产品名称: 含羞草素
英文名: Mimosine  
中文别名: L(-)-含羞草氨酸；含羞草碱
英文别名: L-Mimosine
Cas 号: 500-44-7
产品编码:BP4806 
分子式: C₈H₁₀N₂O₄
分子量: 198.178
来源:
化合物类型: 生物碱类(Alkaloids)

纯度: 95%~99%
分析方法: HPLC-DAD or/and HPLC-ELSD
鉴定方法: 质谱（Mass）, 核磁（NMR）
包装: 棕色小玻璃瓶，按客户需求包装。
存储: 贮存在避光密闭容器中，冷藏或者冷冻长期保存。
样品溶液最好临用新配。如果需要提前配制的话，最好分成独立包装冷冻保存（-20℃以下），临用前再取出解冻，通常可以保存2周。

可以满足克级至公斤级以上大量需求，有大量库存，详情请咨询。


参考文献

      含羞草素是从植物中提取的一种非蛋白氨基酸，它能够与 Zn2+、Ni2+、Fe2+ 或 Al3+ 等二价和三价金属阳离子结合。这就产生了有趣的抗菌和抗癌特性，使含含羞草素有希望成为治疗应用的候选物质。一种可能性是将含羞草素加入合成短肽药物中。然而，人们对这种氨基酸如何影响肽结构还不甚了解，这降低了我们设计有效治疗化合物的能力。在这项工作中，我们利用计算机模拟来了解这一问题。我们首先为含羞草素残基建立了参数，并与 Amber 家族的两个经典力场结合使用。然后，我们使用原子分子动力学模拟和由此产生的参数集来评估含羞草素对该氨基酸结构倾向性的影响。我们将这些模拟结果与用苯丙氨酸或酪氨酸取代含羞草氨酸的同源肽进行了比较。我们发现，含羞草碱中的强偶极子导致氨基酸环堆叠构象优于延伸构象。我们利用量子力学计算验证了我们的结果，这为我们的经典模拟结果提供了坚实的基础。

From:  J. Phys. Chem. B 2022, 126, 2959−2967

含羞草素的HPLC图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

含羞草素（Mimosine）：从天然铁螯合剂到多靶点药理活性的研究进展

引言/概述

天然产物作为药物发现的重要源泉，长期以来为人类健康事业贡献了众多先导化合物和临床药物。在众多具有生物活性的天然产物中，含羞草素（Mimosine）因其独特的化学结构和多样化的药理活性而备受关注。含羞草素是一种非蛋白氨基酸，最初从热带豆科植物含羞草（Mimosa pudica）中分离鉴定，随后在银合欢（Leucaena leucocephala）等多种植物中被发现。这种天然产物以其强大的铁离子螯合能力而著称，能够通过结合Fe(III)离子发挥抗氧化作用，同时展现出抗癌、抗炎、抗抑郁等多种药理活性。

含羞草素的化学结构类似于酪氨酸，这一结构特征使其能够与多种生物靶点相互作用。近年来，随着对天然产物药理机制研究的深入，含羞草素在细胞周期调控、凋亡诱导、神经保护等方面的作用机制逐渐被阐明。尤其值得注意的是，含羞草素通过金属离子螯合、线粒体功能调控和活性氧（ROS）产生等途径，对人类白血病细胞表现出显著的促凋亡作用，这为其在肿瘤治疗领域的应用提供了理论基础。

此外，含羞草素在抗抑郁方面的潜在价值也引起了研究者的兴趣。通过作用于单胺氧化酶（MAO-A、MAO-B）、糖原合成酶激酶-3β（GSK3B）、5-羟色胺转运体（SLC6A4）等多个与抑郁症发病机制相关的靶点，含羞草素可能为新型抗抑郁药物的开发提供新的思路。本文将从化学结构、植物来源、药理活性、作用机制、成药性评价及临床应用前景等方面，对含羞草素的研究进展进行系统综述。

化学结构与理化性质

化学结构特征

含羞草素的化学名称为β-[N-(3-羟基-4-吡啶酮)]-α-氨基丙酸，分子式为C₈H₁₀N₂O₄，分子量为198.18 Da。其结构由两个主要部分组成：一个吡啶酮环和一个丙氨酸侧链。具体而言，含羞草素分子中含有一个3-羟基-4-吡啶酮（3-hydroxy-4-pyridone）结构单元，通过亚甲基桥与α-氨基酸（丙氨酸）的β位碳原子相连。这一独特的结构使其成为酪氨酸的结构类似物，因为酪氨酸的苯环被吡啶酮环所替代。

含羞草素分子中存在多个功能基团，包括氨基（-NH₂）、羧基（-COOH）、羟基（-OH）以及吡啶酮环上的羰基（C=O）。这些基团赋予了含羞草素丰富的化学反应性和生物活性。特别重要的是，3-羟基-4-吡啶酮结构单元具有两个相邻的氧原子（羟基氧和羰基氧），能够与金属离子形成稳定的五元螯合环，这是其作为高效铁螯合剂的结构基础。

理化性质参数

根据计算化学分析，含羞草素的理化性质参数如下：脂水分配系数（LogP）为-2.9015，表明该化合物具有较高的亲水性，在水相中溶解度良好。拓扑极性表面积（TPSA）为105.55 Ų，这一数值高于口服药物通常推荐的140 Ų上限，提示其可能具有较低的膜通透性。水溶性参数为9.6861，进一步证实了其良好的水溶性特征。

含羞草素的酸碱性质由其分子中的氨基（pKa约9.0-10.0）和羧基（pKa约2.0-3.0）决定，使其在生理pH条件下主要以两性离子形式存在。吡啶酮环上的羟基（pKa约8.0-9.0）在碱性条件下可发生去质子化，增强其与金属离子的配位能力。

光谱特征

含羞草素的紫外-可见吸收光谱在约280-300 nm处有特征吸收峰，这归因于吡啶酮环的π→π*跃迁。红外光谱中，约1650 cm⁻¹处的强吸收峰对应羰基（C=O）的伸缩振动，而约3400 cm⁻¹处的宽峰则归属于羟基和氨基的伸缩振动。核磁共振氢谱（¹H NMR）中，吡啶酮环上的质子信号出现在δ 6.0-7.5 ppm区域，而丙氨酸部分的质子信号则出现在δ 3.0-4.5 ppm区域。

植物来源与提取方法

主要植物来源

含羞草素最初从含羞草（Mimosa pudica L.）中分离得到，该植物属于豆科（Fabaceae）含羞草属（Mimosa），广泛分布于热带和亚热带地区。然而，含羞草素最为丰富的来源是银合欢属植物，特别是银合欢（Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit），其种子和叶片中含量可达干重的3-5%。此外，含羞草素还存在于以下植物中：

1. 含羞草属植物：包括Mimosa pudica、Mimosa invisa等，全草均可检测到含羞草素的存在。
2. 银合欢属植物：Leucaena leucocephala是最主要的来源，此外Leucaena esculenta、Leucaena diversifolia等也含有该化合物。
3. 其他豆科植物：部分Acacia属植物（如Acacia farnesiana）和Desmanthus属植物中也检测到含羞草素的存在。

值得注意的是，含羞草素在不同植物组织中的分布存在差异。在银合欢中，种子和幼嫩叶片中的含量最高，而成熟茎秆中含量较低。植物体内含羞草素的生物合成途径涉及酪氨酸代谢途径，其中3-羟基-4-吡啶酮结构单元来源于酪氨酸的氧化环化反应。

提取与纯化方法

含羞草素的提取通常基于其良好的水溶性和两性离子特性。经典的提取流程包括以下步骤：

（1）原料预处理：将新鲜或干燥的植物材料（通常为叶片或种子）粉碎至适当粒度，用石油醚或正己烷脱脂，去除脂溶性杂质。

（2）溶剂提取：采用酸性水溶液（如0.1 M HCl）或乙醇-水混合溶剂（50-70%乙醇）进行提取。酸性条件有利于含羞草素的质子化，提高其在水相中的溶解度。提取通常在室温或40-60°C下进行，采用浸泡、渗漉或超声辅助提取等方法。

（3）初步纯化：提取液经离心或过滤后，调节pH至等电点附近（约pH 5.0-6.0），使含羞草素沉淀析出。也可采用阳离子交换树脂（如Dowex 50W）进行吸附，然后用氨水或稀盐酸洗脱。

（4）精制：粗提物可通过重结晶（用水或乙醇-水混合溶剂）或制备型高效液相色谱（HPLC）进一步纯化。HPLC纯化常采用C18反相色谱柱，以水-甲醇或水-乙腈体系为流动相，检测波长为280 nm。

（5）鉴定与纯度分析：纯化后的含羞草素可通过薄层色谱（TLC）、高效液相色谱、质谱（MS）和核磁共振（NMR）等技术进行结构确认和纯度分析。

近年来，绿色提取技术如微波辅助提取、酶辅助提取和超临界流体萃取等也被应用于含羞草素的提取，这些方法具有提取效率高、溶剂用量少、环境友好等优点。

药理活性研究

抗癌活性

含羞草素的抗癌活性是其最受关注的药理作用之一。大量体外和体内研究表明，含羞草素对多种肿瘤细胞系具有生长抑制和促凋亡作用。

（1）白血病细胞：含羞草素对人类白血病细胞（如HL-60、K562、U937等）表现出显著的细胞毒性。研究表明，含羞草素通过金属离子螯合作用，干扰细胞内铁稳态，进而激活线粒体凋亡通路。具体而言，含羞草素能够诱导线粒体膜电位下降，促进细胞色素c释放，激活caspase-3和caspase-9，最终导致细胞凋亡。值得注意的是，含羞草素诱导的活性氧（ROS）产生在这一过程中发挥关键作用，ROS作为信号分子参与凋亡信号的放大。

（2）实体瘤细胞：除白血病外，含羞草素对乳腺癌（MCF-7、MDA-MB-231）、肺癌（A549）、肝癌（HepG2）、结肠癌（HT-29）等多种实体瘤细胞也具有抑制作用。其作用机制涉及细胞周期阻滞（主要阻滞于G1/S期）、DNA合成抑制以及凋亡诱导。含羞草素通过抑制核糖核苷酸还原酶（ribonucleotide reductase）的活性，减少脱氧核糖核苷酸（dNTP）的合成，从而抑制DNA复制和细胞增殖。

（3）抗转移活性：部分研究还发现，含羞草素能够抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭能力，这可能与其调节基质金属蛋白酶（MMPs）表达和活性有关。

抗炎活性

含羞草素在炎症相关疾病模型中也显示出保护作用。研究表明，含羞草素能够抑制脂多糖（LPS）诱导的巨噬细胞炎症反应，降低促炎细胞因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6）和一氧化氮（NO）的产生。其抗炎机制涉及核因子κB（NF-κB）信号通路的抑制，以及丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路的调节。

此外，含羞草素通过螯合铁离子，减少铁介导的氧化应激反应，从而减轻炎症组织中的氧化损伤。在动物模型中，含羞草素对急性炎症（如角叉菜胶诱导的足趾肿胀）和慢性炎症（如佐剂性关节炎）均表现出一定的缓解作用。

抗抑郁活性

近年来，含羞草素在神经系统疾病，特别是抑郁症治疗方面的潜力引起了研究者的关注。抑郁症是一种复杂的精神疾病，其发病机制涉及单胺类神经递质系统、神经营养因子、神经可塑性等多个方面。含羞草素通过作用于多个与抑郁症相关的靶点，展现出潜在的抗抑郁作用。

（1）单胺氧化酶抑制：含羞草素对单胺氧化酶A（MAO-A）和单胺氧化酶B（MAO-B）均具有抑制作用。MAO是降解单胺类神经递质（如5-羟色胺、去甲肾上腺素、多巴胺）的关键酶，抑制其活性可提高突触间隙中这些神经递质的浓度，从而产生抗抑郁效应。

（2）5-羟色胺系统调节：含羞草素能够与5-羟色胺转运体（SLC6A4）和5-羟色胺1A受体（HTR1A）相互作用，调节5-羟色胺的再摄取和信号转导。5-羟色胺系统在情绪调节中发挥核心作用，是多数抗抑郁药物的主要作用靶点。

（3）神经营养因子与信号通路：含羞草素可上调脑源性神经营养因子（BDNF）的表达，并激活cAMP反应元件结合蛋白（CREB）信号通路。BDNF在神经元存活、突触可塑性和神经发生中起关键作用，其表达降低与抑郁症的发病密切相关。

（4）其他靶点：含羞草素还作用于糖原合成酶激酶-3β（GSK3B）、儿茶酚-O-甲基转移酶（COMT）和γ-氨基丁酸A型受体（GABRA1）等靶点，这些靶点在情绪调节和神经保护中均发挥重要作用。

抗氧化活性

含羞草素的抗氧化活性主要源于其铁螯合能力。铁离子是Fenton反应的关键催化剂，能够促进羟基自由基（·OH）等强氧化性ROS的产生。通过螯合Fe(III)离子，含羞草素能够抑制Fenton反应，减少氧化应激损伤。此外，含羞草素本身也具有一定的自由基清除能力，能够直接中和超氧阴离子（O₂⁻·）和过氧化氢（H₂O₂）等ROS。

作用机制与分子靶点

铁螯合机制

含羞草素的铁螯合能力是其多种药理活性的基础。分子中的3-羟基-4-吡啶酮结构单元能够与Fe(III)离子形成1:2（金属:配体）的稳定络合物，配位常数为log K ≈ 10-12。这种螯合作用具有以下特点：

1. 选择性：含羞草素对Fe(III)具有较高的选择性，对Fe(II)、Cu(II)、Zn(II)等金属离子的亲和力相对较低。
2. 可逆性：螯合反应在生理pH条件下可逆，有利于铁离子的动态平衡调节。
3. 细胞渗透性：含羞草素-铁络合物具有一定的细胞膜通透性，能够将铁离子转运出细胞。

通过螯合细胞内游离铁，含羞草素能够干扰铁依赖的酶促反应，包括核糖核苷酸还原酶（RR）的活性。RR是DNA合成中的限速酶，其活性依赖于铁离子，因此含羞草素通过铁螯合间接抑制DNA合成，导致细胞周期阻滞。

凋亡诱导机制

含羞草素诱导细胞凋亡的机制涉及多个信号通路：

（1）线粒体途径：含羞草素通过铁螯合作用导致线粒体铁含量降低，影响线粒体呼吸链复合物的活性，引起线粒体膜电位（ΔΨm）下降。线粒体功能障碍导致细胞色素c从线粒体释放到胞质，与凋亡蛋白酶激活因子-1（Apaf-1）结合，激活caspase-9，进而激活下游的caspase-3和caspase-7，执行凋亡程序。

（2）ROS介导的信号：含羞草素诱导的ROS产生在凋亡信号中发挥双重作用。一方面，ROS作为信号分子激活应激反应通路，如JNK和p38 MAPK通路，促进凋亡；另一方面，过量的ROS直接损伤线粒体膜和DNA，加速细胞死亡。

（3）p53依赖性途径：在部分细胞系中，含羞草素能够上调p53蛋白的表达，p53作为转录因子激活促凋亡基因（如Bax、PUMA）的表达，同时抑制抗凋亡基因（如Bcl-2）的表达，促进细胞凋亡。

抗抑郁作用的多靶点机制

含羞草素的抗抑郁作用涉及多个分子靶点的协同调节：

（1）MAO-A/MAO-B抑制：含羞草素通过竞争性抑制MAO-A和MAO-B的活性，减少5-羟色胺、去甲肾上腺素和多巴胺的降解，提高突触间隙中这些神经递质的浓度。分子对接研究表明，含羞草素能够与MAO的活性位点结合，与FAD辅因子形成稳定的相互作用。

（2）GSK3B调节：糖原合成酶激酶-3β（GSK3B）是参与情绪调节和神经可塑性的重要激酶。含羞草素能够抑制GSK3B的活性，促进β-catenin的核转位，激活Wnt信号通路，从而促进神经发生和突触形成。

（3）SLC6A4相互作用：含羞草素与5-羟色胺转运体（SERT，由SLC6A4基因编码）的相互作用类似于选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs），能够减少5-羟色胺的再摄取，延长其在突触间隙的作用时间。

（4）BDNF-CREB通路激活：含羞草素通过激活cAMP/PKA/CREB信号通路，上调BDNF的表达。BDNF与TrkB受体结合后，激活下游的PI3K/Akt和MAPK/ERK通路，促进神经元存活和突触可塑性。

成药性评价与药代动力学

成药性参数分析

基于计算药物化学方法，对含羞草素的成药性进行了系统评价：

（1）类药性（Lipinski规则）：含羞草素的分子量为198.18 Da（<500），LogP为-2.90（<5），氢键供体数为3（<5），氢键受体数为5（<10），符合Lipinski五规则，表明其具有较好的口服药物潜力。然而，其较高的极性（TPSA=105.55 Ų）可能影响肠道吸收。

（2）水溶性：含羞草素的水溶性良好（9.69 mg/mL），有利于药物制剂的开发和体内吸收。

（3）血脑屏障通透性：含羞草素的血脑屏障（BBB）通透性较低，这限制了其在中枢神经系统疾病治疗中的应用。然而，对于需要外周作用的适应症（如抗癌、抗炎），低BBB通透性可能是有利的。

（4）安全性评价：Ames试验结果为阴性（0.0），表明含羞草素不具有明显的致突变性。hERG抑制试验结果为阴性，提示其心脏毒性风险较低。然而，含羞草素在高剂量下可能引起一定的毒性反应，包括脱毛、甲状腺功能抑制等，这与其铁螯合作用导致的铁缺乏有关。

药代动力学特征

目前关于含羞草素药代动力学的系统研究相对有限，但已有研究提供了初步信息：

（1）吸收：含羞草素口服后可在胃肠道吸收，但由于其高极性和两性离子特性，吸收可能不完全。动物实验表明，口服含羞草素的生物利用度约为20-40%。

（2）分布：含羞草素在体内分布广泛，主要分布在肝脏、肾脏和血液中。由于其低BBB通透性，脑组织中的浓度较低。

（3）代谢：含羞草素在体内的代谢途径主要包括：a）与葡萄糖醛酸或硫酸结合形成共轭物；b）在肠道微生物作用下发生脱羧或脱氨反应；c）部分含羞草素以原形形式排泄。

（4）排泄：含羞草素主要通过肾脏以原形或代谢物形式排泄，少量通过胆汁排泄。其半衰期（t₁/₂）约为2-4小时。

药物相互作用

含羞草素的铁螯合特性可能与其他含铁药物或补充剂发生相互作用。同时使用含铁制剂可能降低含羞草素的生物利用度和疗效。此外，含羞草素可能影响其他金属离子（如锌、铜）的代谢，需要关注其长期使用对微量元素平衡的影响。

临床应用前景与展望

抗癌治疗

含羞草素作为天然铁螯合剂，在肿瘤治疗中具有独特的优势。与现有的铁螯合剂（如去铁胺、地拉罗司）相比，含羞草素具有以下特点：1）分子量小，易于合成和修饰；2）对Fe(III)具有高选择性；3）能够诱导ROS产生，增强抗肿瘤效果。未来研究方向包括：

1. 联合用药策略：含羞草素与化疗药物（如阿霉素、顺铂）或靶向药物的联合应用，可能通过协同机制提高疗效，降低毒副作用。
2. 纳米制剂开发：利用纳米载体（如脂质体、聚合物纳米粒）包裹含羞草素，提高其稳定性和靶向性，实现肿瘤部位的精准递送。
3. 结构优化：通过对含羞草素分子进行结构修饰，提高其抗肿瘤活性和选择性，降低对正常细胞的毒性。

抗抑郁治疗

含羞草素的多靶点抗抑郁机制为其在精神疾病治疗中的应用提供了新的思路。与传统的单靶点抗抑郁药（如SSRIs）相比，含羞草素同时作用于MAO、SLC6A4、GSK3B等多个靶点，可能具有起效快、疗效全面、副作用少等优势。然而，其低BBB通透性是限制其在中枢神经系统疾病中应用的主要障碍。未来可通过以下策略改善：

1. 前药设计：设计含羞草素的前药，通过酯化或酰胺化修饰，提高其脂溶性和BBB通透性。
2. 鼻腔给药：利用鼻腔-脑通路，绕过BBB，实现含羞草素向脑部的直接递送。
3. 脑靶向递送系统：开发基于受体介导的脑靶向纳米递送系统，提高含羞草素在脑部的药物浓度。

其他潜在应用

1. 铁过载疾病：含羞草素可作为铁螯合剂用于治疗铁过载相关疾病，如遗传性血色病、输血性铁过载等。
2. 神经退行性疾病：含羞草素的抗氧化和铁螯合特性使其在帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病的治疗中具有潜在价值，这些疾病的发生发展与铁代谢紊乱和氧化应激密切相关。
3. 炎症性疾病：含羞草素的抗炎活性使其在类风湿性关节炎、炎症性肠病等慢性炎症性疾病的治疗中具有应用前景。

挑战与对策

尽管含羞草素具有多种药理活性和良好的成药性，但其临床应用仍面临以下挑战：

1. 毒性问题：高剂量含羞草素可能引起脱毛、甲状腺功能抑制、生长抑制等毒性反应，这与铁螯合导致的铁缺乏有关。通过优化给药方案（如间歇给药、低剂量长期给药）或联合补铁治疗，可能降低毒性。
2. 生物利用度：含羞草素的口服生物利用度较低，需要开发新型制剂提高其吸收效率。
3. 代谢稳定性：含羞草素在体内代谢较快，半衰期短，需要开发缓释制剂或结构类似物延长其作用时间。

结语

含羞草素作为一种具有独特化学结构的天然产物，以其强大的铁螯合能力为基础，展现出抗癌、抗炎、抗抑郁等多种药理活性。其作用机制涉及铁稳态调节、线粒体功能调控、ROS信号转导以及多靶点神经递质系统调节等多个方面。成药性评价表明，含羞草素符合类药性规则，具有较好的安全性特征，但其低BBB通透性和口服生物利用度是需要克服的主要障碍。

未来，随着对含羞草素药理机制认识的深入和药物化学修饰技术的发展，通过结构优化、新型制剂开发和联合用药策略，含羞草素及其衍生物有望在肿瘤治疗、抑郁症治疗和铁过载疾病等领域发挥重要的临床价值。同时，含羞草素作为天然铁螯合剂的成功案例，也为从天然产物中发现和开发新型多靶点药物提供了有益的启示。在天然产物药物研发的漫长道路上，含羞草素这颗璀璨的明珠必将绽放出更加耀眼的光芒。