背景及概述[1][2]
水蘇堿又稱脯氨酸甜菜堿或 N，N-二甲基脯氨酸，相對分子質量為 179. 5，分子式為 C7H13NO2，是最簡單的吡咯生物堿。水蘇堿是藥用植物益母草的主要活性成分之一，具有多種藥理作用，且其作用超過了作為活血調經(jīng)藥益母草的傳統(tǒng)功效認識，目前上市的益母草口服液、益母草顆粒、益母草膏等，均以水蘇 堿作為質量控制的指標性成分。益母草始載于 《神農本草經(jīng)》“茺蔚子”條下，并將其列為上品，作為傳統(tǒng)婦科經(jīng)產要藥，其活血調經(jīng)，廣泛用于治療原發(fā)性痛經(jīng)、功能性子宮出血、產后惡露不盡等病，隨著對其不斷的研究開發(fā)與臨床驗證，明確了其在腎病、心腦血管、抗腫瘤等方面的新用途。益母草全草 生物堿 0. 11% ～ 2. 09% ，其中水蘇堿為 0. 59% ～ 1. 72% ，為其主要成分，有良好的新藥研究價值。
藥理作用及應用[2]
1. 對子宮的影響
水蘇堿對子宮活動具有收縮 作用，既能夠明顯收縮離體子宮。用鹽酸水蘇堿 0. 12，0. 18 g·mL作用于縮宮素致痙攣 大鼠離體子宮，可明顯升高收縮頻率和幅度。同時流產后子宮具有減少產后出血和促進子宮修復作用，采用人工合成水蘇堿 0. 009，0. 018， 0. 036 g·kg灌胃米非司酮加米索前列醇致功能性 子宮出血大鼠，可明顯減少流產后子宮出血量，機制與降低模型大鼠子宮平滑肌一氧化氮( NO) 含量提高子宮平滑肌血管收縮因子內皮素( ET) 含量，從而促進子宮內膜組織的修復有關。采用鹽酸水蘇堿 2. 5，5，10 mg·kg灌胃米非司酮 ＲU486 致 藥物性流產小鼠，結果可明顯減少子宮出血量，機制與上調白細胞介素-12( IL-12) 和白細胞介素-6( IL- 6) 的蛋白表達、促進 Th1 淋巴細胞特異性轉錄因子 ( T-bet ) 和維甲酸受體相關孤兒受體表達、和抑制 GATA 連接蛋白( GATA-33) 和叉頭蛋白 3( Foxp3) 的 mＲNA 表達有關。益母草是國民間的調經(jīng)止血藥，治崩漏難產，胎衣不下，血暈，血風，血痛，崩中漏下，《藥性解》： 益母草，主行血養(yǎng)血安胎利產，治下腹成胎，理產后血脹，為經(jīng)產良藥。水蘇堿縮宮止血，可能是益母草作用于子宮，作為婦科要藥的藥效物質基礎之一。
2. 抗炎和抗內毒素
水蘇堿具有明顯的抗炎、抗內毒素作用。以水蘇堿 24，12 mg·kg灌胃棉球致肉芽腫大鼠連續(xù) 7 d，結果可顯著減輕肉芽 腫質量，抑制率分別為 35. 04% ，26. 55%；以水蘇堿 24，12 mg·kg灌胃角叉菜膠致胸膜炎大鼠 7 d，結果可顯著降低大鼠胸腔滲出液體積，降低大鼠胸腔滲出液中前列腺素 E2 (PGE2)，IL-1，腫瘤壞死因 子-α( TNF-α) 等炎癥因子水平；同時，水蘇堿 32，16，9 mg·kg灌胃正常小鼠連續(xù) 7d，可顯著降低二甲苯致小鼠耳廓腫脹度，抑制率分別為 36. 84%，27. 63%。采用水蘇堿 10 mg·kg腹腔注射細菌內毒素( LPS) 致 ICR小鼠攻毒模型，結果可使模型小鼠體重增加，明顯降低腸管指數(shù)，并改善腸管病理組織損傷。
3. 對血液系統(tǒng)的影響
水蘇堿具有保護血管內皮、抗凝血、舒張血管作用。益母草是一種常見的活 血化瘀藥，《本草綱目》中稱之為“血家之圣藥”，用于治療血痛，打補內損瘀血。
1）保護血管內皮細胞
采用水蘇堿 1，5，10 mg·L 干預1 mg·L LPS 誘導的內皮細胞 ( EC) 損傷模型，發(fā)現(xiàn)水蘇堿可顯著抑制內皮細胞分泌血栓素 B2 ( TXB2 )。給予缺氧復氧致人臍靜脈內皮細胞( HUVEC) 損傷模型水蘇堿 1 × 10 -8，1 × 10 -7，1 × 10- 6，1 × 10-5mol·L，結果可逆 轉內皮細胞活力和超氧化物歧化酶( SOD)，谷胱甘肽過氧化物酶( GSH-Px) 活性降低，降低乳酸鹽脫氫酶( LDH) ，丙二醛( MDA) 含量和 ET-1 表達水平，使組織因子(TF) 的表達在 mＲNA 和蛋白水平被抑制。以 0.1 mmmol·L水蘇堿干預 30 mmol·L葡萄糖誘導的內皮細胞 CPAE，CCL-209 衰老模型連續(xù) 48 h，結果使該內皮細胞主要停留在 G0 /G1 期，其內皮細胞保護機制與其降低多腫瘤抑制基因 p16INK4a 和組織沉默調節(jié)蛋白-1 ( SIＲT1) 的表達有關。水蘇堿對血管內皮細胞的保護活性可 能是其能降低產后出血量的重要機制之一。
2）抗凝血和擴血管
水蘇堿有抗凝血和抗血 小板聚集作用。采用人工合成水蘇堿 0. 009，0. 018，0. 036 g·kg灌胃腎上腺素結合冰水 冷浴致寒凝氣滯血瘀大鼠連續(xù) 7 d，結果可顯著延長凝血酶原時間 ( PT) 和活化部分凝血活酶時間 ( APTT)，同時明顯降低 TXB2 水平而升高 6-酮-前列腺素 F1α ( 6-Keto-PGF1α ) 與 TXB2 比值。
4. 對腎臟的影響
水蘇堿具有利尿、保護腎臟作用?！侗静萸笳妗酚涊d益母草消水行血；《本草拾遺》 載其能“主浮腫下水”，宜治水淤阻的水腫，小便不利。
1）利尿 水蘇堿具有利尿作用。以水蘇堿 25 mg·kg灌胃正常大鼠，結果可顯著增加大鼠尿量，在 2 h 內達到高峰，尿液分析發(fā)現(xiàn)，主要是增加 Na + 的排出量和減少 K + 的排出量，此外 Cl- 排出量也有增加。
2）保護腎臟 水蘇堿具有抗腎小管上皮細胞凋亡作用。以水蘇堿 93，46，23 mg·kg灌胃單側輸尿管梗阻誘導的腎間質纖維化大鼠連續(xù) 14 d，結果能明顯降低模型大鼠腎小管損傷指數(shù)，減輕腎間質纖維化程度，其機制與上調大鼠腎組織內質網(wǎng)應激蛋白 GＲP78，GＲP94 表達有關。研究發(fā)現(xiàn)，水蘇堿能明顯降低單 側輸尿管梗阻大鼠腎小管間質損傷指數(shù)，血清肌酐和尿素氮水平，其機制與降低腎細胞介導的細胞凋 亡途徑的 Caspase-12，Caspase-9 激活有關。以黃芪多糖( 400 mg·kg) 和水蘇堿( 5 mg· kg ) 聯(lián)合灌胃由腺嘌呤( 200 mg·kg ) 灌胃所致的慢性腎功能衰竭大鼠模型，連續(xù) 7 周，結果黃芪多糖和水蘇堿合用可明顯減少模型大鼠體重降低，顯著降低腎指數(shù)，降低血清肌酐和尿素氮的水平，明顯降低腎組織中 Cx40 的 和 Cx45 的表達。采用鹽酸水蘇堿 14. 04，28. 08，42. 12 mg·L處理過氧化氫 ( H2O2 ) 所致腎小管上皮細胞 ( NＲK52E) 損傷模型 24 h，結果 14. 04 mg·L鹽酸水蘇堿可通過上調 Bcl-2 蛋白表達而減少腎小管上皮細胞凋亡。
5. 對心血管系統(tǒng)的作用
1）抗心肌缺血
以水蘇堿 3，6，12 mg·kg尾靜脈注射給予冠脈結扎法致急性心肌缺 血再灌注大鼠模型，結果在給藥后 145 min 內均可 明顯降低模型大鼠血清中 LDH，肌酸肌酶( CK) 活 性和肌鈣蛋白( TcTnT)，MDA 含量，升高 SOD 活性 和 NO 水平。采用水蘇堿 5，10 mg· kg灌胃皮下注射異丙腎上腺素 20 mg·kg所致急性心肌缺血小鼠連續(xù) 7 d，結果可減少心電圖中 T 波異常，降低小鼠血清中 LDH 活力，減輕心肌組織病理損傷程度，但仍可見部分心肌纖維收縮、斷裂。
2）保護心肌細胞
益母草水蘇堿作用于去甲腎上腺素(NE) 誘導的新生大鼠心肌 細胞肥大模型，結果水蘇堿明顯降低心肌細胞表面積，明顯減少心肌細胞蛋白含量，降低 Protein /DNA，提高心肌肥大細胞肌漿網(wǎng)鈣攝取能力和平滑肌內質 網(wǎng)鈣三磷酸腺苷酶( SEＲCA) 活性，明顯減少胞內心鈉素( ANP) 和腦鈉素 ( BNP) 含量。
6. 抗腫瘤
水蘇堿有抗腫瘤作用。進行水蘇堿對實體腫瘤細胞的體外抗癌活性評價， 用 5 mmol·L和 10 mmol·L的水蘇堿處理人類前 列腺癌細胞( PC-3 和 LNCaP) 48h，測得水蘇堿對 PC-3 和 LNCaP 細胞的半數(shù)抑制濃度 ( IC50 ) 為 3 mmol·L，其對細胞活力影響與紫杉醇相當，顯著抑制 PC-3 和 LNCaP 細胞系中趨化因子受體活性并呈劑量依賴性。
7. 抗氧化
水蘇堿具有抗氧化作用。以水蘇堿 24，12 mg·kg灌胃角叉菜膠致大鼠胸膜 炎模型，結果能顯著降低模型大鼠血清中 MDA 含，提高血清 SOD 活性。研究水蘇堿 5，10 mg·kg灌胃皮下注射異丙腎上腺素 20 mg· kg所致急性心肌缺血模型小鼠，連續(xù) 7 d，發(fā)現(xiàn)各劑量組均可顯著降低小鼠血清中 MDA 含量。
8. 抗菌、抗瘧原蟲、滅螺
水蘇堿具有抗菌、抗瘧原蟲、滅螺作用。研究發(fā)現(xiàn)水蘇堿對大 腸埃希菌標準菌 NCTC 8196 和金黃色葡萄球菌標準株 NCTC 6571 的最低抑菌濃度( MIC) 均為 5 g· L，引起瘧原蟲 100% 致死率所需濃度為 0. 667 g· L。
9.其他
此外，有報道水蘇堿具有祛痰、鎮(zhèn)咳、松弛支氣管平滑肌等作用。
安全性[2]
鹽酸水蘇堿屬于低毒化學物。以益母草成分鹽酸水蘇堿 5 000 mg· kg單次灌胃小鼠，結果給藥小鼠觀察期內體質量、行為活動及實驗結束后的系統(tǒng)剖檢均無明顯異常變化，未見動物死亡，鹽酸水蘇堿的半數(shù)致死量 ( LD50 ) 或耐受量( MTD) ＞ 5 000 mg·kg。
藥代動力學[2]
水蘇堿的藥代動力學特點與動物種屬相關。給予大鼠尾靜脈注射水蘇堿 10 mg·kg 1，測得其藥時曲線符合二室開放模型，分布相生物半衰期為 12 min，提示水蘇堿自中央室向周邊室的分布較 迅速； 消除相半衰期為 101. 07 min，清除率( CLs) 為 0. 002 6 L·kg·min，提示水蘇堿的排泄或代謝較 快，無明顯蓄積； 中央室表觀分布容積( Vc ) 為 0. 298 L·kg，表明水蘇堿不易進入周邊組織，不易通過血腦屏障進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，在血流比較豐富的組織 如心、肺、腎、血等組織藥物濃度較高；曲線下面積 ( AUC) 3 833. 45 min·mg·L；此外，靜注后，腎臟中 的藥物濃度較質量組織高。給予兔耳緣 靜脈注射鹽酸水蘇堿 20 mg·kg，其藥時曲線符合 二室開放模型，分布半衰期為 32. 46 min，提示水蘇 堿自中央室向周邊室的分布較迅速；消除半衰期為 189. 61 min，提示水蘇堿的排泄或代謝較快； 此外，AUC = 1 712. 50 min·mg·L，Vc = 11. 80 L·kg， CLS = 0. 23 L·kg·min。
制備[3]
一種水蘇堿的制備方法。是通過以下技術方案予以實現(xiàn)的：
（1）將粉碎后的益母草粉末置于超臨界流體萃取裝置中，以占總萃取劑體積的4%的乙醇為夾帶劑，通入CO2，在萃取壓力20～30MPa、萃取溫度40～50℃、CO2的流速為20～30L/h的 條件下進行萃取，收集萃取液；
（2）將萃取液通過截留分子量為2000～3000的超濾膜超濾和截留分子量為300的納濾膜濃縮，操作壓力為0.7～1.5MPa，真空干燥，得粗提物；
（3）采用制備型液相色譜分離純化粗提物中的水蘇堿，紫外在線監(jiān)測，收集水蘇堿組分；
（4）將水蘇堿組分進行真空濃縮，甲醇結晶，即得水蘇堿。
主要參考資料
[1] 水蘇堿的藥理作用研究進展
[2] 蘇堿藥理作用研究進展
[3] CN201610306944.0 一種水蘇堿的制備方法