乌 头 属 ( Aconitum) 植 物,隶 属 于 毛 茛 科 ( Ranunculaceae) ,其在我国西南横断山区分布较 广,常以块根、根入药,多具有祛风除湿、温经 止痛的作用[1]。如云南人喜食的草乌,其具有较 好的抗炎镇痛、抗病毒、改善内分泌等生理活性, 故在民间应用极广,但若处理不当或食用剂量过 大也极易出现中毒症状,以心律失常最为常见[2]。 究其原因发现: 乌头属植物中所含的二萜类生物 碱既是主要的药理活性成分,又是毒性成分 ( 指 神经毒性和心脏毒性; 神经毒性主要表现为麻木, 头晕恶心,呕吐,甚至昏迷等症状,而严重的心 脏毒性可能诱发房颤致死) 。学者们普遍认为,毒 性主要是由二萜类生物碱与钠通道相互介导所产 生的[3]。同理不难得出: 从滇西乌头 ( Aconitum L. bulleyanum Diels) 中分离到的二萜双酯型生物 碱 - 草乌甲素,也应该是活性与毒性兼具。我们 认为: 草乌甲素与同属的滇乌碱相比具有更低的 毒性,更宽的治疗窗,未来或许可以通过一些手段使草乌甲素的活性与毒性作用分离开[4] [C - 8 位乙酰酯基、C - 14 位苯甲酰酯基是乌头碱刺激脊 髓小胶质细胞中强啡肽 A 表达及产生抗过敏活性 的必需基团; 从作用机制分析,这两个基团的治 疗作用可与其神经毒性分离开,而草乌甲素 ( 图 1) 与乌头碱在这两个位点具有完全一致的必需基 团[5]]。早在 1986 年,就有学者通过扭体法、热 板法、光热一甩尾法和甲醛致痛法证实了草乌甲 素的镇痛作用[6],并于 2013 年将其被编入了 《神经病理性疼痛诊疗专家共识》[7]。据报道,草乌甲素用于临床治疗骨关节炎、肩周炎、腰肌拉伤、 扭伤等慢性疼痛 ( 指病理性疼痛,又细分为炎性 疼痛及神经病理性疼痛[8]; 前者是由周围神经机 制介导的,后者是由神经异位放电引起的[9]) ,已 长达三十余年[10]。
1 草乌甲素的作用机制
1. 1 镇痛作用机制
就目前的研究而言,草乌甲 素分子的镇痛机制尚不完全清楚,仍存在很多有 争议的观点,主要分为以下三种。 其一: 有研究[1,11 - 12]显示紫杉醇会导致 64% 的癌症患者产生四肢感觉异常及严重的疼痛感, 而草乌甲素既可以通过抑制突触递质的释放进一 步抑制紫杉醇诱导的脊髓背角 C - 纤维突触的长程 增强效应 ( LTP) 以实现镇痛作用,又可以通过去 甲肾上腺素能神经和 5 - 羟色胺能神经激活下行疼 痛抑制系统,还可以通过阻断脊髓背角突触前末 梢的 N 型钙离子通道来抑制 LTP [8] ( LTP 或许与 机体耐药性有关) 。 其二: Xu,Li,Wang 等[13 - 16]提出乌头提取物 ( 包括草乌甲素) 不仅能促进脊髓胶质细胞中强啡 肽 ( 一种内源性阿片神经递质) 的释放,进而激 活脊髓 κ - 阿片受体产生镇痛效应,还能抑制吗啡 的镇痛耐药性及瞬时感受器电位香草酸受体 1。然 而,阿片类药物引发的耐药性,临床上可能无法 与痛觉过敏区分。有学者[14,17]认为神经病理性疼 痛可能是阿片类药物耐药性的一种表现形式,也 有可能和阿片类药物产生耐药性共享同一种机制。 随着研究的深入,Li 等学者[5,18]又进一步补充论 证了 其 观 点: 草 乌 甲 素 是 通 过 Gs/cAMP /PKA/ p38β /CREB 信号传导机制刺激小胶质细胞分泌强 啡肽 A 实现镇痛的。此外,Huang,Li 等[13,19 - 20] 发现: 因强啡肽 A 的表达介导了内脏及身体的抗 疼痛致敏效应,草乌甲素还可以作为治疗内脏疼 痛及肠易激综合征的潜力药物,但需要强调的是: 强啡肽 A 与草乌甲素的抗焦虑作用无关。 其三: 神经病理条件下,SNI 模型中肢体未损 伤侧的背根神经节 ( DRG) 神经元的蛋白激酶 C ( PKC) 会发生上调,而损伤侧的 DRG 神经元的 PKC 会发生下调。PKC 的上调可促进电压门控钠 通道尤其是神经元河豚毒素敏感型 ( TTX - S) 钠 通道的开放,而草乌甲素可通过抑制 PKC 而选择 性地、状态依赖型地阻断未损伤侧的 TTX - S 通道 开放 ( 痛觉传递所依赖的电生理基础[21]) ,进而 抑制异位放电以达到镇痛的目的。根据草乌甲素 对大鼠 SNI 模型中肢体损伤侧及未损伤侧的 DRG 神经元 TTX - S 和 TTX - R 通道的影响分析: 静息 状态下,相较于神经元河豚毒素不敏感型 ( TTX - R) 的钠通道,草乌甲素能更好地阻断失活的神经 元河豚毒素敏感型 ( TTX - S) 的钠通道[22 - 23]。比 起 Nav1. 8 通道 ( 与慢性炎症性痛觉过敏以及急性 炎症性高伤害感受有着密切的联系) ,草乌甲素能 更好地阻断 Nav1. 3 及 Nav1. 7 通道的开放[23]。
1. 2 抗炎作用机制
草乌甲素既可以通过抑制 NF - κB 炎症信号通路 ( ①影响破骨细胞的分化、融 合,从而抑制破骨细胞的形成、促进造骨细胞的 生成; ②下调肺组织里 NF - κB1 及 PKC - δ 蛋白 的表达以减轻肺部的炎症[24 - 25]) ,又可以通过抑 制 MAPK 炎症信号通路的活化及 iNOS、COX - 2、 TLR4 的表达进而抑制由脂多糖 ( LPS) 诱导小鼠 RAW264. 7 巨噬细胞分泌的 IL - 6、IL - 1β、TNF - α 致炎因子及单核趋化蛋白 MCP - 1 的表达所产 生的细胞炎症反应[26 - 27]。
1. 3 免疫调节机制
草乌甲素能有效抑制致裂原 诱导的 T、B 淋巴细胞转化,一定程度上避免了因 二者的高度活化使自身抗体升高而造成的免疫复 合物的堆积。此外,草乌甲素还可以抑制巨噬细 胞的吞噬功能及 NO 的分泌[28]。
2 草乌甲素的药理作用
2. 1 镇痛作用
草乌甲素具有较好的外周镇痛作 用,无心理依赖性及器质性脏器毒性,不失为一 种更优的药物选择[29 - 30]。它既可以用于治疗类风 湿性关节炎、骨关节炎、癌性疼痛、带状疱疹痛, 缓解风湿及类风湿性关节炎所致的红、肿、热等; 又可以作为术后镇痛剂使用,帮助膝关节术后功能 性恢复,改善膝关节的运动性疼痛,间接地促进膝 关节术后消肿[31 - 32]; 还可以用于需要长期镇痛的患 者,有助于提高其生活质量。如对比草乌甲素及布洛芬缓释胶囊治疗轻、中度癌痛患者的疗效发现: 前者起效慢,直到用药第三天,其疗效才能与后者 持平,但前者的不良反应明显少于后者[33]。
2. 2 抗炎及免疫调节作用
草乌甲素不但可以通 过提高如佐剂性关节炎 ( AA) 大鼠的疼痛阈值、 提升血清中 β - 内啡肽 ( 一种具有镇痛作用的神经 肽) 的表达,进而抑制炎性趋化因子驱使特定细 胞到达炎症部位诱发的自身免疫反应,还可以降 低血清中 TNF - α、PGE2 炎性致痛因子 ( 可增加 局部血管通透性、加重炎症程度、促使成纤维细 胞增值、血管新生,进而导致骨和软骨产生病理 性损 伤 ) 的 含 量 进 而 改 善 关 节 炎 的 肿 胀 程 度[34 - 35]。与此同时,草乌甲素在治疗哮喘方面也 具有潜在的价值: 它能够通过恢复 Th1 /Th2 的平 衡来缓解鸡卵白蛋白所致的气道、肺部阻塞,进 而重塑气道、从而抑制肺炎的发生[36]。
3 草乌甲素不同给药途径的应用
从上世纪八十年代起,国家食品药品监督管 理局就批准了草乌甲素肌肉注射剂、片剂、软凝 胶胶囊在临床的应用[37]。
3. 1 注射给药
草乌甲素注射剂 ( 肌注、穴位注 射) 除可用于治疗常见慢性疼痛之外,还可用于 缓解晚期癌性疼痛。有学者提出,普通的肌肉注 射会有一定的刺激性,若采用草乌甲素多囊脂质 体或 DSPE - PEG2000 胶束肌注给药,能显著降低 注射部位的刺激性,且运用脂质体载药可以加快 吸收速率,延长镇痛作用时间[38]。 动物实验[5,13]表明,皮下或鞘内注射草乌甲 素及其类似物,均可有效抑制福尔马林引起的强 直性疼痛,减轻因接种癌细胞而引起的骨痛及因 周围脊神经结扎或给予紫杉醇诱发的神经痛。
3. 2 口服给药
草乌甲素片和草乌甲素胶囊均可 用于治疗骨关节炎 ( OA) 及类风湿关节炎 ( RA) ,且这两种剂型针对 OA 的疗效均优于 RA。然而, 根据 20 年来的临床用药统计显示,草乌甲素片比 胶囊剂应用范围更广、应用时间更长。草乌甲素 片既可以治疗各类型的慢性疼痛,如轻、中度烧 伤所致的创面疼痛[39],又可以抑制具有剂量依赖 性的组胺和氯喹宁诱导的抓挠行为及瘙痒致敏, 消除急性瘙痒症状[12],且无成瘾性、耐药性、肾 功能损伤等副作用。
3. 3 经皮给药
有学者认为注射及口服草乌甲素 均不是理想的给药途径,原因如下: ①草乌甲素 对皮肤黏膜、肌肉均有刺激性且部分患者胃肠道 的副作用也较明显,如口唇发麻、恶心呕吐等, 严重影响了患者的依从性; ②草乌甲素治疗窗窄、 半衰期短 ( 约 5 h) 、生物利用度低、血药浓度波 动大,药物的安全性及有效性不能得到很好的 控制[40]。 动物实验[40]表明: 将草乌甲素制成透皮贴剂 或将其微乳制成水性基质贴片,既能避免肝脏的 首过效应及肌肉注射的疼痛反应 ( 经皮给药对皮 肤的刺激性很小,皮肤反应可在停药后较短时间 内自行消退) ,有效改善其稳定性,提高其透皮速 率,在保证释药速率平稳的同时,加快体内吸收, 进而使其生物利用度提高 3 ~ 4 倍; 又能通过局部 用药达到靶向治疗的目的,避免全身给药带来的 毒副作用[41]。
4 联合用药的策略
4. 1
与吗啡或非甾体类抗炎药联用 90% 的疼痛 治疗使用的都是非甾体类抗炎药及阿片类药物, 前者主要通过抑制 COX 进而抑制炎症因子的释放 以达到抗炎镇痛的作用,但具有损伤胃肠道及心 血管事件的风险; 后者主要通过作用于阿片受体, 使中枢神经递质的释放减少进而阻断神经冲动的 传递以达到镇痛的目的,但具有心理依赖性、药 物依赖性、呼吸抑制等不良反应,虽有研究[42 - 43] 表明 D - 氨基酸氧化酶 ( DAAO) 抑制剂 CBIO 可 有效调节、抑制或逆转吗啡的镇痛耐受性,但临 床证据还不够充足,所以二者在镇痛方面的应用 均不是很理想。 临床发现草乌甲素既可以替代 NAISDs 联合硫 酸吗啡缓释片治疗中晚期癌症,进而减少硫酸吗 啡缓释片的使用剂量,降低其毒副作用[44]; 又可 以联合 NAISDs 用于缓解肩周炎、类风湿性关节炎 带来的疼痛感,降低夜间痛醒频率,改善睡眠质 量; 还可以提高胃肠、肝肾功能不好的患者对镇 痛药物的耐受性,减少 NAISDs 的使用频次[45]。 动物实验[8]表明: 草乌甲素因不受阿片受体 阻滞剂纳洛酮的影响,它能更好地协同吗啡镇痛 以消除其耐药性,但需要注意: 米诺环素、利血 平会拮抗草乌甲素的镇痛作用,使用草乌甲素时 应避免与这两种药物联用[13]。
4. 2
与其他药物联用 草乌甲素既可以联合筋骨 痛消丸或玻璃酸钠治疗膝关节骨性关节炎,联合 低频脉冲治疗膝关节炎[46 - 47],又可以联合甲氨蝶呤治疗类风湿性关节炎,改善关节功能,增大关 节活动度,缓解关节肿胀[21]。 动物实验[48]表明: 草乌甲素可作为佐剂与利 多卡因或肾上腺素联用以阻断家兔的运动功能, 麻痹坐骨神经的感觉 ( 联用使镇痛效应延长至 24 h,阻断作用直到 6 d 之后才会完全消失) ,因利多 卡因的麻醉作用能使血流变慢,一定程度上可使 草乌甲素的毒性降低。
5 结语
草乌甲素具有很好的抗炎、镇痛、免疫抑制 等作用。近年来其在治疗各种原因引起的慢性疼 痛方面发挥着重要作用,因其不产生耐药性、毒 副作用小,非常适合需要长期镇痛的患者使用。 未来的研究重点应该放在如何设计出更优的药物 剂型、提高草乌甲素的生物利用度; 如何完善临 床用药监察、系统追踪草乌甲素的用药安全性评 价上,争取最大化地发挥利草乌甲素的药用价值。 通过查阅相关文献,本文对草乌甲素的镇痛、抗 炎等作用机制、药理作用、不同的给药途径及联 合用药的策略进行了综述,旨在为草乌甲素更好 地应用于临床提供支撑材料。