全 文 ：苦马豆素研究进展
吴 达1, 2,师彦平1* , 梁 冰1, 王建华2
( 1. 中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃 兰州 730000; 2. 西北农林科技大学畜牧兽医学院, 陕西 杨凌 712100)
摘 要: 苦马豆素是疯草的主要毒性成分,研究结果表明具有明显的抗肿瘤活性。主要对苦马豆素的研究简史、生
化特性、来源、毒性及抗肿瘤活性研究进行了较详细的综述。
关键词: 苦马豆素;疯草; 抗肿瘤
中图分类号: R284. 11 文献标识码: A 文章编号: 0253 2670( 2003) 04 附 5 03
Advances in studies on swainsonine
WU Da
1, 2 , SHI Yan-ping
1 , L IANG Bing
1 , WANG Jian-hua
2
( 1. L anzhou Instit ut e of Chemical Physics, CAS, Lanzhou 730000, China; 2. Co lleg e of Animal Science and Vet erinar y
Medicine, Nor thw est Sci-T ech Univ ersity o f Agr icultur e and Forest ry , Yangling 712100, China)
Key words : swainsonine; locow eed; anti-tumor
苦马豆素( sw ainsonine)因最初分离于灰苦马豆 S w ain-
sonia canes cens 而得名[ 1] ,其发现历经一个世纪。自从 Marsh
( 1905-1907)证实疯草病与采食某些棘豆属和黄芪属植物有
关以后, 许多学者进行了毒素的分离研究。Cauch( 1929)从兰
伯氏棘豆中分离出一种疯草毒素, 可引起猫的疯草病,他描
述这种毒素是一种稳定的带有多羟基的含氮化合物,易溶于
水, 不溶于氯仿、乙醚和烃类溶剂,但由于当时的条件所限,
未能进行结构鉴定。由于灰苦马豆中毒与人类和动物的遗传
性溶酶体贮积病—甘露糖过多症( manno sidosis)的病理学及
生物化学方面的变化相似, 而甘露糖过多症是由于缺乏 -甘
露糖苷酶(-manno sidase, AMA)引起的。认识到这一特性
后, Colegat e( 1979) [1]利用 -甘露糖苷酶为工具从灰苦马豆
中首次分离出一种纯毒素, 并鉴定为吲哚兹定生物碱—苦马
豆素( indolizidine alkaloids—sw ainonine)。这是一个突破性
的进展。美国学者 Molyneux ( 1982) [ 2]以 Colega te分离出的
苦马豆素为标准品, 从斑荚黄芪和绢毛棘豆中分离出苦马豆
素和氧化氮苦马豆素( sw ainsonine N -oxide)。并认为苦马豆
素是美国疯草的主要有毒成分。James 等在苦马豆素及相关
糖苷酶抑制剂学术会议上指出, 苦马豆素是植物能引起疯草
中毒症状的唯一毒素。
国内, 曹光荣等从黄花棘豆中分离出苦马豆素, 并证实
了这种生物碱对 -甘露糖苷酶有很强的抑制作用。随后顾百
群等人的实验进一步证实了黄花棘豆、茎直黄芪、变异黄芪
中也含有苦马豆素。童德文等[ 3, 4]通过升华法和高效液相色
谱分离法,从甘肃棘豆中分离得到苦马豆素纯品, 提取率分
别为 0. 001 4%和 0. 005 2%。
1 苦马豆素生化特性
苦马豆素的分子式为 C8H15NO 3, 相对分子质量 173, 熔
点 144 ℃～145 ℃, 纯品为白色针状晶体 , 酸离解常数为
7. 4。苦马豆素属吲哚兹定生物碱, 因其分子是在吲哚兹定环
的 1, 2, 8位上各带有一个羟基,故被命名为 1, 2, 8-三羟基八
氢吲哚兹定( 1, 2, 8-tr ihydr oxyoctahydro indolizidine) , 从有
机物分类上看,因其 3个羟基直接连在碳原子上,属于醇类,
故又被命名为吲哚兹定三醇( indolizidine tr iol) [1]。
2 苦马豆素的来源
2. 1 植物:目前知道含苦马豆素的植物有豆科黄芪属和棘
豆属(统称为疯草) , 分布于全世界, 危害最严重的是美国和
中国; 其次是苦马豆属, 如灰苦马豆, 主要危害在澳大利亚。
苦马豆素在干物质中相当稳定, 可以保存数年[ 5]。由于世界
各国尚未对此类植物进行系统的分类研究, 所以究竟有多少
种植物含苦马豆素,现在尚不清楚。根据现有的研究资料列
举了一些含苦马豆素的植物(表 1)。
2. 2 豆类丝核菌: Schneider 等从豆类丝核菌 Rhiz octonia
leguminicola 中分离出苦马豆素[6]。杨鸣琦等也从自行分离
的豆类丝核菌中提取、分离出苦马豆素, 其自然干燥菌丝体
中苦马豆素含量为 1. 23%～2. 99%。
2. 3 人工合成: Yasuda [7] , Bennet t 等( 1989)先后人工合成
了苦马豆素。随后加拿大 T oronto 化学研究所也有了合成产
品。童德文等人工合成苦马豆素也获成功。但是目前无论是
生物合成、提取及人工合成产品都比较昂贵, 每毫克价格为
152美元。
3 苦马豆素的毒性研究
3. 1 苦马豆素毒性的国外研究: 自从 Colegat e和 Molyneux
先后从灰苦马豆和斑荚黄芪中分离出苦马豆素并确定为疯
中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 第 34 卷第 4 期 2003年 4月 ·附 5·
收稿日期: 2002-07-21基金项目:中国科学院“知识创新工程”重点项目和中科院“百人计划”项目作者简介:吴 达( 1976—) ,男,甘肃白银人,硕士研究生,从事天然药物化学及活性筛选等工作。
* 通讯作者
表 1 已知的含苦马豆素植物及其含量
Table 1 Known plants containing swainsonine
and its contents
植物名称 苦马豆素含量/ %
斑荚黄芪(种子) Astr agalus l entiginosus 0. 36
斑荚黄芪变种(绿色)A . lent ig inosus var.
dihysus 0. 037
斑荚黄芪变种(黑色)A . lent ig inosus var.
dihysus 0. 032
黄色黄芪变种 A . f lavus var. arg il losus 0. 035
绢毛棘豆 Oxyt rop is seri cea
叶 0. 007～0. 009
花 0. 008～0. 103
荚 0. 022～0. 154
黄花棘豆 O. ochr oceph ala 0. 012
甘肃棘豆 O. kansueni si s 0. 021
急弯棘豆 O. def le xa 0. 025
变异黄芪(甘肃) A . variabil is 0. 029
茎直黄芪(西藏) A . stic tus 0. 005
灰苦马豆 Sw ainsonia canescens
全草 0. 005 0
种子 0. 003 3
植物 0. 018 2
草的主要有毒成分后, 许多学者就开始用苦马豆素对大鼠、
绵羊、猪和牛进行毒性试验。T ulsiani等在猪的饮水中加入
100 mg / ( kg·d)苦马豆素, 71 d 后出现典型的疯草中毒症
状, 组织学检查其靶器官发现,细胞胞浆空泡变性,肝细胞高
尔基体甘露糖苷酶Ⅱ降低, 而组织中低聚糖明显增加,其中
以 Man5G1c-Nac2 和 Man4G1c-Nac2 含量增高。Nov ikoff
等[ 8]通过大鼠的毒性试验证明, 苦马豆素能迅速引起肝、肾
细胞的空泡变性, 并在肾脏中检测出低聚糖。Wrrant等[ 9]通
过 HPLC 法从苦马豆素中毒绵羊的尿液中分离到11 种低聚
糖。Abraham 等[ 10]用 HPLC 法分析中毒动物低聚糖代谢过
程显示, 苦马豆素有专一抑制溶酶体酸性 -甘露糖苷酶和甘
露糖苷酸Ⅱ的特性,中毒动物出现与疯草中毒相似的症状。
James 等[ 11]在海拔 3 000 m 地区将苦马豆素混入乳中喂给
犊牛, 结果复制出典型的疯草中毒症状。他认为, 苦马豆素在
体内也可代谢后转移到乳中, 引起幼畜中毒。以上研究进一
步证实了苦马豆素是疯草的主要有毒成分。Steg lmeier[ 12] ,
每天喂绵羊苦马豆素 1. 0 mg / kg, 2 或 3 周, 累计剂量 13. 7
或 21. 6 mg / kg ,未引起临床中毒症状, 并分析了血液、肌肉、
脑、甲状腺、肝、肾等组织器官中苦马豆素的含量。该试验未
出现中毒症状, 这与疯草中毒需数周或更长时间的其他试验
结果一致, 同时也证明了苦马豆素在体内引起中毒的蓄
积性。
3. 2 苦马豆素中毒剂量国内研究:王凯、顾百群等每天给山
羊苦马豆素 1. 2 m g/ kg (黄花棘豆 10 g/ kg )或苦马豆素 2. 1
mg / kg (甘肃棘豆 10 g / kg ) , 实验羊于 18～22 d(累计食入苦
马豆素 21. 6～46. 2 mg/ kg)出现中毒症状。赵宝玉每天给山
羊苦马豆素 1. 2 mg / kg (茎直黄芪) ,实验羊于 40～45 d 出现
中毒症状。丁伯良每天给公山羊苦马豆素 2. 1 mg / kg (甘肃
棘豆 10 g / kg ) , 于第 18 天(累计苦马豆素 37. 8 mg / kg )出现
中毒症状。汤承每天给怀孕母羊苦马豆素 1. 44 m g/ kg (黄花
棘豆 12 g / kg) ,分别于 15, 21, 22, 33 d(累计食入苦马豆素分
别为 21. 6, 30. 24, 31. 68, 47. 52 mg/ kg )全部流产。丁伯良每
天给怀孕母羊苦马豆素 2. 1 mg / kg (甘肃棘豆 10 g / kg ) , 于
10～43 d(累计食入苦马豆素 21～90. 3 mg/ kg)全部流产。
3. 3 苦马豆素的毒性作用机制: 苦马豆素是水溶性的, 在动
物肠道迅速被吸收,并且很快通过尿液、粪、奶排出。慢性中
毒动物血浆苦马豆素清除率(半衰期)小于 20 h,从这样迅速
的清除率可认为, 停止摄食疯草后 5～6 d, 中毒动物体应当
没有毒素残留。因此,中毒动物停止摄食疯草后,细胞修复很
快开始;但是, 细胞功能紊乱可能延长数天或数周, 有些残留
的损伤,例如神经损伤, 可能导致永久性神经功能紊乱[ 13]。
苦马豆素是几种甘露糖苷酶抑制剂,其毒性作用机制如
图 1。-甘露糖苷酶导致部分合成的低聚糖和糖蛋白在溶酶
体内聚集。苦马豆素也抑制高尔基氏体甘露糖苷酶Ⅱ, 此酶
是许多蛋白包括激素、膜受体和受体酶糖基化作用的关键。
苦马豆素
抑制 -甘露糖苷酶
导致 溶酶贮积病
抑制 甘露糖苷酶Ⅱ 导致 糖蛋白合成的改变
图 1 苦马豆素的毒性作用机制
Fig. 1 Mechanism of swainsonine toxicity
3. 4 苦马豆素的临床前毒性研究: 临床前毒性研究表明,大
鼠对苦马豆素有很好的耐受性。经微型等渗泵每天给青年大
鼠苦马豆素 46 mg/ kg, 3周未发现死亡。但苦马豆素能降低
食欲, 抑制青年大鼠的生长, 引起组织包括中枢神经系统溶
酶体低聚糖贮积。然而此实验未发现神经毒性。
4 苦马豆素抗肿瘤作用
4. 1 药理实验: 大量实验结果表明苦马豆素具有明显的抗
肿瘤活性, 而且此活性不限于人工或实验性诱发的肿瘤转
移,也不限于一种瘤型或者特定器官。苦马豆素可以明显延
长荷瘤小鼠生命。Dennis 等首次报道了苦马豆素能抑制人
类肿瘤的生长,该研究表明苦马豆素单用或结合 -干扰素能
抑制体内生长的 HT 29结肠癌。其抗癌作用在于苦马豆素对
肿瘤细胞的直接杀伤和提高机体免疫功能的双重作用。
4. 2 临床应用研究: G oss 等[ 14]给 19 例晚期恶性肿瘤病人
每天 iv 苦马豆素 0. 05～0. 55 mg ,连续 5 d,间隔 28 d 重复,
发现病人对苦马豆素的耐受性很好(特别是肝脏无损害的病
人)。1 例头、颈癌在治疗后 6周, 癌肿缩小了 50%以上; 2 例
淋巴管炎性癌在治疗后 1 周临床症状明显改善, 文章发表时
其他病人还在治疗之中。他认为苦马豆素对癌症病人可能有
治疗活性,并进一步作口服试验。
最新研究表明, 苦马豆素能有效递转致死性辐照( lethal
irr adiar ion)或高剂量( subletha)化疗所造成的骨髓抑制。这
与饮苦马豆素水小鼠骨髓培养细胞增殖比正常高 4～5 倍、
苦马豆素保护小鼠防止致死性离子辐照( 750 rad)和使机体
免受现行癌症治疗药物的细胞毒性相一致。
苦马豆素对促进骨髓增殖有重要意义, 这使其在这方面
的临床作用有潜在的可能性。已有文献证明, 晚期恶性肿瘤
病的治疗效果与化疗用药剂量有直接关系; 而化疗或放疗的
·附 6· 中草药 Chinese T raditiona l and Herbal D rugs 第 34 卷第 4 期 2003年 4 月
剂量受到严重的骨髓抑制及随后发生的嗜中性白细胞减少
症的限制, 苦马豆素恰能缓解这些副作用的发生。
5 结语
随着对苦马豆素研究的不断深入, 我们相信苦马豆素将
会广泛地应用于医学和兽医学临床, 使许多疑难病症尤其是
癌症得到有效的抑制和治疗。
References:
[ 1] Colegate S M , Dorling P R, Huxtable C R. A spect ros copic
inves t igat ion of swains onine: an a mannosid ase inhibi tor is o-
lated from Sw ainsina canecens [ J] . A ust J Chem, 1979, 32:
2257-2264.
[ 2] Molyneux R J, J ames L F. Loco intoxicat ion: indol izodine
alkaloids of sp ot ted locow eed (A str agalus l entiginosus) [ J] .
S cience, 1982, 216( 6) : 190-191.
[ 3] Dong D W, Cao G R, Zhao X J. Isolat ion and ident if ication
of swains on ine f rom O . kansuensis Bung e [ J ] . A cta A g ric
B oreal i-occidentali s Sin (西北农业学报) , 2001, 10( 2) : 6-8.
[ 4] Done D W, Cao G R, Li S J. Isolat ion and ident if icat ion of
sw ain sonine f rom O. kansuensi s Bunge [ J ] . J N orthw est S ci
Tech Univ A g ric For—N at S ci (西北农林科技大学学报·自
然科学版) , 2001, 29( 3) : 5-7.
[ 5 ] Molyn eux R J, James L F, Panter K E , e t al . An lysis and
dist rib ut ion of sw ainsonine and related polyhydrox-
yindolizid ine alkaloids by thin layer ch romatography [ J ] .
P hytochem A nal , 1991, 2: 125-129.
[ 6] Schneider M J , Ungemach F S, Broquis t H P, et al. ( 1S ,
2R , 8R , 8aR ) -1, 2, 8-tr ihydroxyocta hydr oin dolizidine
( sw ain sonine) , an a-m annos idas e in hibitor f rom Rhiz oronia
l eguminicola [ J] . T et rahed ron, 1983, 29: 22.
[ 7] T asuda N, Tsutsum i H, Takaya T . T otal s ynthes is of sw -
ains onine [ J] . Chem L ett , 1984, 3: 1201-1204.
[ 8] Novikof f P M , T ouster O, Novikoff A B, et al . Effect s of
sw ains onine on rat liver and k idney: biochemical and morpho-
logical studies [ J ] . J Cell B iol Chem, 1985, 101 ( 8) : 339-
349.
[ 9] Warrant C D, Daniel P F, Bug ge B, et al. T he st ru cture of
oligosacchariges excreated by sheep with sw ains on ine tox ico-
s is [ J] . J B iol Chem, 1988, 263( 29) : 15041-15049.
[10 ] Ab raham D, Blakem ore W F, J ol ly R D, et al . T he cat-
abolism of mammalian glycoprotein s [ J] . B iochem J, 1983,
215: 573-579.
[11] J ames L F, Pan ter K E. Sw ain sonine-induced high mountain
dis ease in calves [ J] . Vet H um T ox icol , 1991, 33( 3) : 217-
219.
[12] S tegelmeier B L , Molyneux R J , E lbein A D, e t al. T he le-
sion s of locow eed ( A st rag alus moll issimus ) , sw ainsonin e,
and castanospermine in rat s [ J ] . V et P athol , 1995, 32 ( 2) :
289-298.
[13] J am es L F. Ef fect s of milk f rom anim als feed locow eed on
k it tens , calves and lam bs [ J ] . A m J V et Res, 1977, 38:
1263.
[14] Goss P E, Bat t iste J, Femandes B, et al. A phase I study of
sw ains onine in patients w ith advanced malignancies [ J] . Can-
cer R es, 1994, 54( 6) : 1450.
中药载体制剂的研究进展
贾献慧,刘汉清,郑 颖
(南京中医药大学, 江苏 南京 210029)
摘 要: 总结近年来中药载体制剂的研究工作和文献报道,综述了有关脂质体、微粒、毫微粒、乳剂等作为载体在中
药制剂中的应用。
关键词: 中药载体制剂;脂质体; 毫微粒;乳剂
中图分类号: R283. 3 文献标识码: A 文章编号: 0253 2670( 2003) 04 附 7 03
Advances in studies on carrier preparations of Chinese Materia Medica
JIA Xian-hui, LIU Han-qing , ZHENG Ying
( Nanjing Univ ersity o f TCM , Nanjing 210029, China )
Key words : car rier pr eparation of Chinese materia medica; l iposome; nanopart icle; emulsion
载体是指能改变药物在体内的分布并将药物输送到靶
器官的物质, 它可以防止药物过早降解、灭活、排泄及发生人
体免疫反应。一般来说, 载体制剂比普通制剂能及时地释放
药物、维持较高的血药浓度或靶器官浓度, 并且毒副作用较
小。目前, 国内外对载体制剂的研究非常广泛, 中药载体制剂
也发展迅速, 主要包括脂质体、各种微囊、微球及乳剂等。
1 脂质体制剂
自从 1965年 Bangham 发现脂质体以来,脂质体作为药
物载体制剂的研究一直备受广大药剂工作者的关注。近年
来,随着生物技术的不断发展, 脂质体制备工艺的逐步完善,
加之脂质体具有无毒性和免疫原性,适合于生物体内降解,
能够保护被包封的药物,能缓释、控释药物, 具有靶向性, 可
中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 第 34 卷第 4 期 2003年 4月 ·附 7·
收稿日期: 2002-06-15作者简介:贾献慧( 1977—) ,女,安徽太和人,中药学硕士生,研究方向:中药制剂的研究与开发。T el : ( 025) 6798159
E-mail: njjxh@ 163. net