阿朴菲类生物碱是自然界中广泛分布并具有重要生物活性的一类生物碱,广泛存在于木兰科、防己科 、大戟科、樟科、马钱科、番荔枝科、马兜铃科、小檗科、罂粟科、毛茛科、芸香科等植物中,目 前从自然界分离得到的阿朴菲类生物碱(即Aporphinessensustricto)已 达四百多种,加上生源相关的其他类型生物碱,其数目已达六百种以上。对自然界分离及人工合成 的阿朴菲类生物碱的种类及分布GuinaudeauH曾有详细综述<1>。考虑到阿朴菲类生 物碱的结构特点,可将其分为以下几类:(1)芳环及N取代变化的阿朴菲生物碱;(2)B、C 环碳上取代变化的阿朴菲生物碱(如C4、C7的羟基或甲基取代);(3)6a,7-去氢阿朴 菲生物碱;(4)氧化阿朴菲生物碱;(5)双阿朴菲生物碱;(6)氨乙基菲生物碱;(7)异 阿朴菲生物碱等几类。第一类阿朴菲生物碱(基本结构骨架见fig.1)不仅在自然界广泛存在 ,并且具有相同的母核结构,芳环取代基(多为H、OH、OCH3-、OCH2O-)、N取代 基(H、OH、CH3、COCH3等)以及6a碳的绝对构型(R、S构型)变化形成了该类化 合物丰富的结构库。尽管这些化合物具有相同的母核结构,但取代基变化及组合使其生物活性表现 各有差异,这不仅为药物开发提供了大量的化合物,同时为通过药物构效关系研究揭示药物活性机 理及本质、优化先导物结构等相关研究提供了一个较为理想的研究体系。有鉴于此,本文主要对第 一类阿朴菲类生物碱的生理活性研究作一总结,并对其取代基变化与活性的关系进行分析。图1阿朴菲类生物碱结构示意图Fig·1The structure of aporphine alkaloids1阿朴菲类生物碱的生物活性1.1肾上腺素受体作用活性肾上腺素受体阻断活 性是阿朴菲类生物碱最重要、也是最普遍的生物活性之一,主要表现在α-受体阻断活性方面,如 N-甲基黄肉楠碱<2>、(+/-)-南天竹碱<3>、紫堇块茎碱<4>、木兰花碱<4>、 (+)-南天竹宁<5>、荷苞牡丹碱<6-8>、波尔丁<9>等阿朴菲类生物碱都具有显著的 α-受体阻断活性。不同的阿朴菲生物碱对α-受体作用情况不同。首先,作用于α1-受体的情 况较作用α2-受体常见,大多数阿朴菲类生物碱对α1-受体具有拮抗活性,其中一些阿朴菲生 物碱如N-甲基黄肉楠碱<2>、荷苞牡丹碱<7>对α1-受体还具有选择性作用;部分阿朴菲 生物碱对α1,α2-受体同时具有拮抗活性,如波尔丁<10>、(+)-南天竹宁<11>。 其次,阿朴菲生物碱对不同受体亚型具有一定的选择性。如N-甲基黄肉楠碱对α1B-受体亚型 的选择性高于α1A-受体亚型<2>;(+/-)-南天竹碱<3>、南天竹宁<16>、荷苞 牡丹碱<8>对α1D-受体亚型具有一定的选择性作用,波尔丁对α1A-受体亚型具有中等的 选择性<10>。另外,有些阿朴菲生物碱在不同浓度下的作用机制有所不同,如(+)-南天竹宁低浓度下作用于α1-肾上腺素受体及5-HT2A受体,高浓度时作用于跨膜钙离子通道、PKC活动以及α2-受体<12>。阿朴菲类生物碱 对肾上腺素受体的作用主要表现在α-受体的阻断方面,但也有对β-受体作用的情况出现,如异 波尔丁对豚鼠气管平滑肌弛缓活性能被心得安(选择性β-受体阻断剂,对α-受体无作用)对抗 ,说明其弛缓作用与β-受体依赖的机理有关<13>。阿朴菲类生物碱的取代情况对其肾上腺素受体的阻断活性及对不同受体亚型的选择性具有重要影响。MadreroY等人的研究表明波尔丁的C-2位上的羟基对α1A-受体亚型选择性具有重要作用<14>。波 尔丁的C-3卤代能够通过卤代元素与苯环的共轭效应增加C-2位羟基形成氢键的能力,从而提 高对α1A-受体亚型的选择性,而C-3位亚硝基取代的强吸电子性将减小C-2羟基氧上的电 子密度、降低形成氢键的能力,从而降低受体亲和力及对受体亚型的选择性,C-8位的进一步卤 代对选择性的提高效果并不明显,这说明了对α1A-受体亚型的作用位点为C-2羟基而非C- 9羟基<15>。在南天竹宁的衍生物中,C-1上以羟基取代甲氧基可以增大对α1-受体受体 的亲和力,C-4上引入羟基及以H取代N上的甲基将减少对受体的亲和力<16>。1.2离子 通道作用活性阿朴菲生物碱对离子通道的作用主要表现在对钙离子通道的阻滞活性方面。如(+) -波尔丁<10>、Isothebaine、异紫堇定<4>、南天竹宁<12,20,21> 、海罂粟碱<19>、樟苍碱<22>等都能通过对受体依赖和(或)电压依赖的钙离子通道的阻 滞调节钙离子的流动,产生以松弛效应为主的生理活性。波尔丁还能敏化Ryanodine受体 并诱导骨骼肌细胞中钙离子从储库中的释放<17>,干扰细胞内钙库相关功能使钡引发的小鼠回 肠收缩响应曲线产生非平行移动<18>。从结构方面看,阿朴菲生物碱C-6a的S构型对钙离 子通道阻滞活性具有意义<19>,C-3位上的卤代能够减少波尔丁与钙离子通道的结合能力< 15>。另外,部分阿朴菲类生物碱对钾离子、钠离子通道具有作用,如异紫堇定碱能干扰心肌细 胞的K+、Na+、Ca2+流<23>,荷苞牡丹碱对心肌细胞的的钠离子、钾离子通道具有阻 滞活性等<24,25>。1.3血清素作用活性阿朴菲生物碱如N-甲基黄肉楠碱<2>、(+ /-)-南天竹碱<3>、(+)-南天竹宁<5,11,12,26>对5-HT受体都具有竞 争性阻断活性,引起血压降低及心搏变缓等生理反应,(+)-南天竹宁还能通过阻断中枢神经系 统的5-HT(2A)受体抑制1-5-HTP和Clorgyline引起的脑痉挛<27>。 与α-受体的阻断活性相比,对5-HT受体作用强度相对较小,这说明阿朴菲生物碱对α-受体 和5-HT受体的作用具有交叉反应性<2>。IndraB等人通过研究(+/-)-南天竹宁 系列衍生物对5-HT受体的阻断活性表明N上的甲基取代和C-1上的甲氧基对其5-HT受体 的阻断活性具有重要的意义,分子模拟表明其机理为N-6上的孤对电子及C-1上的甲氧基氧上 的孤对电子与5-HT受体的Asp155和Asn343的氢键结合<28>。1.4细胞毒性 细胞毒性为阿朴菲类生物碱另一个显著的生物活性。各种阿朴菲类生物碱的细胞毒性数据详见文献 29,30,33,34,96,99,100,101和102。不同取代情况的阿朴菲类生物 碱的细胞毒性有研究结果说明:亚甲基二氧环基团对其细胞毒性有重要意义,同时生物碱的极性大 小也对其细胞毒性具有重要影响,如强极性的季氨类生物碱表现出较小的细胞毒性。另外,不同生 物碱对不同的癌症细胞系敏感度有差异,其取代基结构对活性影响情况较为复杂<29>,而氧化 阿朴菲生物碱具有比阿朴菲生物碱强的细胞毒性<34>。在阿朴菲类生物碱细胞毒性机理研究方 面,具有亚甲基二氧环基团的生物碱较不具该结构的生物碱表现出更好的DNA双螺旋结构热变性 稳定作用并能通过DNA嵌入方式显示出拓扑异构酶I的抑制活性,这可能是其强的抗椎虫活性和 细胞毒性的原因之一<30>;d-荷苞牡丹碱对DNA、RNA的生物合成的抑制作用<31> 以及拓扑异构酶II抑制活性<32>、紫堇定碱对DNA损伤活性<33>也是其细胞毒性的可 能机理。另外,尽管(-)-阿朴雷因单独使用对KB-3、KB-V1细胞及其他人类肿瘤细胞 无明显细胞毒性,但与长春碱合用时能加强其对抗药性KB-V1细胞的细胞毒性,(-)-阿朴 雷因能抑制ATP-依赖的<3H>长春碱与抗药性KB-V1细胞膜囊结合的实验结果表明它具 有与P-糖蛋白作用的功能<83>。1.5抗氧化活性许多阿朴菲生物碱,如球紫堇碱、波尔丁 、海罂粟碱、木兰花碱、阿朴吗啡、新木姜子碱、异波尔丁、Anonaine等<35,46- 48>,能够通过清除活性氧和活性自由基、抑制次黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶系统等机理发挥抗氧化 作用,从而产生许多有益的生理效应。抗氧化作用研究最多的生物碱为波尔丁,它能够减少低密度 脂蛋白的氧化及消弱大鼠动脉粥样硬化损伤<36>,能抗脂质过氧化<37,43>,阻止链唑 霉素STZ诱导的大鼠糖尿病的发展并防止氧化压力导致的糖尿病的发生<38>,能防止AAP H引起的血红蛋白向细胞外泄漏<39>,减少二氯化锡对大肠杆菌AB1157质体超螺旋结构 的改变<40>,抑制叔丁基过氧化氢引起的过氧化及细胞溶解酶对离体肝脏细胞的损伤<41> ,能防止Fe3+-ATP和还原剂导致的细胞色素P4502E1失活<42>,防止大脑匀浆 自氧化、AAP诱导的红细胞浆脂质过氧化及溶解酵素的失活<44>,波尔丁还可以消弱儿茶酚 胺氧化引起的脑线粒体功能混乱及通过清除活性氧减少多巴胺引起的PC12细胞死亡,并抑制黑 色素的形成及硫醇的氧化来保护神经细胞<,50>波尔丁,海罂粟碱等能干扰TPA的促进功能 、破坏细胞内氧化剂从而起到抗肿瘤促进作用<51>。球紫堇碱,波尔丁,海罂粟碱能清除Fe 3+-EDTA+H2O2脱氧核糖降解中的羟基自由基,而新木姜子碱、阿朴吗啡、罂粟碱、A nonaine则通过产生过氧化离子增加脱氧核糖的降解<46>。阿朴菲生物碱的抗氧化活性 与其结构密切相关,所含酚羟基是其抗氧化性的结构基础之一<48>,两个苯环基本共平面的刚 性结构以及邻近N孤对电子的苄基氢的存在是其抗氧化活性的结构基础之二<49>,两者共同决 定了阿朴菲生物碱良好的抗氧化活性。1.6抗血小板聚集活性许多阿朴菲类生物碱具有抗血小板 聚集活性。黄肉楠碱、N-甲基黄肉楠碱、pre荷苞牡丹碱、氧化白蓬西米定、氧化荷叶碱、氧 化海罂粟碱、(+)-原荷苞牡丹碱、Thalbaicalidine、Thal-icpureine,去氢鹅掌楸定、7-羟基-去氢海罂粟碱、莲叶桐碱、莲叶桐碱任、N-甲基莲叶桐碱任、樟苍碱、莲叶桐灵、木兰花碱、Croytaber
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