综述:夹竹桃科长春花属生物碱的生物学及结构综合评述

【字体: 时间:2025年03月30日 来源:Phytochemistry Reviews 7.3

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  本文全面综述了夹竹桃科(Apocynaceae)长春花属(Vinca L.)植物中的生物碱。该属植物富含单萜吲哚生物碱,分布广泛。文中总结了 202 种已鉴定的生物碱,分属 20 个结构类别,阐述其生物活性、生物合成途径等,为药物研发提供重要参考。

  ### 长春花属植物概述
长春花属(Vinca L.)隶属夹竹桃科(Apocynaceae),包含 7 个物种,广泛分布于欧洲、西北非洲和西南亚洲。该属植物多为多年生半灌木,具有匍匐茎,叶腋生、单叶,花呈管状且具五瓣,果实为蒴果。其中,长春花(Vinca minor L.)和蔓长春花(Vinca major L.)是研究较为深入的两个物种。长春花植株矮小,高度在 15 - 20 厘米,其药用部位为开花前采集的干燥茎,历史上常用于治疗高血压、糖尿病等多种疾病,但因含有有毒生物碱,被视为有毒植物。蔓长春花植株相对较高,可达 60 厘米,在民间医学中用于治疗出血、痔疮等,不过在部分地区因其蔓延迅速,被认定为入侵物种。此外,还有其他几种长春花属植物,如直立长春花(Vinca erecta Regel et Schmalh.)、小花长春花(Vinca difformis Pourr.)等,它们在形态特征、地理分布和传统用途上各有差异。

长春花属植物的化学成分


长春花属植物的主要活性次生代谢产物为单萜吲哚生物碱,此外还含有黄酮苷和单宁等。这些生物碱的生物合成起始于色氨酸(tryptophan),色氨酸经脱羧生成色胺(tryptamine),与裂环马钱子苷(secologanin)经酶促反应生成异胡豆苷(strictosidine),这是所有单萜吲哚生物碱的前体。之后,异胡豆苷经一系列复杂反应,生成多种不同结构类型的生物碱,根据碳骨架排列的多样性,可分为阿朴啡型(aspidosperma)、柯楠因型(corynanthe)、伊波加因型(iboga)、士的宁型(strychnos)和育亨宾型(yohimbe)等。
不同种类的长春花属植物所含生物碱有所不同。例如,长春花主要含有依波胺型(eburnamine-type)生物碱,其中长春胺(vincamine)能调节脑血液循环和神经元稳态;蔓长春花则含有多种类型的生物碱,在一些研究中,其提取物展现出了抗胆碱酯酶和抗氧化活性。

长春花属生物碱的结构类型及生物活性


  1. 阿吗灵型(Ajmalicine type):属于柯楠因类生物碱,具有特定的五环吲哚 [2,3 - a] 吡喃 [3,4 - g] 喹嗪环系统。阿吗灵(ajmalicine)是该类型的重要生物碱,历史上曾作为降压药使用,如今因新药出现而逐渐被替代。它具有神经保护作用,能抑制单胺氧化酶 B(MAO - B)和 β - 分泌酶 1(BACE1),还能诱导肿瘤细胞凋亡,但对某些癌细胞系无活性。
  2. 阿马林型(Ajmalane type):具有乙烯桥连的吲哚喹嗪核心结构,属于 3H - 吲哚类。这类生物碱多存在于蔓长春花中,部分在其他物种也有发现。一些阿马林型生物碱,如文卡马林(vincamajine)和文诺林(vinorine),展现出了抗心律失常、调节神经生长因子(NGF)和细胞外信号调节激酶(ERK)等生物活性,不过对多种癌细胞系的细胞毒性不明显。
  3. 阿枯米灵型(Akuammilane type):以单亚甲基桥连接的吲哚喹嗪骨架为特征,部分结构变体含有醚桥。该类型生物碱存在于 4 种长春花属植物中。例如,匹克立宁(picrinine)具有多种生物活性,包括平喘、镇咳、抗炎和抗菌等;假阿枯米定(pseudoakuammigine)能刺激中枢神经系统(CNS),但高剂量时作用相反,还具有抗炎、镇痛等效果,不过其在不同实验中的结果存在差异。
  4. 阿普里辛型(Aspidofractinine type):可看作阿朴啡型生物碱的一个亚组,除阿朴啡骨架外,还具有连接 C2 和 C5 的乙烯桥。该类型生物碱在部分长春花属植物中被发现。其中,柯普桑酮(kopsanone)对某些癌细胞系有显著的生长抑制作用,还能抑制 MAO - A;柯普西宁(kopsinine)具有多种生物活性,如影响呼吸、刺激中枢神经系统、保护肝脏等,但对不同细胞系的活性表现不同。
  5. 阿朴啡啶型(Aspidospermidine type):具有吲哚并 [8,1 - cd] 咔唑五环骨架,是长春花属中数量最多的一类吲哚生物碱。该类型在长春花中分布广泛,其他物种也有不少代表。如阿朴啡啶((+)-Aspidospermidine)对丁酰胆碱酯酶(hBuChE)有轻微抑制活性;塔柏森宁(tabersonine)具有显著的细胞毒性,对多种肿瘤细胞系有效,还在治疗阿尔茨海默病、抗炎、抗动脉粥样硬化等方面展现出潜力。
  6. 依波胺型(Eburnamenine type):是阿朴啡类生物碱中最知名的亚型,主要存在于长春花中。长春胺(vincamine)是该类型的代表生物碱,其半合成衍生物长春西汀(vinpocetine)用于治疗脑血管疾病。长春胺具有多种生物活性,如抗肿瘤、神经保护、改善葡萄糖代谢、降低血压等,在多个疾病治疗领域展现出潜力。
  7. 双吲哚型(bis - Indole type):在长春花属中仅发现一种二聚双吲哚生物碱 —— 长春鲁宾(vincarubine),其由修饰的 1 - 去甲长春奎宁和 16 - 甲氧基米诺长春碱组成,对 P - 388 白血病细胞系具有细胞毒性,且无致突变性。
  8. 吲哚并吡啶并萘啶型(Indolo - pyrido - naphthyridine type):该结构类型的生物碱仅在蔓长春花中被报道,包括安古斯汀(angustidin)、19 - o - 甲基安古斯托林(19 - o - methylangustolin)等。这些生物碱在细胞毒性、抗炎、抑制胆碱酯酶等方面表现出不同的活性,部分还对某些癌症细胞系有一定作用。
  9. 马瓦库烷型(Mavacurane type):属于柯楠因类的一个独特亚组,以 N1 和 C16 原子之间的键为特征,包含表普莱奥卡品碱(epipleiocarpamine)的 N - 氧化物和维诺辛(vinoxine)等。目前关于这两种生物碱的生物活性数据较少。
  10. 羟吲哚型(Oxindole type):基于羟基吲哚衍生物,具有螺 [吡咯烷 - 7,7 - 羟吲哚] 杂环系统。该结构类型在多种长春花属植物中被发现,但小花长春花除外。部分羟吲哚型生物碱展现出了细胞毒性、抗氧化、调节血压等生物活性,但不同生物碱的活性表现各异。
  11. 奎布拉查明型(Quebrachamine type):部分作者将其归类于阿朴啡型,其特征是具有甲氧基氮杂环十一烯并 [5,4 - b] 吲哚结构。该类型生物碱多在长春花中发现,少数在直立长春花中存在。其中,5α - 奎布拉查明(5α - Quebrachamine)对多种癌细胞系无细胞毒性,而文卡米诺雷宁(vincaminoreine)和文卡米诺林(vincaminorine)对白血病细胞系有细胞毒性。
  12. 萨杷晋型(Sarpagine type):与阿枯米灵型类似,具有吲哚喹嗪核心和亚甲基桥,属于柯楠因类。多数萨杷晋型生物碱在蔓长春花、直立长春花和小花长春花中被发现。例如,阿枯米定(akuammidine)对 μ - 阿片受体有偏好性结合,还具有抗疟、抗炎、细胞毒性等多种生物活性;10 - 甲氧基维洛西明(10 - methoxyvellosimine)对某些癌细胞系有中度细胞毒性。
  13. 士的宁型(Strychnine type):长春花属虽不含士的宁,但含有结构相似的生物碱。该类型主要存在于长春花中,未在小花长春花中发现。如阿枯米辛(akuammicine)对 A - 549 肺癌细胞系有中度毒性,还能改善葡萄糖利用、作用于阿片受体;图波台酒(tubotaiwine)具有多种生物活性,包括抗菌、抗疟、舒张血管、镇痛等,但对某些癌细胞系无活性。
  14. 长春烷型(Vincorane type):具有吡咯并 [1,3 - ab] 氮杂卓的碳骨架排列,仅在长春花中发现。其中,去甲氧基阿尔斯通酰胺(demethoxyalstonamide)和长春宁(vincorine)对 hBuChE 有不同程度的抑制活性,而 1 - 去甲长春可林(1 - norvincorine)和长春可啶(vincoridine)的生物活性尚未研究。
  15. 育亨宾型(Yohimbine type):包括利血平(reserpine)和一些新发现的生物碱。利血平曾是常用的降压药,因副作用被停用,但如今在治疗顽固性高血压方面重新受到关注。它还在治疗神经精神疾病、调节代谢综合征等方面有潜在作用。新发现的长春大碱(vinmajorines)对某些癌细胞系有中度细胞毒性。
  16. 未分类吲哚型(Unclassified indole types):包含一些无法归类的吲哚生物碱,如在小花长春花中发现的迪福莱门宁(difforlemenine)和贾迪芬(jadiffine),以及在蔓长春花中发现的兰西奥米宁(lanceomigine)等。部分此类生物碱展现出了抑制胆碱酯酶等生物活性。
  17. 吡啶型非吲哚生物碱(Non - indole alkaloids of pyridine type):仅在蔓长春花中发现,包括维诺特平(venoterpine)和长春吡吡啶 A - C(vinmajpyridines A - C)等。这些生物碱在抗氧化、抗 α - 葡萄糖苷酶、抗乙酰胆碱酯酶和细胞毒性等方面表现不明显。
  18. 喹啉型非吲哚生物碱(Non - indole alkaloids of quinoline type):在蔓长春花和直立长春花中存在,如拉齐明(rhazimine)和四氢美洛西定(tetrahydromeloscine)等。拉齐明能选择性抑制人类血小板聚集,对治疗过敏和炎症性疾病有潜在疗效;斯 kimmiamine 对非小细胞肺癌细胞生长有抑制作用,还能诱导多种癌细胞凋亡,具有抗菌和神经保护等活性。
  19. 拉齐尼拉明型非吲哚生物碱(Non - indole alkaloids of rhazinilame type):仅有一种化合物拉齐尼拉明(rhazinilam),属于阿朴啡类,在蔓长春花中发现。它具有纺锤体毒性,能抑制微管解聚,对多种癌细胞系有显著细胞毒性,还具有免疫抑制活性。
  20. 生物碱糖苷(Alkaloidal glycosides):长春花属植物含有一些糖苷生物碱,如在蔓长春花中的吲哚 5β - 羧基长春糖苷(indole 5β - carboxyvincoside)和严格酰胺(strictosamide),以及在长春花中的嘧啶糖苷(vicine)。严格酰胺具有抗疟和抗病毒活性,但对多种癌细胞系无细胞毒性;嘧啶糖苷在动物饲料中具有抗营养作用,同时具有杀菌和抗炎活性。

长春花属植物的其他成分


除生物碱外,长春花属植物还含有其他成分。在脂肪酸组成方面,长春花和直立长春花地上部分的脂肪酸种类相似,主要为硬脂酸、亚油酸和油酸。蔓长春花的酚类含量最高,直立长春花还含有黄酮类化合物如槲皮素和芦丁,以及环醇 dambonitol。此外,对长春花的矿物质分析表明,其含有大量的主要元素(Ca、Mg 和 Na)和次要元素(Fe 和 Mn),而有毒元素(Cd、Cu、Ni、Pb)的浓度低于检测限。

讨论与结论


长春花属植物的吲哚生物碱具有丰富的化学多样性和潜在的药理应用价值。目前已发现 202 种不同结构类型的生物碱,其中吲哚生物碱占多数。这些生物碱在治疗神经系统疾病、癌症、炎症等方面展现出了多种生物活性。例如,长春胺作为一种促智药物,在治疗神经系统疾病方面具有重要意义;许多生物碱对癌细胞系具有细胞毒性,为抗癌药物的研发提供了潜在的先导化合物。
然而,研究过程中也面临一些挑战。在结构鉴定方面,由于吲哚生物碱结构复杂,含有多个稠环和手性中心,分离和表征需要先进的技术手段,且部分历史数据可能存在不准确之处,需要进一步验证。在生物活性研究中,不同实验结果存在差异,可能是由于实验条件、细胞系状态等因素导致,这凸显了标准化实验协议和综合荟萃分析的重要性。此外,从天然来源获取这些化合物的产量较低,限制了其大规模应用,合成生物学和代谢工程为解决这一问题提供了新的思路。
尽管存在挑战,但长春花属植物仍具有巨大的研究潜力。通过运用先进的分析技术,对未充分研究的物种进行深入探索,有望发现更多具有生物活性的生物碱。同时,研究生态因素对生物碱生产的影响,以及利用合成生物学技术优化生物碱的生产,将为新药研发和药物治疗提供更广阔的前景。未来,对长春花属生物碱的进一步研究,有望推动药物开发领域的发展,为人类健康带来更多福祉。
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