水苏碱的药理作用及应用

背景及概述^[1][2]

水苏碱又称脯氨酸甜菜碱或 N，N-二甲基脯氨酸，相对分子质量为 179. 5，分子式为 C7H13NO2，是最简单的吡咯生物碱。水苏碱是药用植物益母草的主要活性成分之一，具有多种药理作用，且其作用超过了作为活血调经药益母草的传统功效认识，目前上市的益母草口服液、益母草颗粒、益母草膏等，均以水苏 碱作为质量控制的指标性成分。益母草始载于 《神农本草经》“茺蔚子”条下，并将其列为上品，作为传统妇科经产要药，其活血调经，广泛用于治疗原发性痛经、功能性子宫出血、产后恶露不尽等病，随着对其不断的研究开发与临床验证，明确了其在肾病、心脑血管、抗肿瘤等方面的新用途。益母草全草 生物碱 0. 11% ～ 2. 09% ，其中水苏碱为 0. 59% ～ 1. 72% ，为其主要成分，有良好的新药研究价值。

药理作用及应用^[2]

1. 对子宫的影响

水苏碱对子宫活动具有收缩 作用，既能够明显收缩离体子宫。用盐酸水苏碱 0. 12，0. 18 g·mL作用于缩宫素致痉挛 大鼠离体子宫，可明显升高收缩频率和幅度。同时流产后子宫具有减少产后出血和促进子宫修复作用，采用人工合成水苏碱 0. 009，0. 018， 0. 036 g·kg灌胃米非司酮加米索前列醇致功能性 子宫出血大鼠，可明显减少流产后子宫出血量，机制与降低模型大鼠子宫平滑肌一氧化氮( NO) 含量提高子宫平滑肌血管收缩因子内皮素( ET) 含量，从而促进子宫内膜组织的修复有关。采用盐酸水苏碱 2. 5，5，10 mg·kg灌胃米非司酮 ＲU486 致 药物性流产小鼠，结果可明显减少子宫出血量，机制与上调白细胞介素-12( IL-12) 和白细胞介素-6( IL- 6) 的蛋白表达、促进 Th1 淋巴细胞特异性转录因子 ( T-bet ) 和维甲酸受体相关孤儿受体表达、和抑制 GATA 连接蛋白( GATA-33) 和叉头蛋白 3( Foxp3) 的 mＲNA 表达有关。益母草是国民间的调经止血药，治崩漏难产，胎衣不下，血晕，血风，血痛，崩中漏下，《药性解》： 益母草，主行血养血安胎利产，治下腹成胎，理产后血胀，为经产良药。水苏碱缩宫止血，可能是益母草作用于子宫，作为妇科要药的药效物质基础之一。

2. 抗炎和抗内毒素

水苏碱具有明显的抗炎、抗内毒素作用。以水苏碱 24，12 mg·kg灌胃棉球致肉芽肿大鼠连续 7 d，结果可显著减轻肉芽 肿质量，抑制率分别为 35. 04% ，26. 55%；以水苏碱 24，12 mg·kg灌胃角叉菜胶致胸膜炎大鼠 7 d，结果可显著降低大鼠胸腔渗出液体积，降低大鼠胸腔渗出液中前列腺素 E2 (PGE2)，IL-1，肿瘤坏死因 子-α( TNF-α) 等炎症因子水平；同时，水苏碱 32，16，9 mg·kg灌胃正常小鼠连续 7d，可显著降低二甲苯致小鼠耳廓肿胀度，抑制率分别为 36. 84%，27. 63%。采用水苏碱 10 mg·kg腹腔注射细菌内毒素( LPS) 致 ICR小鼠攻毒模型，结果可使模型小鼠体重增加，明显降低肠管指数，并改善肠管病理组织损伤。

3. 对血液系统的影响

水苏碱具有保护血管内皮、抗凝血、舒张血管作用。益母草是一种常见的活 血化瘀药，《本草纲目》中称之为“血家之圣药”，用于治疗血痛，打补内损瘀血。

1）保护血管内皮细胞

采用水苏碱 1，5，10 mg·L 干预1 mg·L LPS 诱导的内皮细胞 ( EC) 损伤模型，发现水苏碱可显著抑制内皮细胞分泌血栓素 B2 ( TXB2 )。给予缺氧复氧致人脐静脉内皮细胞( HUVEC) 损伤模型水苏碱 1 × 10 ^-8，1 × 10 ^-7，1 × 10^{- 6}，1 × 10^-5mol·L，结果可逆 转内皮细胞活力和超氧化物歧化酶( SOD)，谷胱甘肽过氧化物酶( GSH-Px) 活性降低，降低乳酸盐脱氢酶( LDH) ，丙二醛( MDA) 含量和 ET-1 表达水平，使组织因子(TF) 的表达在 mＲNA 和蛋白水平被抑制。以 0.1 mmmol·L水苏碱干预 30 mmol·L葡萄糖诱导的内皮细胞 CPAE，CCL-209 衰老模型连续 48 h，结果使该内皮细胞主要停留在 G0 /G1 期，其内皮细胞保护机制与其降低多肿瘤抑制基因 p16INK4a 和组织沉默调节蛋白-1 ( SIＲT1) 的表达有关。水苏碱对血管内皮细胞的保护活性可 能是其能降低产后出血量的重要机制之一。

2）抗凝血和扩血管

水苏碱有抗凝血和抗血 小板聚集作用。采用人工合成水苏碱 0. 009，0. 018，0. 036 g·kg灌胃肾上腺素结合冰水 冷浴致寒凝气滞血瘀大鼠连续 7 d，结果可显著延长凝血酶原时间 ( PT) 和活化部分凝血活酶时间 ( APTT)，同时明显降低 TXB2 水平而升高 6-酮-前列腺素 F1α ( 6-Keto-PGF1α ) 与 TXB2 比值。

4. 对肾脏的影响

水苏碱具有利尿、保护肾脏作用。《本草求真》记载益母草消水行血；《本草拾遗》 载其能“主浮肿下水”，宜治水淤阻的水肿，小便不利。

1）利尿 水苏碱具有利尿作用。以水苏碱 25 mg·kg灌胃正常大鼠，结果可显著增加大鼠尿量，在 2 h 内达到高峰，尿液分析发现，主要是增加 Na + 的排出量和减少 K + 的排出量，此外 Cl- 排出量也有增加。

2）保护肾脏 水苏碱具有抗肾小管上皮细胞凋亡作用。以水苏碱 93，46，23 mg·kg灌胃单侧输尿管梗阻诱导的肾间质纤维化大鼠连续 14 d，结果能明显降低模型大鼠肾小管损伤指数，减轻肾间质纤维化程度，其机制与上调大鼠肾组织内质网应激蛋白 GＲP78，GＲP94 表达有关。研究发现，水苏碱能明显降低单 侧输尿管梗阻大鼠肾小管间质损伤指数，血清肌酐和尿素氮水平，其机制与降低肾细胞介导的细胞凋 亡途径的 Caspase-12，Caspase-9 激活有关。以黄芪多糖( 400 mg·kg) 和水苏碱( 5 mg· kg  ) 联合灌胃由腺嘌呤( 200 mg·kg ) 灌胃所致的慢性肾功能衰竭大鼠模型，连续 7 周，结果黄芪多糖和水苏碱合用可明显减少模型大鼠体重降低，显著降低肾指数，降低血清肌酐和尿素氮的水平，明显降低肾组织中 Cx40 的 和 Cx45 的表达。采用盐酸水苏碱 14. 04，28. 08，42. 12 mg·L处理过氧化氢 ( H2O2 ) 所致肾小管上皮细胞 ( NＲK52E) 损伤模型 24 h，结果 14. 04 mg·L盐酸水苏碱可通过上调 Bcl-2 蛋白表达而减少肾小管上皮细胞凋亡。

5. 对心血管系统的作用

1）抗心肌缺血

以水苏碱 3，6，12 mg·kg尾静脉注射给予冠脉结扎法致急性心肌缺 血再灌注大鼠模型，结果在给药后 145 min 内均可 明显降低模型大鼠血清中 LDH，肌酸肌酶( CK) 活 性和肌钙蛋白( TcTnT)，MDA 含量，升高 SOD 活性 和 NO 水平。采用水苏碱 5，10 mg· kg灌胃皮下注射异丙肾上腺素 20 mg·kg所致急性心肌缺血小鼠连续 7 d，结果可减少心电图中 T 波异常，降低小鼠血清中 LDH 活力，减轻心肌组织病理损伤程度，但仍可见部分心肌纤维收缩、断裂。

2）保护心肌细胞

益母草水苏碱作用于去甲肾上腺素(NE) 诱导的新生大鼠心肌 细胞肥大模型，结果水苏碱明显降低心肌细胞表面积，明显减少心肌细胞蛋白含量，降低 Protein /DNA，提高心肌肥大细胞肌浆网钙摄取能力和平滑肌内质 网钙三磷酸腺苷酶( SEＲCA) 活性，明显减少胞内心钠素( ANP) 和脑钠素 ( BNP) 含量。

6. 抗肿瘤

水苏碱有抗肿瘤作用。进行水苏碱对实体肿瘤细胞的体外抗癌活性评价， 用 5 mmol·L和 10 mmol·L的水苏碱处理人类前 列腺癌细胞( PC-3 和 LNCaP) 48h，测得水苏碱对 PC-3 和 LNCaP 细胞的半数抑制浓度 ( IC50 ) 为 3 mmol·L，其对细胞活力影响与紫杉醇相当，显著抑制 PC-3 和 LNCaP 细胞系中趋化因子受体活性并呈剂量依赖性。

7. 抗氧化

水苏碱具有抗氧化作用。以水苏碱 24，12 mg·kg灌胃角叉菜胶致大鼠胸膜 炎模型，结果能显著降低模型大鼠血清中 MDA 含，提高血清 SOD 活性。研究水苏碱 5，10 mg·kg灌胃皮下注射异丙肾上腺素 20 mg· kg所致急性心肌缺血模型小鼠，连续 7 d，发现各剂量组均可显著降低小鼠血清中 MDA 含量。

8. 抗菌、抗疟原虫、灭螺

水苏碱具有抗菌、抗疟原虫、灭螺作用。研究发现水苏碱对大 肠埃希菌标准菌 NCTC 8196 和金黄色葡萄球菌标准株 NCTC 6571 的最低抑菌浓度( MIC) 均为 5 g· L，引起疟原虫 100% 致死率所需浓度为 0. 667 g· L。

9.其他

此外，有报道水苏碱具有祛痰、镇咳、松弛支气管平滑肌等作用。

安全性^[2]

盐酸水苏碱属于低毒化学物。以益母草成分盐酸水苏碱 5 000 mg· kg单次灌胃小鼠，结果给药小鼠观察期内体质量、行为活动及实验结束后的系统剖检均无明显异常变化，未见动物死亡，盐酸水苏碱的半数致死量 ( LD50 ) 或耐受量( MTD) ＞ 5 000 mg·kg。

药代动力学^[2]

水苏碱的药代动力学特点与动物种属相关。给予大鼠尾静脉注射水苏碱 10 mg·kg 1，测得其药时曲线符合二室开放模型，分布相生物半衰期为 12 min，提示水苏碱自中央室向周边室的分布较 迅速； 消除相半衰期为 101. 07 min，清除率( CLs) 为 0. 002 6 L·kg·min，提示水苏碱的排泄或代谢较 快，无明显蓄积； 中央室表观分布容积( Vc ) 为 0. 298 L·kg，表明水苏碱不易进入周边组织，不易通过血脑屏障进入中枢神经系统，在血流比较丰富的组织 如心、肺、肾、血等组织药物浓度较高；曲线下面积 ( AUC) 3 833. 45 min·mg·L；此外，静注后，肾脏中 的药物浓度较质量组织高。给予兔耳缘 静脉注射盐酸水苏碱 20 mg·kg，其药时曲线符合 二室开放模型，分布半衰期为 32. 46 min，提示水苏 碱自中央室向周边室的分布较迅速；消除半衰期为 189. 61 min，提示水苏碱的排泄或代谢较快； 此外，AUC = 1 712. 50 min·mg·L，Vc = 11. 80 L·kg， CLS = 0. 23 L·kg·min。

制备^[3]

一种水苏碱的制备方法。是通过以下技术方案予以实现的：

（1）将粉碎后的益母草粉末置于超临界流体萃取装置中，以占总萃取剂体积的4%的乙醇为夹带剂，通入CO₂，在萃取压力20～30MPa、萃取温度40～50℃、CO₂的流速为20～30L/h的 条件下进行萃取，收集萃取液；

（2）将萃取液通过截留分子量为2000～3000的超滤膜超滤和截留分子量为300的纳滤膜浓缩，操作压力为0.7～1.5MPa，真空干燥，得粗提物；

（3）采用制备型液相色谱分离纯化粗提物中的水苏碱，紫外在线监测，收集水苏碱组分；

（4）将水苏碱组分进行真空浓缩，甲醇结晶，即得水苏碱。

主要参考资料

[1] 水苏碱的药理作用研究进展

[2] 苏碱药理作用研究进展

[3] CN201610306944.0 一种水苏碱的制备方法