辣椒碱的提取方法及药理作用-UniversityofMacau

辣椒碱的药理作用研究进展 党元野,陈修平, 张庆文, 王一涛* (澳门大学中华医药研究院,澳门) 摘要目的: 综述辣椒碱的主要药理作用。方法: 查阅近年来国内外杂志中发表的关于辣椒碱的文献,对辣椒碱的主要药理作用及其可能的作用机制进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 。结果: 辣椒碱具有消炎镇痛、心血管保护、抗癌以及消化系统保护等药理作用。结论:辣椒碱的药理作用比较广泛,是一个有发展潜力的小分子实体,在新药开发方面具有更加深入研究和探索的价值。 关键词辣椒碱;镇痛消炎;心血管保护;抗癌;消化系统保护 Recent advances in pharmacological effect of capsaicin Dang Yuanye, Chen Xiuping, Zhang Qingwen, Wang Yitao* (Institute of Chinese Medical Sciences, University of Macau, Macau) Objective: To review the main pharmacological effects of capsaicin Methods: Literatures related to the pharmacological effects of capsaicin and the plausible mechanisms were collected, classified and summarized. Results:Capsaicin is a multiple functional natural product and exhibits many pharmacological effects, such as analgesic anti-inflammatory, cardiovascular protection, anticancer and digestive system protection. Conclusion: Capsaicin is a promising small chemical entity, which might be a potent drug in future though further studies needed to systematically evaluate its action and mechanisms. Keywords capsaicin; analgesic anti-inflammatory; cardiovascular protection; anticancer; protection of the digestive system 辣椒是我们非常熟悉的一种食物,为茄科植物辣椒的果实。辣椒由明朝时引 进我国,《药性考》称其“温中散寒,除风发汗去冷癖,行痰逐湿”,用于治疗胃病、风湿病、神经痛等。辣椒碱(Capsaicin),又称辣椒素,是辣椒中的主要呈辣物质,是一种极度辣的香草酰胺类生物碱, 主要存在于果实的胎座组织及果皮和籽中。辣椒碱在果实中的含量极不均匀,胎座中含量最高,果肉次之,种子中含量最低[1]。高纯度的辣椒碱为白色片状或针状结晶或白色粉末,其分子式为C18H27NO3(图1)。 现代研究表明,辣椒碱药理作用广泛,具有镇痛、抗炎、抗氧化和抗癌等多种作用。随着辣椒碱提取纯化技术的提高和应用的日益广泛,对辣椒碱的开发和应用已成为国际上的研究热点。本文查阅近年来关于辣椒碱的研究文献,对其药理学作用做一综述。 1. 镇痛消炎作用 人和动物内服或局部使用辣椒碱都显示对伤害性热刺激和化学品刺激所引起的疼痛有明显的失敏作用。当神经纤维受到伤害时,辣椒碱起初作用,使伤害性神经元因敏感作用而呈现痛觉现象。然而,继续应用则导致伤害性神经元的脱敏作用而有止痛消炎的效果[2]。最近辣椒素受体(Transient receptor potential vanilloid,TPRV1)逐渐成为研究辣椒碱调节疼痛分子机理的主角,它是一类表达在感觉神经末梢上的受体,同时也是一个配体门控的非选择性阳离子通道, 属于瞬时感受器电位通道(transient receptor potential channe1, TRP channel) 家族,作为小直径的初级传入神经元,能被多方面激活,如质子,脂源性神经受体和炎症介质直接激活或调节TRPV1,TRPV1介导的Ca2+流触发释放神经肽和神经递质,这些都承担着疼痛的传播[3-5]。最近有报道称辣椒碱与初级传入神经元末梢和胞膜上的TPRV1结合[6],选择性激活小感觉性神经元并启动一些复杂的联级反应,其包括开启瞬时受体电位活动通道,清除P物质,神经元激发和释放前炎症中介因子以及受体的去敏感化。 关于辣椒碱镇痛作用的深入分子机制也不断被人们所发现,有报道称将辣椒碱注射到小鼠的足底皮肤或者牙髓中将会诱导皮肤的初级感觉神经,背根神经节细胞,甚至包括脊髓的次级神经元的ERK1/2磷酸化[7, 8]。而Donnerer等[9]先用辣椒碱处理小鼠激活ERK1/2磷酸化紧接着用神经激肽-1(neurokinin 1,NK1) 和NK2受体的选择性拮抗剂SR140333和SR48968处理小鼠,发现能抑制辣椒碱激活 ERK1/2磷酸化的能力,由此辣椒碱激活神经元ERK1/2磷酸化与TRPV1,NK1 和NK2通道有关。谷氨酸盐( Glu)是中枢神经系统的主要兴奋性神经递质,在疼痛传递上有着重要的作用,电刺激坐骨神经或有害热刺激(50 ℃)将造成皮下灌流谷氨酸水平增加[10]。Jin等[11]将辣椒碱注射到大鼠后肢脚背,皮下灌流检测谷氨酸盐释放水平有显著性的升高,该效果在TRPV1竞争性拮抗剂capsazepine预处理后将得到抑制,共同加入离子型谷氨酸盐受体(iGluRs:NMDA/AMPA receptors)及组Ⅰ代谢型谷氨酸盐受体(mGluR)的拮抗剂,其效果也得到抑制,所以离子型谷氨酸盐受体(iGluRs:NMDA/AMPA receptors),组Ⅰ代谢型谷氨酸盐受体(mGluR)及TRPV1在辣椒碱对疼痛的调节中起着重要的作用。 2. 心血管保护作用 心血管疾病如冠心病、心肌梗死、动脉粥样硬化等是威胁人类的健康主要慢性疾病,研究表明,辣椒碱具有显著的心血管保护作用。 早在十多年前就有关于辣椒碱抑制血小板聚集的作用的报道[12, 13],以往的研究认为,辣椒碱抑制血小板聚集并不是通过特定受体血小板[12, 14],而是插入到血小板的细胞膜,改变了细胞膜的流动性和/或离子渗透[15]。然而,最近的研究发现,TRPV1担当着辣椒碱在感觉神经元和其他非神经细胞的活动,并且也存在于人类血小板上[16]。辣椒碱能诱导血小板细胞内的Ca2+流升高及Ca2+的释放从而诱导血小板活化,并且该现象能被TRPV1拮抗剂5′-iodo-resiniferatoxin 和AMG 9810所抑制,而TRPV1也被证明有助于ADP和凝血酶诱导血小板活化的作用[17],Adams等[18]近期在体外实验中进一步验证了关于辣椒碱能够抑制血液凝固与血小板聚集并且抑制凝血因子VIII:C和IX的活性。 最近关于辣椒碱的降血压作用也有报道,辣椒碱与大豆胚芽异黄酮共同给药能有效的降低高血压。Harada等[19]选取42位脱发志愿者,29位血压正常的志愿者和13位高血压的志愿者服用辣椒碱与大豆胚芽异黄酮。在血压正常的志愿者中无论是收缩还是舒张血压都没有改变,与前者不同,在高血压志愿者中收缩和舒张血压明显降低,正常血压和高血压志愿者的血清中的类胰岛素生长因子(insulin- like growth factors,IGF-I)都有显著增加,IGF-I 能降低动脉血压[20, 21],因此,辣椒碱与异黄酮共同作用通过升高血清中的IGF-I并能针对性的降低高血压病人的血压。 氧化性低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein, ox-LDL)被认为是发生动脉粥样硬化的主要诱因[22, 23]。Ahuja等发现,辣椒碱通过降低血浆中的ox-LDL 来降低动脉粥样硬化的发生率[24]。Kempaiah等[25]分别通过铜、亚铁离子诱导体内体外低密度脂蛋白氧化发现,经辣椒碱处理后,硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid, TBARS)生成明显减少,TBARS是常常用于衡量动脉粥样化形成低密度脂蛋白的指标[26, 27]。在整体动物水平,辣椒碱能明显降低高脂饮食诱导的高血胆固醇小鼠血浆TBARS,同时ox-LDL也会降低,并回到正常水平。 最新发现辣椒碱在艾滋病治疗中具有保护病人心血管的作用[28],在艾滋病治疗中,抑制HIV蛋白酶的活性是一个主要治疗手段。HIV蛋白酶抑制剂在1996年开始应用,并且能使得艾滋病患者的免疫功能延长十年之久,相应的降低了艾滋病患者的死亡率[29]。然而,HIV蛋白酶抑制剂在抑制HIV蛋白酶活性的同时也存在一个棘手的副作用即增加心脑血管疾病的风险,如利托那韦,一种强效的蛋白酶抑制剂药物,却有着诱导及加强动脉粥样硬化的作用等。Dhadwal等[30]发现,辣椒碱能通过抑制利托那韦诱导的猪肺动脉的氧化损伤从而降低了其动脉粥样硬化的危害。所以HIV蛋白酶抑制剂在对抗HIV上有显著的疗效,而其诱导心脑血管疾病的副作用能通过辣椒碱的作用得到缓解,所以辣椒碱在艾滋病临床治疗上有重要的辅助作用。 辣椒碱能使聚集的血小板活化,降低血压,降低ox-LDL含量等诸多功能必将在心血管疾病的治疗中起到十分重要的作用。 3. 抗癌作用 随着对辣椒碱药理作用的不断深入,其抗癌作用也逐渐被人们所关注。最近有研究发现,辣椒碱通过抑制癌细胞的增殖和迁移, 诱导癌细胞凋亡来发挥抗癌的效果。辣椒碱在对抗肺癌、大肠癌、乳腺癌、髓系白血病细胞等上有抑制其增殖及诱导其凋亡的作用,在对抗黑色素瘤细胞上有抑制其迁移的效果。 环境中的很多有害因子能诱发肺癌,特别是遗传毒性化合物如多环芳烃具有很高的致癌性。Anandakumar等[31]研究组用多环芳烃类的致癌物苯并芘诱导瑞士白化小鼠肺癌发生,并激活第一阶段生物转化酶(还原型辅酶II-细胞色素还原酶P450,还原型辅酶II-细胞色素还原酶b5,环氧化物酶),抑制第二阶段酶(谷胱甘肽- S -转移酶,磷酸葡萄糖醛酸转移酶和DT脱氢酶)及血清肿瘤标志因子。 但当以10 mg/kg剂量辣椒碱处理被诱导的小鼠后,第一阶段生物转化酶将重新被失活,恢复第二阶段生物转化酶的活性并将血清肿瘤标志因子重新恢复到正常水平,由此可以看出辣椒碱在一定程度上能够起到抗肺癌的作用。 辣椒碱抗癌的分子机制主要是通过作用癌细胞线粒体并诱发凋亡来起到抗癌的作用,Kuramori等[32]通过人类髓系白血病细胞作为研究材料发现辣椒碱能与位于线粒体内膜的蛋白抑制素2也称抗增殖蛋白2(PHB)结合,并诱导其转移到细胞核调控一些基因的转录表达如RB, p53和雄性激素受体来调剂细胞的凋亡。PHB通常与线粒体的形态及细胞凋亡有直接关系,所以说辣椒碱的抗癌分子机制是通过线粒体及其上的抗增殖蛋白2的作用诱导癌细胞凋亡来起到抗癌的作用。 Yang等[33]在大肠癌的研究中发现,辣椒碱能降低大肠癌细胞系中的Colo320DM和LoVo cells的细胞活性,并呈明显的剂量依赖性。通过进一步发现,经过辣椒碱处理后,大肠癌细胞的形态发生了变化,DNA片段化,含量降低,诱导产生磷脂易位,这些都标志着癌细胞凋亡的产生。研究者们发现,辣椒碱诱导的大肠癌细胞凋亡与活性氧(reactive oxygen species, ROS)的生成,线粒体的跨膜运输的能力被阻断有着直接的联系,并且辣椒碱处理后的大肠癌细胞,能明显提高癌细胞中Caspase-3的活性,而后者作为主要的凋亡执行酶诱导细胞凋亡的产生,从而降低与减少癌细胞的功能及数目来达到抗大肠癌的作用。 此外,也有研究表明,辣椒碱的抗癌作用机理可不通过caspase途径。Chou 等[34]在乳腺癌细胞系MCF-7细胞中发现,辣椒碱能剂量依赖性的诱导细胞凋亡来抑制MCF-7 细胞生长增殖,但是细胞内没有表达Caspase-3,而是ROS有轻微的下降,细胞内的钙离子浓度略有增加,细胞线粒体膜电位也有少许的下降,但都不是很明显,所以其分子机理还有待进一步研究。 胰腺癌是一种最常见的侵略性恶性肿瘤,在美国癌症有关的死亡率排名中列第四位[35]。辣椒碱已被证实的抑制人类癌细胞不同的机制,包括NF-κB的失活和产生氧自由基[36-41]。Zhang等[42]发现辣椒碱能在不影响正常人胰腺的前提下,通过诱导胰腺癌细胞凋亡抑制人胰腺癌细胞系AsPC-1和BxPC-3的增殖。在诱发癌细胞凋亡过程中包括产生氧自由基,激活JNK,线粒体去极化,细胞色素C释放和Caspase-3激活的级联反应。 肿瘤细胞转移仍然是癌症患者中的主要死亡原因,预防肿瘤转移是治疗癌症 病人的主要目标之一[43]。然而,这种疗法被公认有许多严重的副作用,严重降低癌症患者的生活质量,其中包括减少白血球计数,恶心,口腔炎等。辣椒碱作为一个无毒副作用的潜在抗癌药物越来越受到广大科研工作者的关注。Shin等[44]发现辣椒碱在无细胞毒性的前提下能显著性的抑制黑色素瘤细胞的迁移,磷酸肌醇3激酶(PI3-K)能通过激活下游因子Akt[45,46],并引起B16-F10细胞迁移的升高,辣椒碱就是通过阻断这一过程来起到抑制黑色素瘤细胞迁移的作用。Rac1作为参与了PI3-K的由几个生长因子刺激的下游效应途径,被认为参与肿瘤细胞迁移,侵袭和转移[47],而辣椒碱具有很强诱导B16-F10细胞凋亡的活性是通过下调Bcl-2实现的[48]。Shin等[49]还发现辣椒碱能抑制Bcl-2的活性,推测Bcl-2的活性降低可能抑制PI3-K/Rac1信号从而达到降低黑色素瘤细胞迁移的作用,但PI3-K/Akt/Rac1之间的具体的关系还有待进一步研究。 4. 对消化系统的作用 辣椒碱内服可作健胃剂,有促进食欲、改善消化的作用。动物试验(巴索夫胃瘘狗)证明, 辣椒水能刺激口腔粘膜, 反射性地加强胃的运动。人口服各种辣椒制成的调味品后,可增加唾液分泌及淀粉酶活性。然大剂量口服可产生胃炎、肠炎、腹泻、呕吐等。还有报道称辣椒碱可能是由于提高消化酶活性来增加消化性能[50]。辣椒碱也可通过与vanilloid受体1类似蛋白结合来增加肠道的通透性进而调控食物营养的吸收等[51]。 辣椒碱对胃的具有保护作用,胃微循环在维护胃粘膜屏障和粘膜的完整性中起着重要的作用,在胃粘膜中感觉神经能调节血液循环[52]。辣椒碱通过刺激敏感传入神经元上的TRPV1释放舒张肽CGRP和一氧化氮从而增加血管与胃黏膜的血流量来恢复胃粘膜屏障和粘膜损伤[53, 54]。Mozsik等[55]对84个健康年轻的成年人研究发现,辣椒碱能保护由乙醇和茚甲新刺激感觉神经末梢而诱导的胃损伤。早在1995年就有报道称,吞食含有辣椒素的辛辣食物,可以降低胃溃疡病人的发病率。Kang等[56]报道辣椒能治疗消化性胃溃疡。Mozsik等[57]报道口服低剂量的辣椒碱能降低胃酸的排放,辣椒碱灌胃给药会降低胃酸输出[58]等,但是也有报道称辣椒碱不影响胃酸的分泌[59],具体的机制还不清楚。最近Imatake等[60]发现,辣椒碱通过刺激迷走神经抑制胃酸输出,从而达到保护及治疗消化性胃溃疡的作用。 有研究显示, 辣椒有助于减肥,辣椒碱已被中药学专家列为能够加快脂肪燃烧的药[61]。辣椒能减少脂肪在肠道内的吸收并且促进代谢的速率,从而加快了脂肪在体内的消耗[62]。进入人体的辣椒碱,可以促进神经传导物质乙酰胆碱和去甲肾上腺素的分泌,而肾上腺素通过发汗、燃烧脂肪,可起到比较有效的减肥作用。另外,它还可降低血液中的“坏”胆固醇。对大白鼠的实验显示,被喂食高剂量辣椒碱以及少量的饱和性脂肪时,血中低密度脂蛋白胆固醇会降低。因此,辣椒可发汗,促进能量代谢,燃烧脂肪,降血脂和防止体内脂肪的贮存,从而防止肥胖的发生。同时,辣椒碱能维持饱足感和抑制饥饿从而有助于减少能量摄入,长期服用能起到减轻体重的作用[63]。对于辣椒碱减肥作用的分子机理目前还不是十分清楚,有报道称通过培养3T3-L1前成脂肪细胞及TRPV1基因敲除的小鼠实验发现,辣椒碱诱导钙离子流通过TRPV1通路,来阻止脂肪的生成,并且通过阻止TRPV1表达的下调来起到防止肥胖的功能[64]。 5. 治疗皮肤病与皮肤瘙痒症 辣椒碱能抵抗皮肤瘙痒症[65],辣椒碱对组胺引起的瘙痒、水激性搔痒症、尿毒症关联的瘙痒、结节性痒疹和术后综合征有关的瘙痒症[66]、慢性的顽固性肛门皮肤瘙痒症[67]等都具有一定的疗效。到目前为止,关于辣椒碱降低瘙痒的具体分子机制还不是很清楚,但是大多科研人员认为,其原理可能是由于辣椒碱通过刺激TRPV1并降低P物质,从而阻断了P物质引导的能引发瘙痒的信号通路,从而产生抵抗瘙痒症的效果[67]。 6. 抗菌及杀虫作用 辣椒碱对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、梭状芽孢杆菌(Clostridium sporogenes)、破伤风梭菌(Clostridium tetani) 、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)和酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)有显著抑制作用,但对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌无效[68]。Nicola等报道辣椒碱(10μg/ml)抑制胃病原菌—幽门螺旋杆菌的生长(Helicobacter pylori) [69]。Orndorff等[70]发现辣椒碱膳食给药能显著性的抑制火鸡体内的格特内杆菌(肠炎沙门氏菌)的生长。魏玉西等[71]通过用辣椒碱筛选多个菌株后发现辣椒碱对细菌有着广泛的抑菌谱,但对霉菌的抑制作用较弱。 7. 神经保护作用 有少量报道称辣椒碱具有神经保护的作用。Mariaelvina Sala研究组通过建立 短暂性脑缺血蒙古沙鼠模型[72],用辣椒碱的不同浓度处理小鼠,使用脑电图总功率检测等方法,发现辣椒碱具有保护神经的作用。但是通过capsazepine阻断vanilloid subfamily member 1 (VR1)活性,而阻断了辣椒碱的神经保护效果,由此说明辣椒碱的神经保护作用是跟VR1紧密相关的,其具体的机理尚待进一步的研究。 8. 抗氧化作用 辣椒碱可以通过产生抗氧化从而起到保护乙醇刺激的胚胎的发育[73]。Kim通过乙醇刺激ICR型小鼠,与没有处理的ICR型小鼠及辣椒碱与乙醇处理的小鼠胚胎的形态学观察看出,乙醇刺激ICR型小鼠的大小脑没有发育,而没有处理的ICR 型小鼠, 及辣椒碱与乙醇处理的小鼠胚胎发育良好。作者再通过检测辣椒碱对SOD活性的影响发现,乙醇有严重的抑制SOD活性的作用,但辣椒碱能恢复SOD 的活性,并且辣椒碱能促进GPx基因的表达,GPx基因的表达产物能降低过氧化氢等氧化物的含量,所以说辣椒碱具有一定的抗氧化能力。 9. 保肝作用 Avraham等[74]发现,辣椒碱能通过与TRPV1受体作用而起到保肝及增强肝功能作用。通过建立野生型小鼠口服硫代乙酰胺200 mg/kg诱发暴发性肝衰竭模型, 24小时后注射辣椒碱及辣椒碱受体阻断剂(capsazepine),他们分别是TRPV1受体的激动剂及拮抗剂,检测2-arachidonoylglycerol水平作为肝脏的生化及组织病理学功能的指标,实验发现辣椒碱能改善硫代乙酰胺诱发的暴发性肝衰竭,相应的提高肝脏的功能及其病理学水平。而辣椒碱受体阻断剂却能抑制辣椒碱的这个作用,由此说明辣椒碱的保肝作用是通过TRPV1受体起作用的,但是其深入的分子机制还要继续探索。 结语 辣椒碱由于其对人的无毒性,将可用于医药和生化农药制备等行业。首先,在医药方面的应用中,鉴于辣椒碱的局部表面应用对于一些特殊的疼痛在服用传统止痛剂均无效却能起到特殊的疗效,因此其在镇痛消炎方面的应用十分具有前景。但是由于辣椒碱的低亲和力、弱效力以及亲脂性高,仅适合于表面应用而不利于口服。可以考虑通过化学和生物手段对其结构进行修饰和适当的改变(例如衍生化等),在保证其原有药效的同时降低刺激性,合理的结构改造也可能增强 其对某些疾病的治疗效果。当然也可以从药剂学方面考虑对辣椒碱加工,使其降低刺激性,增加生物利用度。此外,由于辣椒碱对蜡样芽胞杆菌及枯草杆菌有显著抑制作用,在有害生物防治中,可以以辣椒碱为单剂或复配制剂制成的生物农药或复配杀虫剂以驱逐蚜虫,蜘蛛和跳蚤等。 综上所述,辣椒碱的药理作用广泛,具有十分良好的研究前景,对其的不断深入研究将会在新药开发领域带来更多的收获和惊喜。 参考文献 1 安庆,谭书明,谭翊.辣椒的特性及綜合利用研究. 中国调味品,2008; 358(12): 20~26 2 Simone DA, Ochoa J. 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