产品名称: 花椒素
英文名: Lemairamin
中文别名:
英文别名: (2E)-N-[2-(3,4-Dimethoxyphenyl)ethyl]-3-phenyl-2-propenamide; Lemairamin (WGX-50)
Cas 号: 29946-61-0
产品编码:BP5403
分子式: C19H21NO3
分子量: 311.381
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。
可以满足克级以上大量需求，详情请咨询。
提供相关图谱和分析方法指导，可以提供包括色谱柱，标准品和分析方法在内的含量测定整体服务包，价格优惠。
花椒素的HPLC图谱
花椒素的核磁图谱
储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃
47.56
3.44
3.44
0.02
4.21
37.32
高
93.26
1.77
否
否
是
否
无
无
0.0
否
是
否
是
天然产物作为药物发现的重要源泉，在人类抗击疾病的漫长历史中扮演着不可或缺的角色。从传统草药中分离、鉴定并阐明其活性成分，是现代药物化学与药理学研究的核心任务之一。花椒素（Lemairamin），作为一种源自芸香科植物花椒属（Zanthoxylum）的天然生物碱类化合物，近年来因其独特的化学结构和显著的生物活性，特别是广谱抗菌潜力，引起了国内外学者的广泛关注。其CAS登记号为29946-61-0，分子式为C₁₈H₂₅NO₄，属于喹啉酮类生物碱家族。
花椒素最初从花椒（Zanthoxylum bungeanum）或同属植物的根、茎、叶中分离得到，是花椒中重要的活性次生代谢产物之一。传统中医理论认为花椒具有温中止痛、杀虫止痒的功效，现代药理学研究则证实其提取物具有抗菌、抗炎、镇痛、抗肿瘤等多种作用。花椒素作为其中的关键活性单体，其研究不仅有助于阐明传统中药花椒的药效物质基础，更为开发新型抗菌药物，尤其是应对日益严峻的细菌耐药性问题，提供了新的先导化合物。
当前，全球范围内由多重耐药菌（如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，MRSA）引起的感染性疾病发病率持续上升，而新型抗生素的研发管线却相对枯竭。花椒素对包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌在内的多种病原微生物均表现出抑制活性，其作用靶点涉及细菌DNA旋转酶（GYRA/GYPB）、细胞分裂蛋白FtsZ、脂肪酸合成酶FabI、二氢叶酸还原酶（DHFR）以及真菌的麦角固醇合成酶（ERG11）和耐药相关转运蛋白（CDR1）等关键节点。这种多靶点作用模式，使其在克服传统抗生素单一靶点易产生耐药性的问题上展现出独特优势。本文旨在系统综述花椒素的化学结构、植物来源、提取工艺、药理活性、作用机制、成药性评价及临床应用前景，以期为该天然产物的深入研究和开发利用提供全面的学术参考。
花椒素（Lemairamin）的化学结构属于四氢喹啉酮类生物碱，其核心骨架由一个氢化的喹啉环与一个酮基及一个长链烷基侧链构成。具体而言，其结构特征在于：喹啉环的1位氮原子上连接有一个甲基或氢原子，2位为羰基，3位和4位为饱和碳原子，且4位常连有一个羟基。最为关键的结构单元是连接在喹啉环3位或4位上的一个含有十个碳原子（C₁₀）的烷基侧链，该侧链通常为反式构型的烯烃或饱和烷烃，并可能带有羟基或羰基修饰。这种由极性喹啉酮母核与长链疏水烷基侧链组成的“两亲性”结构，是其能够穿透生物膜并与多种靶蛋白相互作用的结构基础。
从理化性质来看，花椒素的分子量为311.3810 Da，属于小分子化合物范畴，符合Lipinski“五规则”中分子量小于500的要求，具备良好的口服药物开发潜力。其脂水分配系数（LogP）为3.4436，表明该化合物具有中等程度的脂溶性，有利于其在生物体内的跨膜转运和分布。拓扑极性表面积（TPSA）为47.56 Ų，远低于140 Ų的阈值，提示其具有良好的肠道吸收和细胞膜通透性。然而，花椒素的水溶性较差，仅为0.0244 mg/mL，这在一定程度上限制了其生物利用度和剂型开发。值得注意的是，该化合物的血脑屏障穿透能力被评估为“高”，提示其可能具有中枢神经系统活性，但同时也可能带来潜在的神经毒性风险，需要在后续研究中加以关注。
在安全性预测方面，hERG（人类ether-à-go-go相关基因）抑制风险评估为“否”，表明花椒素诱发心脏QT间期延长和尖端扭转型室性心动过速的风险较低，这是一个重要的安全性优势。此外，Ames试验结果为0.0，提示其在细菌回复突变试验中未表现出明显的致突变性，遗传毒性风险较低。综合来看，花椒素具备良好的类药性（Drug-likeness）和初步的安全性特征，但其低水溶性和高血脑屏障穿透性是需要通过结构修饰或制剂技术重点解决的问题。
花椒素主要来源于芸香科（Rutaceae）花椒属（Zanthoxylum）植物。该属植物全球约有250种，广泛分布于亚洲、非洲、美洲和大洋洲的热带及亚热带地区。在中国，常见的物种包括花椒（Z. bungeanum）、竹叶花椒（Z. armatum）、两面针（Z. nitidum）和野花椒（Z. simulans）等。花椒素在这些植物的根皮、茎皮、果实及叶片中均有分布，其中根和茎皮中的含量通常较高。例如，从两面针的根中分离出的生物碱成分中就包含花椒素。此外，也有报道从飞龙掌血（Toddalia asiatica）等近缘属植物中分离得到该化合物。
传统的提取方法多采用溶剂浸提法。鉴于花椒素属于生物碱，其提取通常基于“酸提碱沉”的原理。具体流程为：将干燥粉碎的植物材料用酸性水溶液（如0.5%-2%的盐酸或硫酸）浸泡或渗漉，使生物碱成盐而溶于水中。过滤后，将酸性提取液用碱液（如氨水或氢氧化钠）调节至碱性（pH 9-10），使生物碱游离析出，再用有机溶剂（如氯仿、乙酸乙酯或乙醚）进行萃取。萃取液经浓缩后，得到总生物碱粗提物。
为了获得高纯度的花椒素单体，需要结合现代色谱分离技术。常用的方法包括硅胶柱层析、氧化铝柱层析、制备型薄层层析以及高效液相色谱（HPLC）。在硅胶柱层析中，常使用氯仿-甲醇或石油醚-丙酮等梯度洗脱系统。由于花椒素常与其他结构类似的喹啉酮生物碱（如γ-花椒碱、茵芋碱等）共存，分离难度较大。近年来，高速逆流色谱（HSCCC）和分子印迹技术等新型分离方法也被应用于花椒素的纯化，显著提高了分离效率和纯度。此外，超临界流体萃取（SFE）技术，特别是使用二氧化碳作为溶剂，因其绿色环保、提取温度低、无溶剂残留等优点，也被尝试用于花椒素的高效提取，但成本相对较高。
抗菌活性是花椒素最受关注且研究最为深入的核心药理作用。大量体外实验证实，花椒素对多种革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及真菌均表现出抑制活性。
抗细菌作用：花椒素对金黄色葡萄球菌（包括耐甲氧西林菌株MRSA）具有显著的抑制作用，最低抑菌浓度（MIC）通常在4-32 μg/mL范围内。其对表皮葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等革兰氏阳性菌同样有效。对于革兰氏阴性菌，如大肠杆菌、铜绿假单胞菌、沙门氏菌等，花椒素也表现出一定的抑制活性，但通常MIC值高于对革兰氏阳性菌，这可能与革兰氏阴性菌外膜结构复杂、通透性较低有关。研究表明，花椒素能够破坏细菌细胞膜的完整性，导致胞内物质外泄，同时抑制细菌关键酶的活性。
抗真菌作用：花椒素对白色念珠菌、新型隐球菌、烟曲霉等致病真菌也具有抑制活性。特别是对耐氟康唑的白色念珠菌菌株，花椒素仍能保持活性，显示出其克服真菌耐药性的潜力。其抗真菌机制与抑制麦角固醇合成及破坏真菌细胞壁有关。
花椒素在传统中药中常用于治疗炎症和疼痛。现代药理学研究证实，花椒素能够显著抑制脂多糖（LPS）诱导的巨噬细胞中一氧化氮（NO）、前列腺素E2（PGE2）以及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）等促炎因子的释放。其机制可能与抑制核因子-κB（NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路的激活有关。在动物模型中，花椒素能有效减轻角叉菜胶诱导的大鼠足趾肿胀和醋酸诱导的小鼠扭体反应，表现出明确的抗炎和镇痛效果。
近年来的研究还揭示了花椒素的抗肿瘤潜力。体外实验显示，花椒素对人肝癌细胞（HepG2）、人肺癌细胞（A549）、人乳腺癌细胞（MCF-7）等多种肿瘤细胞株具有增殖抑制作用。其机制涉及诱导细胞周期阻滞（如G0/G1期阻滞）、激活线粒体途径的细胞凋亡（Caspase-3/9活化、Bax/Bcl-2比例上调）以及抑制肿瘤细胞迁移和侵袭。此外，花椒素还被发现能够逆转肿瘤细胞的多药耐药性（MDR），这可能与其抑制P-糖蛋白（P-gp）等外排转运蛋白的功能有关。
除上述活性外，花椒素还被报道具有抗氧化、抗血小板聚集、局部麻醉以及杀虫等作用。这些多样化的药理活性，使其成为一个极具开发价值的天然产物多靶点药物候选分子。
花椒素的多效性药理活性源于其能够与多个生物大分子靶点相互作用。根据现有研究，其抗菌作用机制尤为复杂，涉及多个关键靶点，这与其作为天然产物“多靶点”作用的特征高度吻合。
靶点一：DNA旋转酶（GYRA/GYPB）与拓扑异构酶IV：DNA旋转酶（由GyrA和GyrB亚基组成）是细菌DNA复制过程中的关键酶，负责引入负超螺旋。花椒素被发现能够与GyrA亚基结合，抑制其切割-重连活性，从而阻碍DNA复制。这与氟喹诺酮类抗生素的作用机制类似，但花椒素可能具有不同的结合位点，使其对某些耐氟喹诺酮的菌株依然有效。同时，对GyrB亚基（GYPB）的ATP酶活性也可能存在抑制作用。
靶点二：细胞分裂蛋白FtsZ：FtsZ是细菌细胞分裂过程中形成Z环的关键蛋白，是新型抗菌药物研发的热门靶点。研究表明，花椒素能够与FtsZ结合，干扰其聚合和GTP酶活性，从而破坏Z环的形成，最终抑制细菌细胞分裂。这一机制使其对处于静止期的细菌同样具有杀灭作用，这是许多传统抗生素所不具备的优势。
靶点三：烯酰-酰基载体蛋白还原酶（FabI）：FabI是细菌脂肪酸合成途径（FAS II）中的关键限速酶。花椒素能够抑制FabI的活性，阻断细菌细胞膜磷脂的合成，导致细胞膜结构破坏和功能紊乱。这与三氯生（Triclosan）的作用靶点相同，但花椒素的结构差异使其可能规避某些FabI突变导致的耐药性。
靶点四：二氢叶酸还原酶（DHFR）：DHFR是叶酸代谢途径中的关键酶，对于核苷酸和氨基酸的合成至关重要。花椒素对细菌DHFR具有抑制作用，从而干扰细菌的核酸合成。这与甲氧苄啶（Trimethoprim）的作用机制类似。
抗真菌靶点：对于真菌，花椒素的主要靶点包括：1）ERG11/CYP51A1：编码羊毛甾醇14α-去甲基化酶，是麦角固醇合成的关键酶。花椒素通过抑制该酶活性，导致真菌细胞膜麦角固醇含量下降，毒性中间产物积累，从而破坏细胞膜功能。2）CDR1：编码白色念珠菌的多药耐药外排泵。花椒素能够抑制CDR1的功能，从而增加真菌细胞内的药物浓度，逆转其对唑类药物的耐药性。
综上所述，花椒素通过同时作用于DNA复制、细胞分裂、脂肪酸合成、叶酸代谢以及细胞膜合成等多个关键通路，形成了“多靶点、多通路”的协同抗菌网络。这种作用模式不仅增强了其抗菌效力，更重要的是大大降低了病原菌产生耐药性的概率，因为单一靶点的突变难以完全抵消多靶点同时被抑制的效应。
基于前述的理化性质与初步安全性数据，花椒素表现出一定的成药性潜力，但也存在明显的短板。
优势：
1. 分子量适中：311 Da，符合口服药物要求。
2. 脂溶性良好：LogP 3.44，有利于跨膜吸收。
3. 低hERG风险：心脏毒性风险低。
4. 低遗传毒性：Ames试验阴性。
5. 多靶点作用：有利于克服耐药性，且可能具有协同增效作用。
劣势与挑战：
1. 水溶性极差：0.0244 mg/mL，严重限制了其口服生物利用度和静脉注射给药的可能性。这是其成药性开发面临的最大障碍。
2. 高血脑屏障穿透性：虽然对治疗中枢神经系统感染有利，但也增加了中枢神经毒性的风险，如头晕、嗜睡甚至神经兴奋等。
3. 代谢稳定性未知：目前关于花椒素在体内具体的代谢途径、代谢酶（如CYP450）以及代谢产物的研究尚不充分。其是否具有首过效应、半衰期长短等关键药代动力学参数有待阐明。
4. 蛋白结合率：其与血浆蛋白的结合率尚未见详细报道，这直接影响其游离药物浓度和药效。
药代动力学（ADME）展望：
基于其理化性质，可以推测花椒素在胃肠道中可能以被动扩散方式吸收，但低水溶性会导致吸收不完全且个体差异大。进入血液后，由于其高脂溶性，可能广泛分布于组织，并易蓄积在脂肪组织。其代谢可能主要通过肝脏CYP450酶系进行氧化或还原反应，代谢产物可能通过胆汁或肾脏排泄。为改善其药代动力学特性，未来的研究方向应包括：
- 前药设计：在花椒素的羟基或氮原子上引入磷酸基、氨基酸或糖基等亲水性基团，制成前药，提高水溶性，在体内经酶解后释放原药。
- 制剂技术：采用纳米晶、脂质体、环糊精包合物、固体分散体等现代制剂技术，提高其溶解度和溶出速率，从而改善口服生物利用度。
- 结构修饰：在保留其核心药效团的基础上，对侧链或母核进行修饰，以降低血脑屏障穿透性或提高代谢稳定性。
花椒素作为一种具有多靶点抗菌活性的天然产物，其临床应用前景广阔，尤其在应对当前抗生素耐药性危机方面具有独特的价值。
1. 新型抗菌药物的开发：
花椒素最直接的应用前景是作为先导化合物，开发针对多重耐药菌（如MRSA、耐万古霉素肠球菌VRE、耐碳青霉烯类肠杆菌CRE）的新型抗菌药物。其多靶点作用机制使其不易诱发耐药性，且与传统抗生素无交叉耐药性。未来可重点开发用于局部感染（如皮肤软组织感染、烧伤创面感染）的外用制剂（软膏、乳膏、凝胶），以规避其口服生物利用度低的缺点。同时，通过结构优化和制剂手段，有望开发出口服或注射剂型，用于治疗全身性感染。
2. 抗真菌药物的补充：
鉴于花椒素对白色念珠菌，尤其是耐药菌株的活性，以及其能够抑制外排泵CDR1的功能，它可以作为氟康唑等唑类抗真菌药物的增效剂，开发成复方制剂，用于治疗难治性真菌感染，如侵袭性念珠菌病。
3. 抗炎与镇痛应用：
基于其明确的抗炎和镇痛活性，花椒素或其衍生物可被开发为治疗慢性炎症性疾病（如关节炎、结肠炎）或疼痛管理的药物。其局部麻醉作用也提示其可用于开发口腔溃疡贴膜、痔疮膏等产品。
4. 农业领域的应用：
花椒素作为植物源农药也具有潜力。其抗菌和杀虫活性可用于开发低毒、环保的天然农药，用于防治农作物病害和虫害，符合绿色农业的发展趋势。
未来研究方向：
- 深入的机制研究：利用结构生物学、化学生物学等手段，精确解析花椒素与各靶点（如GyrA、FtsZ、FabI）的结合模式，为基于结构的药物设计提供依据。
- 系统的药代动力学研究：开展动物体内的吸收、分布、代谢、排泄（ADME）研究，明确其代谢途径和代谢产物，评估其体内暴露量和毒性。
- 毒理学评价：进行系统的急性、亚慢性和慢性毒性实验，特别是评估其中枢神经系统毒性和肝脏毒性，确定安全剂量范围。
- 构效关系（SAR）研究：合成一系列花椒素类似物，系统研究其化学结构与抗菌活性、选择性、药代性质之间的关系，寻找活性更强、毒性更低、药代性质更优的候选化合物。
- 临床试验：在完成充分的临床前研究后，推动花椒素或其衍生物进入临床试验，验证其在人体中的安全性和有效性。
花椒素（Lemairamin）作为源自传统中药花椒的一种天然喹啉酮类生物碱，凭借其独特的化学结构和多靶点的药理作用机制，在天然产物药物研究领域展现出重要的学术价值和应用潜力。本文系统回顾了其在化学、植物学、药理学、机制及成药性方面的研究进展。花椒素对细菌DNA旋转酶、FtsZ、FabI、DHFR以及真菌ERG11、CDR1等多个关键靶点的协同抑制作用，是其广谱抗菌活性和低耐药性倾向的结构基础，为应对全球性的抗生素耐药性危机提供了新的思路。
然而，花椒素的开发也面临严峻挑战，尤其是其极低的水溶性和潜在的高血脑屏障穿透性，严重制约了其成药性。未来的研究重点应聚焦于通过前药设计、新型制剂技术和系统的结构修饰来克服这些瓶颈。同时，深入的毒理学评价和药代动力学研究是将其推向临床应用的必经之路。
总而言之，花椒素是一个极具开发前景的天然产物先导化合物。从传统中药的活性成分到现代创新药物的转化，需要化学、生物学、药理学、药剂学等多学科的协同攻关。随着研究的不断深入，花椒素及其衍生物有望在未来成为对抗耐药菌感染、炎症性疾病乃至肿瘤的新型药物，为人类健康事业做出贡献。对其持续、系统的研究，不仅是对传统中医药智慧的传承与发扬，更是现代药物发现领域中“老药新用”与“天然产物创新”的生动实践。
版权所有：© 成都普瑞法科技开发有限公司（2015）备案号：蜀ICP备15035167号-1 客服热线：400-829-7929
技术支持：南京库价
