦参碱、金雀花奥豆碱、羽扇豆碱、烟碱和石松碱。槐属植物羽扇豆类植物碱具有抗癌、抗微生物、抗溃疡、升高白细胞等多方面的药理作用。苦参碱和氧化苦碱具有抗炎、镇痛、抗癌、抗心律失常等药理作用。

1.4喹啉衍生物类生物碱

具有喹啉母核的生物碱,如具有抗癌活性的喜树碱与治疗疟疾作用奎宁都是喹啉衍生物类生物碱

1.5异喹啉衍生物类生物碱

具有异喹啉母核或氢化母核的生物碱,是最大的一类生物碱。最简单的为鹿尾草中降血压成分鹿尾草碱和鹿尾定。根据生源上关键前体的骨架将该类生物碱分成简单喹啉类、苄基异喹啉类(如罂粟碱)、双苄基异喹啉类(如汉防已甲素)、萘基异喹啉类、萘酞异喹啉类、吗咖类(吗咖、可卡因)、阿朴咖型类、原小檗碱类、普罗托品类、苯并菲啶类、刺桐碱类、石蒜科类以及吐根碱类。

1.6吲哚衍生物类生物碱

具有简单吲哚和二吲哚类衍生物,最简单的如相思豆碱,作用于中枢神经会产生狂躁、精神错乱;另如可治青光眼的毒扁豆碱。主要有色胺吲哚类、单萜吲哚类(喜树碱、马钱子碱、番木鳖碱)、二聚吲哚类(如长春碱、长春新碱),该类生物碱来源于植物体内色氨酸代谢的衍生物,番木鳖碱(临床上用硝酸士的宁)引起中枢和脊髓神经强烈的兴奋和惊厥,属于中枢神经兴奋药。羟基喜树碱具有抗癌作用,属于重要抗癌类药物。长春碱是夹竹桃科植物长春花中提取的一中生物碱,为细胞特异性抗肿瘤药。

1.7嘌啉衍生物类生物碱

含有嘌啉母核的生物碱,如吗咖碱是一种中枢神经兴奋剂和利尿强心药。再如香菇嘌啉,具有降血脂作用,可作为营养保健剂。

1.8萜类生物碱

这类植物碱在植物体内合成的基本单位不是氨基酸,而是C5单位(异戊酸)由甲戊二羟酸途径的合成,其氮原子在萜的环状结构中或在萜结构的侧链上。主要有乌头所含的生物碱(乌头碱)、紫杉醇等。紫杉醇具有抗癌作用,是广谱的抗癌药。高乌头根中的高乌头碱具有镇痛、局麻、降温、消肿的活性,对恶性肿瘤疼痛及其他顽固性疼痛有效。

1.9甾体类生物碱

甾体类生物碱是天然甾体的含氮衍生物,是许多中草药的主要活性成分。根据甾体的骨架分为三类:孕甾烷生物碱、环孕甾烷生物碱(如环氧黄杨木己素)和胆甾烷生物碱(藜芦胺、茄次碱、贝母碱)。黄杨类生物碱对伤寒沙门杆菌等具有抗菌活性。藜芦胺具有降压和抗肿瘤作用,茄次碱具有镇痛、解热、抗炎、抗肿瘤功能。贝母碱具有缓解支气管平滑肌,减少支气管黏膜分泌、扩大瞳孔、降低血压、兴奋子宫等多种药理作用。

2生物碱的医学作用

2.1抗肿瘤的作用

天然生物碱成分是一类很有前途抗癌火星物质,是目前药物化学研究得一个热点并成功开发了几种临床药物。苦参碱和氧化苦参碱对癌细胞有着显著的抑制作用;长春新碱,长春碱以及半合成的长春瑞宾都具有抗肿瘤的作用,长春新碱可抑制k562细胞增殖,机制可能是降低细胞膜磷脂酰肌醇激酶的活性;喜树碱及其类似物属于拓扑异

构酶1抑制剂,具有是DNA 断裂的独特抗癌机制,对肝癌细胞有良好的选择性;紫杉醇属于光谱抗癌药。人实体癌细胞与紫杉醇一起培养,可观察到细胞自然死亡,且死亡率呈药物浓度依赖性。

2.2对中枢神经的作用

石蒜科植物生物碱加兰他敏及力克拉敏为可逆性胆碱酶抑制剂,小剂量对大脑皮层及延脑内胆碱脂酶活性有较强的抑制作用,大剂量则抑制脑内胆碱脂酶活性。胡椒中的胡椒碱有明显的镇静作用。2.3降脂作用

荷叶中含有荷叶碱、亚美罂粟碱等多种生物碱类活性的物质,具有活血化瘀、降脂减肥、降血压和防止动脉粥样硬化等药,食疗功效。魔芋生物碱通过微生物产生的衍沉化作用,增加体内肉碱的含量,加速脂肪的消化,从而达到减肥、降脂的目的。

2.4对心血管系统的作用

苦参碱和氧化苦参碱表现为正心肌力作用,对家兔心房和啄鼠乳头肌标本心脏收缩力加强,振幅增加,并呈剂量依赖关系。汉防已甲素有明显的降压作用,能明显降低升高肺动力压肺血管阻力,提高对二氧化碳和氧气的搬运能力而对系统循环和血气水平无明显影响,还有抗心绞痛作用,能显著降低心肌耗氧指数。普罗托品生物碱对乌头碱、毒K等引起的心率失常有保护作用。

2.5抗菌、抗病毒和杀虫作用

黄连小原小檗碱具有抗菌消炎、抗肠道细菌感染等作用,在体内外小檗碱均有抗阿米比原虫的作用,其机理在于抑制微生物DNA 及

蛋白质的合成;番茄生物碱粗提取物对细菌和酵母菌具有较强的抑制作用,但对霉菌的抑制作用较弱。

2.6对免疫功能的影响

苦参生物碱具有免疫调节作用,在动物体内对T细胞,B细胞和巨噬细胞的免疫功能活性均有明显的抑制作用。氧化苦参碱对人和小鼠的淋巴细胞的增殖具有抑制作用;雷公藤总生物碱对小鼠体液细胞免疫也有不同程度的抑制作用。

2.7抗炎作用

苦参碱是有激素样作用而无副激素作用的强力抗炎药;粉防已碱对急性出血性胰腺炎有较好的治疗作用

3总结

综上所述,可以看出生物碱具有多种生理活性,在植物体内均显示出良好的抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗炎、平喘、降血糖、作用于心血管系统和对免疫系统的抑制作用等多种功能;但是国内目前对植物生物碱的研究主要集中在对各种植物生物碱有效成分的测定、提取分离方法的研究、生理活性的评价上面。对生物碱系统的功能评价不够完善,虽然发现了许多生物碱,但是对其转化医学药物的方面远远不够,对新剂型药物的发展还很落后,数量上也不是很乐观。

随着科学技术的进步,对生物碱的研究越来越透彻,其在医学药物上的应用发展前景越来越还,是一个高度重视的资源,具有很大的发展前景。

参考文献

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