加兰他敏治疗AD的作用机制及剂型研究

加兰他敏治疗AD的作用机制及剂型研究摘要：加兰他敏是石蒜科植物鳞茎中主要成分之一，具有乙酰胆碱酯酶抑制及神经元烟碱受体构象调节双重活性，近年来因其在治疗小儿麻痹后遗症、老年痴呆等方面效果显著成为研究热点。该文对石蒜属植物中加兰他敏的结构、作用靶点及其结合方式、临床试验结果等方面的研究进行了综述，并在此基础上提出了对结构修饰的想法和思路。关键词：加兰他敏；AD；作用机理；剂型研究。加兰他敏是是从石蒜属植物中提取的一种菲啶类生物碱，为具有双重作用机制的第2代可逆性乙酰胆碱酯酶抑制剂,易透过血脑屏障分布于额、颞等与学习记忆相关的区域，且口服生物利用度高，耐受性好，无肝毒性，已在欧洲注册用于治疗AD[1]。，加兰他敏植物来源有石蒜科植物紫花石蒜(LycorissquamigeraMaxim)，红花石蒜(L.radiateHerb.)，夏雪片莲(LeucojumaestivumL.)的叶等，也能用化学方法全合成。阿尔茨海默病(Alzheimer'disease,AD)是一种在老年期发生的以进行性痴呆为主要特征的神经元退行性疾病。其主要临床表现为进行性认知功能障碍和记忆力衰退,性格和行为改变,判断力下降,社交障碍,生活自理能力丧失,最终死亡,是继心血管疾病、癌症和中风之后的第四大杀手,严重危害着老年人的身体健康和生活质量[2]。加兰他敏在治疗小儿麻痹后遗症、老年痴呆等方面效果显著成为研究热点。1加兰他敏的结构及其特点加兰他敏（Galanthamine）为具有3个光学活性碳原子的四环叔胺型生物碱[3]，包括（+）-和（-）-加兰他敏2种对映异构体，通常（-）-加兰他敏用于AD的治疗。在其结构中有一季碳原子，而该原子也是加兰他敏合成的关键所在。加兰他敏结构式：由其结构得知加兰他敏由四个环系稠和而成，一个苯环、一个二氢呋喃环、一个环己烯和一个含氮七元环[4]。它的中文名称是加兰他敏；英文名称是Galanthaminebase；化学名是11-甲基-3-甲氧基-4a,5,9,10,11,12-六氢-6H-苯并呋喃[3a,3,2-ef][2]苯并氮杂卓-6-醇；又名尼瓦林，强肌宁，雪花胺，雪花莲胺碱。2加兰他敏所属类型及其来源加兰他敏是源于石蒜属植物中的一种菲啶类生物碱，加兰他敏植物来源有石蒜科植物紫花石蒜(LycorissquamigeraMaxim)，红花石蒜(L.radiateHerb.)，夏雪片莲(LeucojumaestivumL.)的叶等，也能用化学方法全合成。加兰他敏是1952年由前苏联学者Пpocкуpиииа和Якoвлева首先从Galanthusworonowii中分离发现的。其提取通常采用溶剂的抽提方法，常用的溶剂有低级醇类、酸水，抽提液浓缩后即得到含加兰他敏的浸膏，利用其盐溶于水且与浸膏中其他各生物碱之间碱性的差异，在不同的pH值条件下进行分离可得到加兰他敏。国外专利报道，将石蒜粉末与碱性粉末混合，用二氯乙烷等溶剂浸泡数小时，再用硫酸溶液萃取、分离、纯化后，可得到药用纯度的加兰他敏碱。傅和亮等[5]采用微波萃取技术，先将石蒜物料置于微波炉内进行微波辐照，然后用醇提取，结果表明，不仅提取率高于有机溶剂回流提取法3倍左右，而且工艺简单，提取周期短，并且避免了使用大量有机溶剂，具有原料省、能耗低、合工业化生产等特点。采用水浸酸性白土吸附法[6]提取石蒜中加兰他敏，再经解吸、分离等步骤，得到含加兰他敏的提取液。此法相对于乙醇提取法，得率低0.002%，但可节省大量乙醇，并便于分离。高分子树脂分离纯化加兰他敏具有易再生、选择性好、洗脱剂毒性小、操作方便等优点，很可能成为今后的研究热点并具有应用前景[7]。另有报道，采用逆流色谱技术从石蒜粗提物中分离制备加兰他敏碱，纯度可达98%以上。从加兰他敏的化学结构上分析,加兰他敏主要含有一个类似二苯并呋喃三环骨架及一个七元氮杂环,存在4a,6,8a三个手性中心,其全合成的难点主要在于:(1)类似二苯并呋喃三环骨架结构的构建,特别是8a位四价季碳手性中心的构建;(2)A环6位手性烯醇羟基的引入.为解决这些问题,人们提出了多种合成策略,如分子内酚氧化缩合法、分子内Heck反应法、半呐醇重排法等[8]。3加兰他敏的作用靶点及结合方式目前关于加兰他敏作用机制的研究主要集中在其对认知功能的改善，包括胆碱能神经传导激活、神经元保护等假说。研究提示，加兰他敏通过改善听觉开启从而提高改善精神分裂症患者的认知功能。此外，加兰他敏可促进离体培养的大鼠皮质细胞的增殖，这不仅证实了加兰他敏的神经元保护作用，而且为其机制研究提供了新的作用靶点。从作用靶点角度考虑，加兰他敏具有抑制胆碱酯酶活性和调节烟碱乙酰胆碱受体(nAChR)活性的双重作用。新近研究发现，该药还可作用于钾离子通道，具有抑制后超极化、干预代谢等功能；抑制胆碱酯酶活性和调节nAChR活性[2]。加兰他敏为高效的中枢胆碱酯酶抑制剂，对nAChR具有变构激活效应。新近研究发现，加兰他敏激活nAChR后，除激活胆碱能神经传导，还可激活MAPK、P13K等细胞信号转导通路，发挥抗炎功效。3.1提高脑内乙酰胆碱(ACh)的浓度乙酰胆碱与大脑的学习和记忆有关,它主要由乙酰胆碱酯酶(AChE)水解代谢。发生AD时,大脑基底前脑区神经元丢失,造成ACh的合成、储存、释放减少,从而导致以记忆和识别功能障碍为主的多种临床表现。加兰他敏是可逆的AChE抑制剂,选择性高且具竞争性,它在神经突触间隙与ACh竞争同AChE的结合,阻断此酶对ACh的降解,从而起到疗效。另外,它还具有烟碱样乙酰胆碱受体(nic-otinicacetylcholinerecepto,rnAChR)的变构调节作用。nAChR主要位于毒蕈碱样胆碱受体的突触前结构上,可促使胆碱能末梢释放ACh,对维持胆碱能神经元生存和功能具有重要作用,研究发现AD脑皮层nAChR明显减少。加兰他敏通过结合在nAChR的变构活性位点上,以加大乙酰胆碱信号的传递[2]。3.2钾离子通道阻断作用Ales等经实验发现，加兰他敏和蜂毒明加肽相似，通过对Ca2+激活的K通道进行阻断，从而增加牛肾上腺髓质细胞群分泌邻苯二酚胺，增加神经递质的释放，但不呈浓度依赖性。Zhang等将稳定表达电压门控型钾离子通道Kv2.1和Kv1.5的日EK293细胞作为研究对象，采用膜片钳技术测定Kv2.1和Kv1.5的电流，结果，加兰他敏浓度依赖性抑制Kv2.1通道的电流，IC50为5.6μmol/L,而Kv1.5对加兰他敏不敏感。Caricati-Neto等发现，加兰他敏使由电刺激鼠输卵管引起的嘌呤能颤搐收缩振幅增强，并呈浓度依赖性。这种颤搐现象的产生，除因加兰他敏抑制乙酰胆碱酯酶外，还因阻断了钙激活型钾通道，激活神经末梢的N受体。这一研究证明了加兰他敏能增加AD患者的认知和行为能力。3.3多巴胺受体精神分裂症的阴性症状可能与前额皮质多巴胺能神经传导有关，Schilstrom等测得加兰他敏低浓度即可增加被盖腹侧区多巴胺能神经元的激活率和簇状激活，推测加兰他敏通过增强nAChR来增加多巴胺能神经元活性。Wang等观察到利哌酮(risperidone)和加兰他敏联合治疗苯环利啶(pheneyclidine)导致的小鼠视觉空间的学习和记忆能力的损害，具有协同作用。但是给予多巴胺D1受体拮抗剂和烟碱乙酰胆碱受体拈抗剂如美加明(mecam—ine)后可阻断该作用，而用毒蕈碱胆碱能受体拮抗剂如东莨菪碱(scopolamine)来代替美加明，却没有效果，这暗示利哌酮和加兰他敏主要通过增加烟碱乙酰胆碱受体活性从而增加多巴胺D1受体介导的神经传递的增加[7]。3.4神经元保护加兰他敏抑制B淀粉样蛋白(AB)的神经毒性AB的沉积可能引起神经元和突触功能的破坏,并导致神经元变性。采用加兰他敏对Tg2576转基因鼠进行干预研究显示,加兰他敏并未影响脑内AB的水平,但能使突触囊泡蛋白水平升高2倍,提示加兰他敏可能通过干预AB和A7nAChR的相互作用,发挥神经营养效应。另外，AB可加剧谷氨酸盐对神经元的毒性作用,加兰他敏可对抗这种神经毒性。利用抗体FK1选择性阻断加兰他敏在nAChR的变构效应结合位点,可明显降低加兰他敏的保护作用,并抑制钙离子依赖性磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)的效应分子和Akt的磷酸化,提示加兰他敏具有神经保护作用,且其作用在某种程度上是由A7nAChR-PI3K通路介导,并与其作为nAChR的变构增强配体相关[9]。3.5干预淀粉样前体蛋白(APP)的代谢过程有学者提出，加兰他敏可干预淀粉样前体蛋白(APP)的表达和（或）代谢过程。Lenzken等通过测定分化的SH—SY5Y神经母瘤细胞分泌到基质中的分泌型淀粉样前体蛋白a(sAPPa)，评价加兰他敏对APP代谢的急性效应，结果显示，经加兰他敏处理后SH，SY5Y释放到基质中的sAPPa增加了3倍，并且仅nAChR拮抗剂能降低sAPPa释放，提示该效应是由nAChR拮抗剂特异性所介导的。4加兰他敏剂型研究由于加兰他敏的溶解性较差，故通常将其制成氢溴酸盐，以增加其溶解性，已研究的剂型有口服液、注射液、普通片、缓释片、分散片、胶囊剂、乳膏剂等。加兰他敏的传统的给药途径有口服和注射给药，为了降低口服给药所带来的胃肠道副反应如恶心、呕吐等，进行了加兰他敏的经皮给药研究。Alexis等研究了加兰他敏的经鼻给药系统。随后考察了加兰他敏乳酸盐体外透皮吸收特征，发现乳酸盐的渗透性比氢溴酸盐要好，但随着给药剂量增加则出现饱和现象，提示该透皮过程可能是易化扩散或主动转运[10]。大鼠体内试验表明，给药剂量相同的情况下，经鼻给药和口服给药相比经鼻给药的副反应也小得多。经鼻给药效率高、副作用小。加兰他敏的高效给药剂型要进一步研究。5结语加兰他敏在医药工业的应用具有广阔的前景，因此从加兰他敏的最佳提取与分离纯化工艺、加兰他敏作用靶点及其结合方式与分子结构修饰等方面进行系统研究与开发，对AD等疾病的治疗起着推进作用。参考文献：[1]张静娇，钟晓明.天然药物治疗老年性痴呆症的研究进展[J]辽宁中医药大学报,2009,11(1):47[2]朱奇,李振涛,纪宇,李爱秀.加兰他敏治疗阿尔茨海默病作用机制的研究进展[J].天津药学，2005,17(3)：38-40.[3]中华人民共和国国家药典委员会.中华人民共和国药典二部[M].北京：化学工业出版社，2005：446.[4]药物化学，人民卫生出版社，1978年8月，509.[5]傅和亮，匡卫文，王晓岩，等.从天然植物中提取石蒜科生物碱的工艺[P].中国专利：1583749A，2005.[6]李霞，熊远福，蒋利华等.一步法提取石蒜中加兰他敏和石蒜碱[J].化工进展，2008，27（6）：904-907.[7]李霞,，熊海蓉等.石蒜属植物中加兰他敏的研究进展[J].中国酿造,2012,31(3):1-2[8]房雷.加兰他敏全合成研究进展.有机化学，2011年第31卷第3期,286～296.[9]张艳李倩倩赵兴鹃.加兰他敏治疗阿尔茨海默病的作用机制[J].中国神经免疫学和神经病学杂志,2011,18(3):220-223[10]王聪.加兰他敏治疗阿尔茨海默症的研究进展.药学与临床研究,2008，16(1):45-46.