現在有相當一部分常見藥品,都是對天然的生物鹼進行結構修飾之後的產物。比如很多複方感冒藥中的有效成分麻黃堿;如那個答案裡提到的 M 受體拮抗劑阿托品;比如小檗堿,也就是黃連素;比如更多人知道的,非酒精飲料的精神內核,咖啡因。等等
1.
嘌呤類生物鹼,也是現代飲料文化的核心——咖啡因 Caffeine:
咖啡因的系統命名是 1,3,7- 三甲基黃嘌呤,又叫咖啡鹼,直接生物來源是咖啡果和茶葉。
結構類似的還有茶鹼 Theophylline:
和可可碱 Theobromine:
咖啡因在肝臟中代謝,其代謝產物就是茶鹼、可哥堿和黃嘌呤。這仨長得非常相似啊,實際上其藥理作用也基本雷同,就是中樞興奮劑。小劑量的咖啡因作用於大腦皮質的高位的中樞,可以使人精神興奮,消除疲勞,而且可以改善思維,睡意也會減輕。咖啡因還有擴張支氣管和利尿的作用。
大劑量的服用咖啡因有可能產生一些不良反應。因為其中樞興奮作用,所以可能會使人覺得噁心、頭痛、失眠。單次的大劑量的服用咖啡因,或者一次性特別大量的飲用含有咖啡因的飲料的話,有可能產生焦躁不安,肌肉震顫,耳鳴,心悸以及驚厥的反應。
咖啡因的提取,用索氏提取器。
2.
異喹啉類生物鹼,鴉片類毒品——嗎啡 Morphine:
嗎啡是罌粟果滲出液的主要成分,最早被發現的生物鹼之一,也是現今幾乎在所有國家都受到嚴格管制的中樞鎮痛藥。阿司匹林這種外周鎮痛藥和嗎啡的作用相比完全不在一個量級。
嗎啡的毒性主要體現在反復服用之後的成癮性。嗎啡的急性致死量在 250mg 左右,過量服用的話會有嚴重的呼吸抑制,如果不及時搶救的話很容易因為呼吸麻痹而死亡。
類似物可待因 codeine,或者叫甲基嗎啡,作用比嗎啡本身就小很多了。甲基嗎啡是現在比較常用的鎮痛劑,鎮痛作用是嗎啡是 1/12 左右,但是仍然要比阿司匹林等解熱鎮痛藥強:
鹽酸可待因:
可待因的另一個應用就是止咳了。嗎啡和可待因都可以抑制腦幹中控制咳嗽的中樞(在延髓),可以非常迅速的起到鎮咳作用,而且能夠維持數個小時;但是嗎啡是不論呼吸中樞還是咳嗽中樞都一起抑制了,而一般治療量的可待因對呼吸中樞的抑制則非常輕微。
海洛因,也是嗎啡類似物。
3.
抑制植物細胞有絲分裂。 百合科植物秋水仙,秋水仙堿 Colchicine:
現在秋水仙堿還是在當藥用,可以用來治療痛風,但是需要非常小心,控制用法用量。另外可以用於白血病、皮膚癌和乳腺癌的化療。秋水仙堿的急性毒性遠非咖啡因這種東西可以比例的。
秋水仙堿每天服用的劑量最大絕不能超過 6mg,患者必須定期檢查肝腎功能和血常規。一旦患者在服用秋水仙堿期間出現了胃腸道反應,那說明已經是嚴重中毒的先兆了。秋水仙堿的急性中毒反應很複雜,對血液、胃腸道、心臟、泌尿系統都有毒性。最顯著的可能是對呼吸中樞的抑制,一般中毒後不及時治療,死亡率也是比較高的。而且現今對秋水仙堿的急性中毒是沒有特效解毒劑的。
4.
毛茛科植物,其中含有劇毒生物鹼的也不在少數。附子(烏頭)。神經毒物——烏頭堿 Aconitine:
烏頭在希臘神話裡有非常崇高的地位。赫拉克勒斯把三頭犬刻耳柏洛斯(Cerberus)擰回陽間,刻耳柏洛斯看到陽光嚇得涎水吐了一地,然後涎水所流到的地方就長出了烏頭。
所有種屬的烏頭的所有部分,從根到花,都有很強的毒性,所以也有非常多的烏頭致死的案例。烏頭堿可能也是可以和氰化鉀、百草枯相提並論的出場率非常高的毒殺藥和自殺藥(現在可能出場率不高了,因為不好弄到手)。
烏頭堿現在在醫學上用來癌症的輔助治療,主要是用於鎮癌痛,因為他可以直接麻痹外周神經末梢,產生局部的鎮痛作用。口服烏頭堿 0.2mg 即會產生中毒反應,致死量約為 2mg-5mg,作用非常迅猛和劇烈。內服烏頭堿的主要反應是中樞劇烈興奮,並且直接作用於心肌,一開始心跳劇烈加速,而後轉為停跳。
烏頭堿經過煎煮之後轉換為烏頭原堿,毒性大大降低,這也是為啥附子、川烏是一味中藥的原因。但是如果煎煮不得當的話,仍然會導致超過致死劑量,造成事故。
5.
蒙汗藥主要是莨菪烷類生物鹼:
比如東莨菪堿(Scopolamine):
古代沒有化學合成藥,只有植物藥和礦物藥,其中植物藥又是主導。所以古代這些毒藥啊、麻醉藥啊,甚至其他用來治病的藥,生物鹼占了一大部分。現在做天然藥物化學和中藥現代化的,多半都是在做生物鹼的提取和純化。東莨菪堿其實是一些古法麻醉藥的主要有效成分。古代醫書上用曼陀羅、洋金花或者顛茄製劑做的麻醉藥,其實也就是對東莨菪堿的利用
類似的還有山莨菪堿(Anisodamine):
左旋莨菪堿,或者天仙子堿(Hyoscyamine):
與之作用類似的生物鹼還有消旋莨菪堿,也就是大家耳熟能詳的阿托品(Atropine)。
雖然天仙子堿的抗M膽鹼受體作用是阿托品的兩倍,但是同時天仙子堿對中樞的作用也要比阿托品強8-50倍,
所以臨床上使用阿托品更加安全。這也是阿托品為什麼是現在臨床應用最為廣泛的一類莨菪烷類生物鹼的原因:
莨菪烷類生物鹼的直接生物來源就是茄科植物莨菪,或者叫天仙子(Unprocessed Semen Hyoscyami.),還有同屬於茄科植物的曼陀羅(Datura stramonium Linn.),顛茄(Atropa belladonna L. )和洋金花(Datura metel L.)。
實際上莨菪烷類生物鹼的化學結構是十分相似的,即都存在最基礎的莨菪烷結構:
我們知道人體內有相當一部分神經細胞之間的信號傳導是依靠重要的化學物質乙醯膽鹼:
乙醯膽鹼可以與突觸後膜的乙醯膽鹼受體(M型和N型)結合並且使受體激動,使神經衝動得以傳導下去。而莨菪烷類生物鹼由於其叔胺結構,也可以和M型膽鹼受體結合,但卻不具備使受體激動的內在活性,同時又佔據了受體,阻礙了乙醯膽鹼發揮正常的作用。其結果就是切斷了由M型膽鹼受體主導的神經的信號傳導。
這會有什麼效果呢?當服用莨菪烷類生物鹼的量比較少時,主要的作用體現在外周:比如促使腺體分泌減少(最敏感的就是汗腺和唾液腺,可能也是為什麼叫“蒙汗藥”的原因),使瞳孔擴大(小時候配眼鏡驗光之前滴的擴瞳藥,就是阿托品),消化道平滑肌興奮性降低(可以緩解胃腸絞痛)。莨菪烷類生物鹼對心率的影響則是先輕度抑制,然後隨著劑量增大,阻斷迷走神經之後轉為使心跳加快。當服用莨菪烷類生物鹼量比較大時,則會影響中樞神經系統:一開始會出現焦慮不安、譫妄、多言,而到中毒劑量時,則會出現嚴重的幻覺、運動失調和驚厥,繼續增大劑量則會由興奮轉為抑制,直至昏迷和呼吸麻痹。
不過上面也只是概括性的藥理作用介紹,實際上阿托品、東莨菪堿、山莨菪堿等等在具體的作用上會有一些小的區別。比如東莨菪堿比阿托品對唾液腺的抑制就要更強,並且更容易對大腦皮質產生抑制作用,更容易使服用者產生嗜睡和健忘的效果。
莨菪烷類生物鹼是現在非常重要的一類藥物,即M型膽鹼受體拮抗劑。除了上面說的,用於擴瞳之外,莨菪烷類生物鹼口服或者透皮給藥可以用來預防暈動病(暈車、暈船),可以用於麻醉前給藥,可以用來止吐,緩解內臟絞痛。當然最重要的,阿托品和其它的一些莨菪烷類生物鹼可以用於急性有機磷中毒(AOPP)的急救,急性有機磷中毒的機制是乙醯膽鹼無法被分解從而使膽鹼能神經過度興奮,而莨菪烷類生物鹼恰好可以拮抗乙醯膽鹼的作用。
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郭松義《清代刑案中記錄的蒙汗藥》:
注:此處的空格並非原稿不清,出處《清代刑科題本》的原件藏於臺灣“中研院”近代史所。
方晓阳、陶晓葵《蒙汗药一词新释》:
劉天天《從莨菪(lang dang)子到迷藥——古代書籍中“蒙汗藥”概念的演化》:
由歷史角度看,自史籍中的各種“蒙汗藥”以及類似“蒙汗藥”的配方可知,多數“蒙汗藥”的有效成分是莨菪子、曼陀羅之類。
6.
茄屬植物(馬鈴薯,茄子啊,番茄啊)中有很多非常重要的食用作物。而在部分未成熟的或者發芽的茄科植物中,龍葵堿的含量會急劇升高,含有毒的化學物質龍葵堿 Solanin :
龍葵堿中含有三個糖環,所以也叫做配糖生物鹼。
龍葵堿的主要毒性是胃腸道黏膜的刺激性和腐蝕性,以及中樞麻痹。中毒時的反應就是胃痛加劇,而且出現噁心、嘔吐和呼吸困難,全身虛弱,嚴重者就會死亡。龍葵堿對人的致死劑量並不低,但是中毒劑量還是比較低的。
馬鈴薯中的生物鹼除了龍葵堿之外,還有卡茄堿 Chaconine,也是一種含有糖基的配糖生物鹼:
7.
鉤吻,馬前科葫蔓藤屬植物,是斷腸草的一種解釋。
鉤吻中所含的有毒生物鹼主要是鉤吻堿 Gelsemine:
雖然很多人把鉤吻叫做斷腸草,但是鉤吻堿的最主要的毒性並不體現在胃腸道。實際上它並不能使人斷腸,不如刀子。鉤吻的主要毒性作用仍然是神經毒性,主要症狀還是呼吸抑制,致死原因仍然是呼吸麻痹。但是鉤吻堿對呼吸的抑制不具有中樞性,在中毒者呼吸停止之後,其心臟還是會繼續跳動的——理解成憋死更直觀一些。
鉤吻堿仍然是一種藥品,用來治療三叉神經痛。和秋水仙堿一樣,因為本身毒性巨大, 所以在應用時必須要再三小心。
對於鉤吻是斷腸草的說法其實來自於《夢溪筆談》,實際上鉤吻在各地有不同的名字。有叫鉤莽的,有叫虎狼草的,有叫大茶藥的,等等
8.
馬前科的馬錢子,又叫番木鼈。其中含有毒性極強的吲哚類生物鹼,,馬錢子堿 Strychnine:
馬錢子堿過去在醫學上用作中樞興奮劑,用來治療偏癱和癱瘓。同時,有些患者注射鏈黴素之後可能會引起骨骼肌鬆弛,也可以用馬錢子堿對抗。不過現在也不怎麼用了,因為馬錢子堿的毒性非常大,而且排泄十分緩慢,容易在體內積蓄過量。
馬錢子堿輕度的中毒反應是面部肌肉僵硬,四肢強直,雙腳內收。同時馬錢子堿還會使呼吸肌群(比如喉肌,比如膈肌)強直僵硬,使人的呼吸停止死亡。馬錢子堿的致死量在 10mg 左右。
馬錢子堿不僅可以毒人,還可以毒鼠。實際上馬錢子堿的另一個名字就是毒鼠堿,對一些害蟲也有效果。
9.
毒芹中還有數種有毒生物鹼,毒芹堿 Coniine:
毒芹堿可能是今天列舉的所有生物鹼中化學結構最簡單的。歷史上最有名的被毒芹堿毒死的人名字叫蘇格拉底。古希臘經常用毒芹榨汁來處決一些有身份的犯人,不過同時他們也用這種東西來解痙。
天然毒芹堿都是右旋體,有特殊臭味。致死量在 60-100mg 左右,主要是神經毒性,麻痹運動神經末梢和脊髓。中毒者的表現是虛弱無力、呼吸減慢,最後是因呼吸停止而死。相對於一些有強烈胃腸道反應的毒物來說,毒芹堿的中毒反應還是比較體面的。
9.
煙草裡的生物鹼,煙鹼。或者還有一個更熟悉的名字——尼古丁 Nicotine:
茄科植物中有毒的居多。東莨菪堿也好,龍葵堿也好,還是煙鹼也好,都是來自茄科植物。煙鹼的最重要應用,是做殺蟲劑。農村經常有用 98%煙鹼濃溶液殺蟲的,效果還不錯。
煙鹼是煙葉中的重要成分,無色無臭,透明而且容易揮發。對水生生物的毒性一般,但是對昆蟲有很高的殺蟲活性。主要的作用機制仍然是神經毒性,作為觸殺劑,與昆蟲體表接觸就可以發揮殺蟲效果。
對人一樣有效果,大鼠口服 LD50 為 50mg/kg。一次性施用大量的煙鹼,最終患者也是因呼吸肌麻痹而導致的呼吸衰竭而死。煙鹼對 N 膽鹼受體有激動作用,但是臨床上沒有應用價值,和 M 膽鹼受體激動劑比如毛果芸香堿(可以治療原發性青光眼)的地位完全不一樣。
這麼多有毒的生物鹼,發現全是植物中的,動物中就沒有毒性非常高的生物鹼嗎?當然也不是沒有。不過動物毒素裡有毒蛋白占了大頭,有毒生物鹼就比較少了,不過個個都是鼎鼎大名,比如甾體生物鹼的箭毒蛙毒素,比如下面要說的河豚毒素 Tetrodotoxin:
河豚毒素同樣也是劇毒的神經毒素,其實不僅在河豚體內有,在很多魚類體內都有。但是實際上現在也有研究表明河豚毒素並非來自這些魚類自體,而是來自一種共生的細菌(河豚毒交替假單胞菌 Pseudoalteromonas tetraodonis)。
河豚毒素的特點是中毒發作迅速,一般在食用後十多分鐘內發作。首先是皮膚酥麻和刺痛,然後迅速轉為全身的廣泛肌肉麻痹,並且出現胃腸道反應。嚴重急性中毒則是呼吸肌麻痹,甚至血壓下降和迴圈衰竭。
河豚毒素一度被認為是毒性最強烈的天然非蛋白毒素,現今無論國內國外都沒有針對性的解毒劑。但是河豚毒在體內降解和排泄非常快,一般情況下只要河豚毒素中毒者 8 小時未死亡,就大多可以恢復——不過實際上這種人也不是很多。食用河豚中毒的事件還是屢有報導的,前面說的馬錢子堿,可以用於治療河豚毒素造成的肌肉麻痹。
寫了這麼多,其實大部分在我國 A 級有機劇毒物品名錄上的生物鹼都提到了。咖啡因和龍葵堿除外,剩下的 9 類生物鹼都是 A 級有機劇毒物品——嗯,包括用作蒙汗藥的東莨菪堿,包括用作滴眼藥的阿托品。
不過實際上生物鹼的劃分範圍並不是非常明確。有的人認為氨基酸衍生物,或者維生素的衍生物也可以算作生物鹼。不過現在來看,從名字上判斷還是比較明確的,就是中文名稱前面是一種植物後面帶堿字的,絕大多數都是生物鹼;英文則是以詞綴 -ine 結尾。 動物毒素習慣上是以 -otoxin 結尾,不論是否是生物鹼了。
A 級有機劇毒物品名錄上,還有毒扁豆堿,毛果芸香堿,麥角類生物鹼,藜蘆堿,和雷公藤堿。實際上天然產物中的有毒物質實在太多太多太多,寫在 A 級有機劇毒物品名錄上的,除了生物鹼之外,還有大量的有毒糖甙類物質,比如毒毛旋花甙,洋地黃毒甙,地高辛,花青甙,等等。動物毒素那就更是五花八門,毒氨基酸類的蟾毒素,還有大量的毒蛋白和細菌毒素。總的來說天然產物這邊是兇險異常的。
有機毒素的特殊性在於,他們大多數都是依靠急性神經毒性發揮作用,而無機毒物則大多數是依靠無差別的細胞毒性。
關於有毒生物鹼的科普文章似乎還真的不少,貼吧,果殼裡面有一大堆。還有一些科普雜誌裡面也有介紹。
最後還是囑咐一句,這些都只是科普知識,不要當作用藥依據,有病上醫院;也不要自己在家裡提著玩。
化學行業之外的人對化學最感興趣的,除了和生活息息相關的比如食品添加劑、化妝品之外,無外乎兩方面,炸藥和毒藥。對植物中化學成分的提取很感興趣。在家裡做實驗——當然主要不是鋁熱或者炸藥,而是天然產物的提取(純化不了,沒法過柱子)。葉綠素啊,黃芩苷啊,這些都是非常方便做的東西,廚房裡的東西都可以做的,一些簡單的“提”和“沉”的操作,
来源:知乎
https://www.zhihu.com/question/34832412/answer/547809697
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