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LIU Shuai, LI Yan, LI Wei-fei, XU Jin-kai, LI Fei, DU Hong . Advances in studies on toxicity and modern toxicology of species in?Aconitum?L.[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2016, 47(22): 4095-4102 .

烏頭類中藥毒性及現(xiàn)代毒理學(xué)研究進(jìn)展

? ? ?摘要: 烏頭類中藥是一類常用有毒中藥材，在我國(guó)有悠久的藥用歷史。其所含主要成分烏頭堿、新烏頭堿、次烏頭堿等具有顯著的藥理活性，同時(shí)也是其毒性成分。由于其治療劑量和中毒劑量非常接近，臨床治療窗較窄，在臨床使用過(guò)程中不良反應(yīng)和中毒事件頻頻發(fā)生，限制其廣泛應(yīng)用。研究炮制或配伍對(duì)烏頭急性毒性的影響，并深入了解其毒性產(chǎn)生的機(jī)制，對(duì)于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)烏頭新型制劑、指導(dǎo)臨床更加安全合理地使用烏頭類中藥及其安全性評(píng)價(jià)等具有十分重要的意義。通過(guò)對(duì)近年來(lái)烏頭類中藥毒性成分、急性毒性及與毒性相關(guān)機(jī)制的研究文獻(xiàn)進(jìn)行綜述，為臨床安全使用烏頭類中藥提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞:?烏頭屬?????烏頭堿?????新烏頭堿?????次烏頭堿?????毒性?????毒性機(jī)制?????減毒????

Advances in studies on toxicity and modern toxicology of species in?Aconitum?L.

LIU Shuai

,?LI Yan,?LI Wei-fei,?XU Jin-kai,?LI Fei,?DU Hong

Abstract: The species in?Aconitum?L. are commonly used in China as well known toxic herbs. Its main components, such as aconitine, mesaconitine, and hypaconitine, have significant pharmacological activity, and are also its toxic components. As a result, the therapeutic dose and toxic dose are very close, and the clinical therapeutic window is narrow. Adverse reactions and poisoning incidents occur frequently in clinic, which limits its wide Applications. Modern toxicology studies on the plants of?Aconitum?L. to make the toxicity and its clear mechanism have important significance for more reasonable clinical guidance and safety evaluation. This paper reviews the toxicity of the plants of?Aconitum?L. and its mechanism and provides a scientific basis for clinical use.

Key words:?Aconitum?L.?????aconitine?????mesaconitine?????hypaconitine?????toxicity?????poisoning mechanism?????detoxication????

烏頭屬Aconitum?L.植物屬于毛茛科（Ranunculaceae），全世界約有350種，廣泛分布于北半球溫帶地區(qū)。中國(guó)有200多種，主要分布于西南地區(qū)[1-2]。中藥材川烏、草烏、甘青烏頭、附子、關(guān)白附、雪上一枝蒿的原植物等都為該屬植物，其中川烏、草烏、附子作為臨床常用藥物，被《中國(guó)藥典》2015年版收錄。烏頭在蒙、藏醫(yī)中均為常用藥材。烏頭類中藥多功強(qiáng)效捷，尤其是在危重病癥的搶救和慢性頑病痼疾、疑難病證治療中顯示出獨(dú)特療效，自古至今一直為臨床廣泛應(yīng)用。但是，由于其含有毒性強(qiáng)烈的二萜類雙酯型生物堿，烏頭類中藥毒性極大，未經(jīng)炮制或炮制不當(dāng)服用均可出現(xiàn)中毒，重者會(huì)導(dǎo)致死亡[3]。因此，烏頭類中藥是目前臨床應(yīng)用廣泛，且具有代表性的一類有毒中藥。烏頭生品中主要的毒性成分和有效成分均為二萜類生物堿，由于其治療窗狹窄，臨床使用大大受限，因使用方式不當(dāng)或錯(cuò)誤的進(jìn)補(bǔ)方式導(dǎo)致的安全性事件時(shí)有發(fā)生[4]。

烏頭始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》：“其汁煎之、名射周，殺禽獸”，被列為下品，其性剛烈迅捷，以后歷代醫(yī)家及本草著作稱烏頭“有毒”，用之不當(dāng)，易出現(xiàn)嚴(yán)重的毒副作用?！侗静菥V目》中記載：“草烏頭、射罔，乃至毒之藥。非若川烏頭、附子人所栽種，加以釀制，殺其毒性之比。自非風(fēng)頑急疾，不可輕投?！笨梢?jiàn)早在幾千年前，古人對(duì)烏頭類中藥的毒性就有明確的認(rèn)識(shí)。唯有正確認(rèn)識(shí)烏頭毒性，用合適的方法去應(yīng)用它，才能讓烏頭類中藥安全可控的發(fā)揮其藥用價(jià)值。因此對(duì)其毒性及相關(guān)機(jī)制的研究一直是烏頭類中藥研究的重要方向。本文通過(guò)對(duì)烏頭類中藥化學(xué)成分、急性毒性、毒性及其機(jī)制等研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，為其臨床安全使用提供參考。

1 與毒性相關(guān)的化學(xué)成分研究

烏頭屬植物的主要化學(xué)成分是二萜類生物堿，根據(jù)其骨架碳原子數(shù)目及其類型結(jié)構(gòu)上的差異，可以分為4大類：C20、C19、C18-二萜生物堿和雙二萜生物堿。其中C19-二萜生物堿中的烏頭堿型生物堿是目前研究最多的一類生物堿，也是最具毒性的植物成分之一[5]。按照取代基的不同烏頭堿型生物堿又可分為雙酯型二萜生物堿、單酯型二萜生物堿和醇胺型二萜生物堿[6]，三者的毒性大小順序：雙酯型＞單酯型＞醇胺型。藥材中較重要、量較高且研究報(bào)道最多的3種C19-二萜生物堿為烏頭堿（aconitine）、新烏頭堿（mesaconitine）、次烏頭堿（hypaconitine），都屬于雙酯型二萜生物堿。3種雙酯型二萜生物堿均含有劇毒，是烏頭類中藥的主要毒效成分，其中烏頭堿毒性最強(qiáng)。小鼠ig給藥，三者半數(shù)致死量（LD50）值分別為1.0～1.8、1.9、5.8 mg/kg[7]。

雙酯型二萜生物堿性質(zhì)不穩(wěn)定，遇水、加熱易被水解或分解，其C-8位上的乙?；饣蚍纸?，失去一分子醋酸，得到相應(yīng)的苯甲酰單酯型生物原堿，即苯甲酰烏頭原堿（benzoylaconine）、苯甲酰新烏頭原堿（benzoylmesaconine）、苯甲酰次烏頭原堿（benzoylhypaconine），其毒性為雙酯型二萜生物堿的1/200～1/500。再進(jìn)一步水解，使C-14位上的苯甲酰基水解或分解，失去一分子苯甲酸，得到親水性氨基醇類烏頭原堿，即烏頭原堿（aconine）、新烏頭原堿（mesaconine）、次烏頭原堿（hypaconine），其毒性僅為雙酯型二萜生物堿的1/2 000～1/4 000。因此烏頭類中藥在炮制過(guò)程中加水、加熱處理，都能促進(jìn)雙酯型二萜生物堿水解（圖 1），使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，起到減毒的效果。

圖 1?烏頭堿的2步水解過(guò)程Fig.1?Exampleof two-steps hydrolysis

2 急性毒性研究

烏頭類中藥生品毒性較大，誤服或過(guò)量服用極易導(dǎo)致中毒。所含有主要成分烏頭堿、次烏頭堿與新烏頭堿毒性極大，但同時(shí)也是其有效成分。根據(jù)烏頭堿、新烏頭堿和次烏頭堿不同給藥途徑的小鼠LD50值測(cè)定結(jié)果，三者急性毒性大小為烏頭堿≈新烏頭堿＞次烏頭堿。烏頭經(jīng)炮制加工或煎煮過(guò)程，水解后形成的苯甲酰烏頭原堿、苯甲酰新烏頭原堿、苯甲酰次烏頭原堿急性毒性大大降低。部分二萜類生物堿對(duì)小鼠的急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果[4,?8-9]見(jiàn)表 1。

表 1?部分二萜類生物堿的急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1?Acute toxicity tests for diterpenoid alkaloids in mice

烏頭類藥材以雪上一枝蒿毒性最劇烈，是川烏、草烏毒性的幾十倍。草烏的毒性大于川烏，附子為川烏的子根加工品，其毒性小于川烏。草烏、川烏和附子LD50值[11]分別為292.38、3 300、11 301 mg/kg。烏頭類藥材經(jīng)炮制后急性毒性顯著降低，可供內(nèi)服。劉帥等[12]進(jìn)行了草烏及其炮制品的急性毒性實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，生草烏LD50值為700.9 mg/kg，按《中國(guó)藥典》方法炮制后毒性減小，無(wú)法測(cè)出LD50值，其粉末和水煎液的最大給藥量分別為20和64 g/kg。各組小鼠從ig后5 min均開(kāi)始出現(xiàn)不同程度的出汗、腹瀉、口吐白沫、運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)、呼吸急促或呼吸困難、痙攣、僵直、大小便失禁等中毒癥狀，抽搐，直至死亡。解剖死亡小鼠可見(jiàn)肺部有不同程度水腫，胃脹、部分腸管充盈，心肌肥大，肝臟發(fā)黑。附子藥用有3種規(guī)格，分別為鹽附子、黑附片和白附片。柴玉爽等[11]從毒效角度出發(fā)，比較附子3種飲片規(guī)格毒性大小，結(jié)果表明白附片和黑順片毒性較小，其最大給藥劑量均為20.52 g/kg，鹽附子毒性較大，LD50為11.301 g/kg；臨床安全指數(shù)由大到小依次為黑順片＞白附片＞鹽附子。

張少華等[13]以川烏與防己配伍（烏防）前后的水煎液分別ig小鼠，其中烏防1∶1組和烏防1∶2組LD50明顯大于川烏單煎組（P＜0.05、0.01），表明防己與川烏配伍能降低川烏的毒性。川烏與白芍配伍后，不同比例水煎液LD50值均大于川烏單煎液（P＜0.01），表明川烏與白芍配伍能降低川烏的毒性[14]。通過(guò)平行比較附子和附子配伍不同比例甘草的LD50和半數(shù)中毒量（TD50），結(jié)果表明，當(dāng)附子甘草配伍比例為1∶1和1∶3時(shí)，附子LD50和TD50增大[15]。附子配伍不同比例防風(fēng)、黃芪后，附子的LD50和TD50也得到不同程度地提高，且減毒作用與藥物的配伍比例有關(guān)[16]。以上結(jié)果說(shuō)明相殺、相畏配伍是我國(guó)古代先賢在應(yīng)用有毒中藥過(guò)程中實(shí)踐的總結(jié)，具有一定的科學(xué)性。3種烏頭經(jīng)炮制或配伍后對(duì)小鼠的急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2。

表 2?炮制或配伍對(duì)3種烏頭急性毒性的影響Table 2?Acute toxicity tests for processing or compatibility of three species of?Aconitum?L. in mice

3 毒性與相關(guān)機(jī)制

烏頭類中藥的主要毒性來(lái)源于3種雙酯型二萜生物堿，其毒性作用主要是影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟和肌肉組織。其中損害心臟是烏頭堿中毒最重要、最多見(jiàn)的危險(xiǎn)因素?，F(xiàn)代研究表明，烏頭類生物堿的毒理學(xué)機(jī)制主要包括影響電壓依賴性鈉離子通道、調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放、促進(jìn)脂質(zhì)過(guò)氧化作用和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等[18]。烏頭堿可使中樞神經(jīng)系統(tǒng)及周圍神經(jīng)先興奮后麻痹，阻止沖動(dòng)的發(fā)生和傳導(dǎo)，出現(xiàn)一系列膽堿能神經(jīng)毒蕈堿（M）樣癥狀和煙堿（N）樣癥狀，因而使心率變慢、心律不齊、血壓下降[19]。此外烏頭堿可直接作用于心肌細(xì)胞，使心室內(nèi)異位起博點(diǎn)的興奮性增高和產(chǎn)生折返激動(dòng)，形成單源或多源多形室性早搏、室性心動(dòng)過(guò)速、心室顫動(dòng)等[20]。烏頭類中藥中毒表現(xiàn)為唇、舌、顏面、四肢麻木及流涎、嘔吐、煩躁、心慌、心率減慢或心動(dòng)過(guò)速、膚冷、血壓下降、早期瞳孔縮小后放大、肌肉強(qiáng)直、呼吸痙攣、窒息而危及生命。

3.1 心臟毒性

烏頭類中藥的心臟毒性主要是由于烏頭堿中毒引起。目前，通過(guò)離子通道、細(xì)胞酶學(xué)、離子信號(hào)變化、DNA損傷以及蛋白表達(dá)等方面的研究，對(duì)烏頭堿的心肌細(xì)胞毒性及其作用機(jī)制研究取得了一定的進(jìn)展（表 3）。心律失常是烏頭堿中毒的最典型、最主要的臨床表現(xiàn)[20]，但其作用機(jī)制較為復(fù)雜?，F(xiàn)代研究表明，烏頭堿誘導(dǎo)心律失常與烏頭堿破壞細(xì)胞內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)[21]，激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣釋放通道蘭尼堿受體（RyR2）[23]，抗膽堿和阻斷迷走神經(jīng)特征[10]，影響K+、Na+通道[34]、促進(jìn)脂質(zhì)體過(guò)氧化反應(yīng)[29]等有關(guān)。此外，烏頭堿可誘導(dǎo)Cx43蛋白在特定位點(diǎn)脫磷酸化可能是其心肌細(xì)胞毒性的重要環(huán)節(jié)[32]。烏頭堿可抑制一系列呼吸酶的活性，造成心肌細(xì)胞能量代謝障礙[25-28]，推測(cè)烏頭的心臟毒性可能與心肌細(xì)胞能量代謝有關(guān)。

表 3?烏頭類生物堿心肌細(xì)胞毒性及機(jī)制Table 3?Cytotoxicity and mechanism of alkaloids in plants of?Aconitum?L. on cardiac muscle cells

3.2 神經(jīng)毒性

烏頭類中藥及其生物堿神經(jīng)毒性及其機(jī)制研究近幾年也取得了一定進(jìn)展（表 4）。烏頭堿、次烏頭堿可使離體大鼠膈肌-膈神經(jīng)肌肉阻滯，其機(jī)制主要是神經(jīng)復(fù)合動(dòng)作電位被阻斷所致[39]。Peng等[40]用烏頭堿作用于星形間質(zhì)細(xì)胞（ICC），發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜完整性受到損傷，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Na+、K+、Ca2+離子溢出和Na+,K+-ATP酶失活，其主要機(jī)制可能是離子紊亂導(dǎo)致細(xì)胞呼吸鏈中斷，使無(wú)氧呼吸增加和糖原大量分解，最終造成細(xì)胞的能量代謝阻塞而受到損傷。韓屾等的研究表明，烏頭類中藥在大鼠整體動(dòng)物試驗(yàn)中未見(jiàn)神經(jīng)毒性作用，但在海馬神經(jīng)元體外培養(yǎng)模型中，表現(xiàn)出神經(jīng)毒性，這可能與血腦屏障及體內(nèi)代謝有關(guān)。生川烏明顯影響小鼠黏著斑（Focal adhesion）通路中的黏附素（ECM）、局部黏附激酶（FAK）和GTP結(jié)合蛋白（Cdc42）等關(guān)鍵基因，推測(cè)生川烏可能是通過(guò)影響小鼠Focal adhesion信號(hào)通路的關(guān)鍵基因而引起毒性，最終導(dǎo)致毒性的產(chǎn)生。嚴(yán)光焰等[47]研究發(fā)現(xiàn)生川烏對(duì)小鼠的肌耐力無(wú)明顯影響，但劑量為生藥27.6 g/kg時(shí)，可影響小鼠記憶獲得能力以及抑制小鼠的自發(fā)活動(dòng)，所以生川烏對(duì)小鼠神經(jīng)行為仍有不良影響。

表 4?烏頭類中藥及其生物堿神經(jīng)毒性及機(jī)制研究Table 4?Neurotoxicity and mechanism of plants in?Aconitum?L. and its main alkaloids

3.3 生殖毒性

烏頭堿各劑量組對(duì)大鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞均無(wú)明顯毒性作用[48]，但高劑量烏頭堿（5、50 μg/mL）對(duì)大鼠睪丸支持細(xì)胞具有一定的毒性作用，可抑制大鼠睪丸支持細(xì)胞的增殖，降低其對(duì)乳酸分泌的刺激作用[49]。張建軍[50]研究了鹽附子、生川烏、生草烏及其主要毒性成分烏頭堿的生殖毒性，發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)它們對(duì)雄性大鼠性腺無(wú)明顯毒性作用；體外實(shí)驗(yàn)，烏頭堿各劑量組（50、500、5×103、5×104?ng/mL）對(duì)Leydig細(xì)胞無(wú)明顯毒性作用；僅高劑量烏頭堿（5、50 μg/mL）對(duì)Sertoli細(xì)胞具有一定毒性作用。

3.4 胚胎毒性

Xiao等[51]將大鼠胚胎在發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期分離出來(lái)暴露于不同濃度的烏頭堿下，發(fā)現(xiàn)2.5 mg/L烏頭堿即可影響胚胎的生長(zhǎng)發(fā)育，主要表現(xiàn)為冠臂和頭部長(zhǎng)度的減少、體節(jié)數(shù)下降、身體形態(tài)改變；當(dāng)烏頭堿濃度上升到5 mg/L時(shí)會(huì)引起胚胎嚴(yán)重畸形，包括心臟缺損（如心血管的黏連和心包腔的膨大）、體節(jié)不規(guī)則、腦畸變等。劉強(qiáng)強(qiáng)等[52]研究烏頭堿對(duì)體外培養(yǎng)的大鼠卵巢顆粒細(xì)胞的毒性，發(fā)現(xiàn)烏頭堿濃度高于5 mg/L時(shí)，對(duì)雌性大鼠卵巢顆粒細(xì)胞有毒性作用，主要表現(xiàn)為抑制顆粒細(xì)胞的增殖及對(duì)細(xì)胞的氧化損傷作用。肖凱[53]研究了鹽附子、生川烏、生草烏及烏頭堿的胚胎發(fā)育毒性及其作用機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生草烏8.39 g生藥/kg出現(xiàn)胎鼠身長(zhǎng)減小、胸骨骨化數(shù)減少，顯示出一定的胚胎毒性。在體外胚胎培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，生草烏＞1.25 mg/mL和烏頭堿＞2.5 μg/mL對(duì)大鼠胚胎具有明顯胚胎毒性和致畸性。并認(rèn)為生草烏和烏頭堿對(duì)臟層卵黃囊（VYS）結(jié)構(gòu)破壞和功能的干擾可能是其胚胎發(fā)育毒性的重要機(jī)制之一。在尚未明確烏頭類中藥對(duì)人體胚胎發(fā)育的影響之前，建議孕婦在妊娠期間應(yīng)慎用烏頭類中藥，避免對(duì)胚胎發(fā)育產(chǎn)生毒性作用。

4 展望

烏頭類中藥川烏、草烏、附子等為臨床常用藥，但由于其毒性較大，一般需炮制后方可供內(nèi)服使用。烏頭經(jīng)蒸、煮等方法加工處理過(guò)程，所含劇毒的雙酯型生物堿水解，轉(zhuǎn)化成毒性較小的苯甲酰單酯型生物堿；再進(jìn)一步將苯甲?；?，失去一分子苯甲酸，得到幾乎無(wú)毒性的烏頭原堿，既降低了劇毒雙酯型生物堿的量，新轉(zhuǎn)化的單酯型生物堿又保留了部分功效，從而達(dá)到減毒存效的目的。在炮制過(guò)程中，大量的生物堿類成分流失。烏頭類中藥服用方式多要求先煎久煎，進(jìn)一步降低湯液中雙酯型生物堿的量，保證了臨床用藥的安全性。烏頭類中藥經(jīng)炮制和煎煮后毒性降低，臨床使用安全范圍增大。然而，由于烏頭生物堿類成分即是有毒成分也是有效成分，量降低導(dǎo)致毒性大大減少的同時(shí)，療效也降低[54-55]。因此，如何保證烏頭類藥物臨床使用的安全、有效、可控是亟待解決的問(wèn)題。

對(duì)烏頭類中藥的毒性及其機(jī)制進(jìn)行深入研究和總結(jié)，從不同的角度揭示烏頭毒性機(jī)制，闡明烏頭類中藥毒性的現(xiàn)代科學(xué)內(nèi)涵，可以更加有效地指導(dǎo)烏頭的合理安全應(yīng)用及進(jìn)一步研究。對(duì)烏頭類中藥炮制配伍減毒的合理性及內(nèi)在科學(xué)機(jī)制做深入探索，弄清其主要成分及水解產(chǎn)物的比例與毒-效之間的譜效關(guān)系[56]，進(jìn)一步闡釋烏頭炮制或配伍應(yīng)用的“減毒存效”機(jī)制。最后，結(jié)合傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)與HPLC、LC-MSn，MIR等現(xiàn)代分析技術(shù)，建立更加科學(xué)合理的質(zhì)量控制及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，大大促進(jìn)烏頭類中藥的現(xiàn)代化研究，使其更加合理科學(xué)地應(yīng)用于臨床，使有毒中藥發(fā)揮更大的價(jià)值。

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