FMH | 贵州省天然产物研究中心郝小江院士团队:药食同源调料黑胡椒和荜茇中酰胺生物碱、生物活性及作用机制研究

Introduction

黑胡椒(Piper nigrum)和荜茇(Piper longum)是胡椒属(Piper)药食同源香料,因其独特辛辣风味而风靡全球。黑胡椒和荜茇在世界各地都有种植,其果实不仅作为烹饪牛排、鸡肉等的香料,还作为民间药物用于治疗胃肠疾病和癫痫等。化学成分研究表明,这2种香料富含酰胺生物碱和精油,表现出广泛的生物活性,如抗炎、神经保护、免疫调节、心脏保护、抗癌、抗痉挛、止泻、抗哮喘、抗菌、抗氧化等。

贵州医科大学/贵州省天然产物研究中心郝小江院士团队首次系统性总结了黑胡椒和荜茇中的酰胺生物碱、生物活性及作用机制的国内外相关研究进展(图1),为黑胡椒和荜茇的深入开发利用提供了重要依据。

图1 黑胡椒和荜茇中的酰胺生物碱及其生物活性与应用


Results and Discussion

本文概况总结了黑胡椒和荜茇中分离鉴定的239个酰胺生物碱结构,其中黑胡椒中鉴定的有176个,荜茇中鉴定的有89个。这些生物碱根据结构被分为六种类型(图1):哌啶类酰胺(I型)、吡咯烷类酰胺(II型)、N-烷基酰胺生物碱(III型)、酪胺类生物碱(IV型)、阿朴啡生物碱(V型)和二聚酰胺生物碱(VI型)。

图2 黑胡椒和荜茇中酰胺生物碱结构类型

通过对黑胡椒和荜茇中酰胺生物碱生物活性的文献检索,发现97个酰胺类化合物表现出12种生物活性(图3),包括抗炎、抗肿瘤、杀虫、神经保护等,其中抗肿瘤和抗炎是研究最多的活性类型。通过化合物结构类型与生物活性的网络关系分析,二聚酰胺生物碱的活性化合物数量最多。胡椒碱拥有最广泛的生物活性(图4),几乎涉及了所有测试的活性。这可能解释了它在黑胡椒和荜茇的高含量,为其关键活性成分并开展了系统的研究。

图3  酰胺生物碱的生物活性

图4 酰胺生物碱与生物活性的网络关系

通过作用机制研究表明,酰胺类生物碱二聚体与紫杉醇联合用药,可以抑制Mcl-1的表达,增强Bax、裂解的Caspase-3和裂解的PARP的表达,对HeLa/PTX细胞表现出良好的逆转肿瘤多药耐药活性。

图5 黑胡椒中的酰胺生物碱通过下调Mcl-1水平增强紫杉醇对耐药宫颈癌细胞的作用

胡椒碱(Peperine)可以通过上调多种信号通路保护海马体神经元免受细胞毒性影响,主要涉及NGF/TrkA/Akt/GSK3β 等信号通路(图4)。胡椒碱还能通过影响胰岛素信号传导的关键蛋白和酶的表达,如下调肝脏组织中IRS-1磷酸化水平,增强GLUT2、G6Pase蛋白和PEPCK的表达改善高脂饮食(HFD)的胰岛素信号传导和糖异生过程,胰岛素敏感性,从而对抗高脂饮食引起的胰岛素抵抗(图5)。

图6 化合物2在KA诱导的大鼠海马体中的神经保护作用

图7  化合物2治疗HFD诱导的肝脂肪变性和胰岛素抵抗的可能分子机制


Conclusion

酰胺生物碱是黑胡椒和荜茇的主要活性成分之一,具有多种生物活性,如抗炎、抗肿瘤、神经保护、杀虫和降脂。其中一些活性酰胺生物碱已用于食品和日常保健品,例如,胡椒碱用作白兰地中的香料添加剂以赋予辛辣味,或用作防腐剂以延长食品保质期。但对于含量低活性成分研究较少且不够深入,未来除对黑胡椒和荜茇中的酰胺生物碱进行研究外,还需进一步探索其他类型化合物的结构及其相关生物活性。总之,这篇综述为进一步开发黑胡椒和荜茇的的功能性食品及应用提供了新的视野。


作者简介

第一作者

顾光举,男,在读硕士研究生,本科毕业于贵州大学制药工程专业,现为贵州大学与贵州省天然产物研究中心联合培养硕士研究生。主要研究方向为中药民族药活性物质基础研究。目前在Food & Medicine Homology发表文章1篇。


杨钰楠,女,在读硕士研究生,本科毕业于贵州大学药学专业,现为贵州大学与贵州省天然产物研究中心联合培养硕士研究生。主要研究方向为中药民族药活性物质基础研究。目前在Food & Medicine Homology发表文章1篇。


通讯作者

郝小江,中国科学院院士,何梁何利基金科学与技术创新奖获得者,中国科学院昆明植物研究所研究员,博士研究生生导师。长期从事植物化学研究,将天然产物化学与植物资源、植物病害防御、化学生物学等研究交叉融合,逐步建立了现代植物化学研究体系。阐明粉花绣线菊复合群特征植物化学成分与种群遗传分化、历史变迁和地理分布规律的关系,为植物多样性的形成演化研究提供了新思路;开辟植物源农药创制新途径,发现候选新农药靛红酮;与他人合作,使用植物化学小分子探针相继揭示了促线粒体融合、特异性抑制和协同激活Wnt/β-catenin信号通路、促进溶酶体生物发生等新颖作用机制和潜在靶蛋白的新功能;是我国植物化学领域的学术带头人之一,为该学科发展发挥了承上启下的作用。725篇学术论文被SCI收录,以通讯/共同通讯作者在Nat Cell Biol、Nat Chem Biol、Cell Res、Angew Chem Int Ed、PNAS等期刊发表研究论文652篇;获云南省自然科学一等奖3次、授权国际发明专利2件和中国发明专利44件。

苑春茂,博士,贵州医科大学/贵州省天然产物研究中心研究员,博士研究生导师,沈阳药科大学天然药物化学博士毕业,美国佛罗里达大学博士后,贵州省优秀青年科技人才,贵州省高层次创新型人才“千层次人才”,中国科学院“西部青年学者”。长期致力于中药民族药的活性物质基础及作用机制研究工作。近年来,先后在Chin. Chem. Lett., Org. Lett., Europ. J. Med. Chem, J. Agric. Food Chem, J. Nat. Prod.等国际权威期刊发表SCI研究论文60多篇,授权中国发明专利10余项,主持完成国家自然科学基金、省重点科技项目等10余项,获得贵州省自然科学技术奖三等奖1项。

原文网址:https://www.sciopen.com/article/10.26599/FMH.2026.9420083