新药石杉碱甲的发现（俞超美）

新药石杉碱甲的发现（俞超美）

新药石杉碱甲的发现

俞超美

（原浙江省医学科学院，杭州 310013）

中草药有效成分石杉碱甲是中国药学工作者于20世纪80年代发现的一种具有全新化学结构的新一代高效、高选择性和可逆的乙酰胆碱酯酶抑制剂。它的首次发现源自于一种乡间俗名为＂蛇足草＂（又名千层塔）的石杉科蕨类植物，其学名鉴定为Lycopodium serratum Thunb.，后更名为Huperzia serrate(Thunb.)Trevis.[1]。石杉碱甲显著的药理作用和临床疗效[2-4]，现已在中国研发成用于治疗老年良性记忆障碍、改善由脑内胆碱能功能缺陷引起的阿

尔茨海默氏症患者的记忆功能，以及缓解重症肌无力等疾病的新药，并于2005年收载予中国药典[5]。石杉碱甲的发现不仅是中国中草药乃至世界植物药研究的重大成果和成功典范，而且也是中国在自主知识产权的新药发明史上的骄傲。本文记述了石杉碱甲的发现和研究的一些史实，同时也首次报告了有关的科学研究数据以及对石杉碱甲结构特征、互变异构体等的阐述。

作为第一发明人[6]，作者亲历了石杉碱甲的发现以及其生产工艺

的创建和完善的整个过程。1971年，当时的浙江省卫生实验院（现浙

江省医学科学院，以下简称浙江省医科院)药物研究所在开展浙江省民

间中草药调查和整理过程中，发现药用植物蛇足草在浙南地区用于治

疗跌打损伤，並具有退热、除湿、消瘀、止血等功能[7]。1972年，浙

江省医科院药物所沈文照同志负责的浙江省蛇足草研究协作组开展了

对蛇足草化学成分的研究，首次报道该植物的生物碱在动物实验上有

横纹肌松弛作用。后又经临床试验证明，其有效的化学部位属非酚性

强碱性生物碱[8-9]。1975年，上海精神病防治院报道用该草药煎剂治

疗精神分裂症有效。1979年4月至1980年2月，浙江省蛇足草研究协作组用蛇足草中提取的强碱性总生物碱制成的“蛇足草Ⅲ号片”对精神分裂症进行了试治，但此课题因临床疗效不甚显著（治疗精神分裂症114例中，显著进步10例，有进步29例，无效者75例)[10]，最后伴随着当时的中草药运动的消声匿迹而终止。

1981年，作者在中科院上海药物所作短期的访问和工作。该年3月，在沈文照同志的同

意下並经当时浙江省医科院药物所领导的批准，作者被授权对植物蛇足草的生物碱成分开展进一步的研究。经初步研究，从 72克蛇足草非酚性总碱中，首次分得5个结晶性生物碱，其中3个被鉴定［11］。1982年初，作者从上海药物所回来，重新审视了其对蛇足草活性化学成分的

初步研究，认识到该植物含有众多石杉生物碱的复杂性。鉴于常规用于生物碱薄层层析检出和

柱层析分离的氧化铝吸附剂分离效果的不理想，首次设想和尝试对硅胶吸附剂进行碱化处理[12]。经过无数次制法条件的摸索和分离实验，获得了其对石杉生物碱类分离效果上的突破，这为后来的研究成果奠定了很重要的基础。另外，作者决定改变研究方向，确立了将以往不曾重视的

酚性生物碱类提取物作为进一步探索生物活性成分分离研究的新目标。

新的研究开展后，在送往上海药物所药理室的几份从柱层析实验粗分得到的样品中，唐希

灿同志发现它们在动物实验中显示了明显的抑制乙酰胆碱酯酶的活性。1982年3月17日，从

有活性的流分混合物中又进一步分离到了类白色的结晶单体。随后，该单体被进一步证明具有

显著的乙酰胆碱酯酶抑制活性(唐希灿.私人通信,1982.)，並择代号

为“317”，后正式命名为＂石杉碱甲＂。

石杉碱甲单体的发现和其展现的显著生物活性令人鼓舞。上海药物所唐希灿和朱元龙二同

志主动前来洽谈，提出了他们希望参与石杉碱甲进一步研究的要求，并签订了进行共同研究的

协议。由于协议的签订和较好的研究前景，促使了当时浙江省医科院和药物所领导对该研究的

极其重视，破例地为还是实习研究员的作者向当时的省科委补报了课题，并获得了一些特别经

费的支持。此后，为开展下一步的化学、动物和临床试验等研究制备足够量的石杉碱甲材料，

同时为建立并完善石杉碱甲的生产工艺，当时的伏纬华院长和周有作所长亲自带队和作者乘坐

长途汽车，在山区的泥坑路上经受长达七、八个小时之久的颠簸，奔赴浙南地区商议草药蛇足

草的大量收购亊项。在时任台州地区药检所所长李德英的热情协助下，与当地有关部门落实了

对所需蛇足草的收购工作。这些前瞻性的策划为接下去的科研工作提供了后备保障。

从草药蛇足草中分离石杉碱甲单体是一个从大量到小量、从粗到精、繁杂和冗长的研制过程，它包括：药材的收购和粉碎；植物成分的乙醇提取和浓缩以获取总植物成分提取物；总植

物成分提取物经酸液捏溶、氨水碱化、氯仿萃取，然后浓缩以获取总生物碱；总生物碱用强碱

性溶液萃取、萃取液经酸碱度调节，然后用氯仿萃取以获得酚性生物碱和非酚性生物碱的分离；大型柱层析用的碱性硅胶的制备；酚性生物碱的制备性柱层析分离、流分接收、碱性硅胶薄层

层析对目标流分检出和合并以获取石杉碱甲粗品；最后通过重结晶获取石杉碱甲的精品。在实

验中，作者还观察到石杉碱甲在丙酮溶剂的结晶过程中形成二种

晶体，它们呈现不同的红外吸

收光谱。

石杉碱甲在结构上不具有酚羟基，它之所以能被用于酚性化合物提取的方法萃取是因为其

结构A环的2-吡啶酮在非极性溶液中能形成它的互变异构体2-羟基吡啶，而后者就含具有弱

酸性的酚性羟基。这种在溶剂中产生的互变异构现象在1%NaOH 溶液中会失去平衡，直接驱使

这互变平衡中的2-羟基吡啶完全转化成可以在碱性溶液中溶解的2-羟基吡啶钠盐，见图1。

依此原理，石杉碱甲不光可以形成它的盐酸盐，也是可以形成它的钠盐以增加它的水溶度。

图1 石杉碱甲在碱性溶液中的互变异构现象

1983年，一共收购了蛇足草464.2公斤，被分成8批次提取分离。其乙醇提取工序是借

用了药材收购地的当地方药厂的设备分批完成的。其中，6批采用了乙醇热回流提取法，而最

后2批采用了乙醇渗漉法。经比较，渗漉法获得的提取物含较少色素，但二法所致的石杉碱甲

的得率无明显差异。

从乙醇提取的总植物成分中萃取总生物碱的工作是在浙江省医科院药物所植化室进行的。

由于生产批次多且量大，在蛇足草乙醇提取物经酸液捏溶、碱化后用氯仿萃取总生物碱的步骤

中曾用到了容积大至50立升的蒸馏水瓶（具放水下口）作为分液漏斗，通过将其在实验台的