2. 芜湖中医医院 药剂科 临床药学室, 安徽 芜湖 241002;
3. 首都医科大学 化学生物学与药学院, 北京 10069
2. Department of Clinical Pharmaceutics, Department of Pharmacy, Wuhu Hospital of Traditional Chinese Medicine, Wuhu 241002, China;
3. College of Pharmaceutical Sciences, Capital Medical University, Beijing 10069, China
钩藤为茜草科植物钩藤Uncaria rhynchophylla (Miq.) Miq. ex Havil.及其同属多种植物的带钩枝条,含有生物碱类、三萜、皂苷类及黄酮类等化学成分,具有息风定惊、清热平肝之功效[1],用于降压、抗焦虑[2]、解痉、改善莨菪碱造成的记忆损伤[3]。其中吲哚类生物碱钩藤碱和异钩藤碱量较高[4],并对中枢神经[5]和心血管具有广泛的药理作用。钙是重要的离子组成之一,在中枢神经、心血管系统中起着重要作用,因此维持钙稳态是机体生理活动不可或缺的部分。本文对钩藤碱阻滞钙离子通道的药理作用加以综述,为推进钩藤碱深入研究提供参考。 1中枢神经系统 1.1 抗癫痫作用
钙广泛存在于机体中,起着维持机体稳态的重要作用,钙失调是引起癫痫发作的机制之一。徐淑梅等[6]对毛果芸香碱致痫大鼠采用脑片旁滴注钩藤碱,滴注给药20 μL(分4次滴注,5 μL/次)后,发现离体海马脑片CA1区锥体细胞诱发群峰电位(PS)幅度明显下降,平均降低27.64%,表明钩藤碱能降低致痫大鼠海马脑片CA1区顺向诱发PS幅度。海马神经元有着Na+、K+、Ca2+离子,对神经元进行体外培养,发现培养初期的神经元存活和发育依赖经电压依赖性钙通道流入的中低水平的Ca2+;培养后期,电压依赖性钙通道和谷氨酸离子型受体N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体电流仍然增加,而细胞存活率明显降低,此时大量Ca2+内流,产生兴奋性细胞毒性,被认为是继发于癫痫、创伤性损伤神经系统的主要原因[7]。海马CA1、CA3区以谷氨酸(Glu)为递质进行兴奋性突触传递,在突触后致密体中,谷氨酸受体中NMDA受体和α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异唑丙酸(AMPA)受体一般共同存在,钩藤碱对NMDA受体位点的非选择性占据,竞争性的拮抗氯胺酮刺激AMPA位点,抑制氯胺酮引起的AMPA受体亚单位GluR2/3蛋白上调,下调NMDA受体亚单位GluNR1蛋白表达,有抗氯胺酮成瘾作用[8,9]。谷氨酸与其离子型谷氨酸受体(iGluR)亚型海人藻酸受体结合,使胞内Ca2+增加,引起痫性发作,而钩藤碱通过降低白细胞介素1β(IL-1β)和脑源性神经营养因子(BDNF)表达[10],从而抑制中枢神经系统的突触传递和Ca2+内流,发挥显著的抗癫痫活性。 1.2 对中枢去甲肾上腺素的抑制作用
随着静脉滴注钩藤碱剂量的增加,脊髓和脑干的去甲肾上腺素显著下降。离体培养时,发现钩藤碱不仅使下丘脑、杏仁核去甲肾上腺素自发性释放减少,同时也抑制高K+所致下丘脑、皮质及脑干去甲肾上腺素的释放[11]。高K+去极化使Ca2+回流从而增加单胺类递质释放,钩藤碱作为Ca2+通道阻滞剂抑制该种释放。 1.3脑缺血缺氧神经元保护作用
以钩藤碱培养缺血再灌注的大鼠星形胶质细胞,用MTT法检测细胞存活率、流式细胞仪检测细胞凋亡及坏死率,可以发现细胞存活率显著提高,凋亡率与坏死率显著降低,同时细胞乳酸脱氢酶(LDH)漏出率与一氧化氮(NO)量也显著降低,提示钩藤碱通过阻滞钙通道,进而抑制NO的产生,预防NMDA、毒蕈碱M1和5-HT2受体介导的神经毒性[12],抑制神经递质释放,并降低脂质过氧化,提高超氧化物歧化酶(SOD)的活性,对脑缺血损伤产生保护作用[13,14]。
缺氧会使细胞膜对离子的通透性改变,导致细胞膜电位降低先于细胞内三磷酸腺苷(ATP)量的减少,出现Na+、Ca2+内流,K+外流等一系列变化。经钩藤总碱预处理的急性缺氧大鼠海马神经元,细胞Na+电流降低幅度明显减轻,神经元缺氧耐受力提高。低氧情况时,机体反射性的激活钾通道,引起细胞膜超极化和降低兴奋性,进而减少Ca2+内流来防止细胞损伤。大鼠侧脑室注射钩藤碱后,观察到脑干多部位心血管中枢出现大量Fos样免疫反应(FLI)神经元,而L型钙通道开放剂可明显减弱钩藤碱的效应,同时钩藤碱随浓度增加,能更显著抑制低氧状态下皮层神经元L型钙通道的激活,缩短通道开放时间,延长关闭时间并降低开放频率,这些表明钩藤碱通过阻断神经元上钙通道,降低细胞内Ca2+超载,产生神经元保护作用[15,16]。 2 心血管系统 2.1 舒张血管、降低血压作用
钩藤碱阻滞Ca2+通过细胞膜上的通道进入细胞,减少胞内Ca2+浓度,松弛血管平滑肌,改变心肌或平滑肌兴奋-收缩偶联过程。钩藤碱的降压作用具有鲜明的特点:先降压,继而快速升压,然后持续下降。其降压机制一是抑制血管运动中枢,阻滞交感神经及神经节,降低内Ca2+释放,抑制血管收缩,扩张血管,降低阻力;另一方面是调节大电导钙相关的钾通道(BKCa)。张丽心等[17]用动脉插管法测得静脉注射钩藤碱20 mg/kg能降低大鼠血压13%~24%,并且随着给药时间延长效果更加明显,张力测量系统记录到收缩的离体动脉血管环也变松弛,同时显著抑制了动脉环中的Ca2+增加。对比去膜和不去膜的动脉条,并研究用无钙液和复钙液对去甲肾上腺素诱发的收缩动脉条,结果显示钩藤碱抑制细胞内贮存的Ca2+释放,产生松弛血管作用[18]。以膜片钳测分离的人体肠系膜动脉的大电 导钙相关的钾通道活性,高血压组显著高于非高血压组;而给予钩藤碱后,非高血压组活性明显升高,且均具有Ca2+浓度相关性[19]。钩藤碱对高钾去极化造成的猪冠状动脉收缩血管有舒张作用,降低大电导钙依赖的钾通道介导的自发性瞬时外向电流的频率和幅度,明显抑制大电导钙相关的钾通道,而钾通道阻滞剂却不能抑制钩藤碱的舒张血管作用[20]。利用内面朝外式膜片记录大电导钙依赖的钾通道的变化,随着浓度的升高,通道开放频率显著增加,呈剂量相关性,造成K+外流增加,细胞兴奋性降低,同时也使Ca2+内流,抑制细胞收缩[21]。 2.2 抗心律失常作用
心律失常是心血管疾病中重要的一类疾病,因此掌握其发生机制和防治措施尤为关键。钩藤碱能提高豚鼠心肌兴奋性,延长功能性不应期,抑制心肌细胞外Ca2+经钙通道内流,与维拉帕米治疗机制一致,说明钩藤碱具有抗心律失常作用[18]。 2.3 抗血小板聚集作用
多项实验表明异钩藤碱有抗血栓、抑制血小板聚集的作用,而钩藤碱作为异钩藤碱同属科生物碱成分,深一步研究也发现钩藤碱也具有此功能。谢笑龙等[22]采用家兔血样,加药后测定血小板聚集率和胞浆游离Ca2+浓度,观察到胞外有Ca2+时,钩藤碱呈浓度相关性地抑制腺苷二磷酸(ADP)与凝血酶引起的血小板[Ca2+]i升高,抑制外Ca2+内流,而在胞外无Ca2+时,对静息[Ca2+]i无作用,不影响内Ca2+释放。 2.4 抑制血管紧张素II诱导的心肌细胞肥大
血管紧张素II(AngII)可引起心肌细胞肥大,导致心肌肥大。采用血管紧张素II为诱导剂,分别加入钩藤碱0、1、3、10 μmol/L,可以测出钩藤碱能浓度相关性地降低细胞内[Ca2+]i增加,减少细胞表面积,增加一氧化氮合酶(NOS)活性和内皮型一氧化氮合酶(eNOS)mRNA表达,促进NO释放,降低蛋白质量和心肌细胞钙调神经磷酸酶(CaN)mRNA、细胞外信号调节激酶2(ERK2)mRNA表达[23]。研究显示,心肌细胞[Ca2+]i增加是导致心肌肥大的最基本信号[24],[Ca2+]i增加可激活CaN,活化心肌肥大相关基因,钩藤碱可能通过阻滞钙通道来发挥抗心肌肥大作用。 2.5 抑制AngII诱导的血管平滑肌细胞增殖与凋亡
钙作为细胞第二信使,钙稳态失调不仅影响细胞增殖也影响细胞凋亡。采用AngII诱导血管平滑肌建立钙模型,形成[Ca2+]i超载模型,增强[Ca2+]i相关性蛋白酶活性,造成细胞损伤和功能代谢障碍,引起细胞过度增殖。经钩藤碱干预后,血管平滑肌细胞的NOS活性增加,NO的合成和释放被促进,同时下调c-myc、上调NOS和高血压相关基因-1(rHRG-1)mRNA的表达,明显抑制细胞增殖[25]。细胞凋亡基因中,通常由Bax与Bcl-2的比例来调节,Bax诱导凋亡,而Bcl-2抑制凋亡。在凋亡模型中,钩藤碱能上调Bax蛋白表达及其mRNA转录、下调Bcl-2蛋白表达及其mRNA转录,降低细胞[Ca2+]i浓度,诱导细胞凋亡[26]。钩藤碱对血管平滑肌细胞的保护作用可能均与减少细胞[Ca2+]i有关。 2.6 抑制颈动脉窦压力感受性反射作用
颈动脉窦一般称为压力感受器,管壁外膜下存在丰富的感觉神经末梢,在血压调节中起着重要的作用。刘宜先等[27]对麻醉大鼠颈动脉窦采用隔离灌流技术,观察到钩藤碱呈浓度相关性抑制颈动脉窦压力感受性反射,阈压、饱和压增大,以窦内压为横坐标、平均动脉压为纵坐标得出的曲线的最大斜率和平均动脉压反射性下降幅度均减小。当牵拉血管壁时,会激活压力感受器神经元上的牵张敏感性离子通道,产生非选择性阳离子流[28],牵拉窦区时会增加Ca2+内流[29],所以钩藤碱可以发挥钙拮抗作用抑制Ca2+内流,来调节压力感受反射。 3 其他
以甲基苯丙胺为主体的苯丙氨酸类兴奋剂滥用和依赖正在迅速蔓延,严重危害人们的躯体和精神。实验发现,当与钩藤碱合用时,能降低甲基苯丙胺依赖大鼠的磷酸化环磷酸腺苷反应蛋白结合元件(p-CREB)和p-Fos基因表达[30];改善苯丙胺引起的条件性位置偏爱大鼠的脑内神经递质异常变化[31],调整氨基酸类递质的量[32],降低大鼠脑内伏核和杏仁核NMDA受体2B亚单位(NR2B)蛋白的表达[33],显著抑制苯丙胺类的依赖作用。给予内毒素血症小鼠腹腔注射钩藤碱,发现钩藤碱能降低心脏I-κBα磷酸化,抑制心脏功能障碍,提高存活率[34]。此外,钩藤碱也可以拮抗非洲爪蟾卵母细胞的NMDA受体,导致神经的抗惊厥活动[35]。钩藤碱的抑制苯丙胺依赖、提高存活率、抗惊厥作用分别与其在上述中枢神经、心血管系统的作用有相关联系,但其机制并未明了,有可能是直接或间接影响Ca2+。 4 结语
钩藤碱在心血管和中枢神经系统中表现出很好的生物活性,可以发挥镇静、解痉、利尿等作用;但目前对于钩藤碱的作用机制还有待于进一步深入研究。生物膜离子通道存在于所有细胞上,生物膜对离子通透性与生命活动息息相关,Ca2+广泛存于机体中,钩藤碱作用于钙离子通道,同时也间接影响其他离子通道,可以着重从钙拮抗和离子通道交叉影响方面研究,尽力将钩藤碱的作用机制阐述清楚,进而开发出高效低毒的新药,推动中药的发展。
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