1 化学成分
马钱属植物因含有生理活性很强的士的宁类生物碱，早在16世纪以前就引起了人们的注意并加以利用。Pelletier和Caventou等于1819年首先从马钱S．nux-vomica种子和树皮中分离得到士的宁(strychnine)和马钱子碱(brucine)，其后Bemelot Meens(1865年)，Fluck-iger(1889年)，Geiger(1901年)，Borrsma(1902年)等开展了对马钱属植物化学成分的研究，其对象主要集中于S．nux-vomica，S．ignatii和S．wallichiana上，20世纪20年代Gmelin从马钱子中分离到第3个生物碱vomicine，不久Wamat在1931年又分离得到了o-和p-colubrines，pseudostrychnine。但直到1950年Robertson等人才用X衍射分析提出了士的宁分子的正确结构，1954年Woodward等完成了它的全合成，随后英国的Bisset和Phillipson对马钱属植物进行大量的化学工作，涉及了该属大部分的种类。国内在50年代肖培根，张海道等对我国产马钱属植物资源也作了初步的研究。至今为止，在本属植物中已分离得到了近250个生物碱，其绝大多数为士的宁类生物碱，具有Wieland Gumlich醛的骨架。
马钱子所含的生物碱主要为士的宁（番木鳖碱），约占总碱的35%-50%；其次为马钱子碱（布鲁生），此外还含少量的番木鳖次碱、马钱子新碱、伪番木鳖碱、伪马钱子碱、4-羟基番木鳖次碱、番木鳖次碱氮氧化物、马钱子碱氮氧化物、依精、4-羟基-3-甲基番木鳖碱、可鲁勃林及脂肪油、蛋白质、绿原酸、番木鳖苷等。
2 药理作用
2.1 对中枢神经系统作用
马钱子主要含有生物碱、苷类、萜类、有机酸等成分，其中生物碱为主要有效成分和有毒成分。生物碱中含量最高、毒性最大的为士的宁，成人口服5～10mg士的宁就会有中毒现象。目前，对士的宁的研究已相当深入。士的宁对整个中枢神经系统都有兴奋作用，首先兴奋脊髓的反射机能，其次兴奋延髓的呼吸中枢及血管运动中枢，并能提高大脑皮质的感觉中枢机能。
（1）对脊髓的作用：士的宁对中枢神经系统的作用，主要是在脊髓。在低浓度下，它是一种典型的、竞争性的甘氨酸突触后膜抑制作用的拮抗剂。它的专一性作用表现在它能干扰神经系统甘氨酸受体或其附近膜的结构，影响甘氨酸的作用通路，从而拮抗甘氨酸的突触后膜抑制作用。这种作用是竞争性的，神经细胞对士的宁的亲和力甚至要比甘氨酸大得多，士的宁的有效作用浓度仅为甘氨酸作用浓度的百分之一。实验证明，士的宁还能阻断多种类型的脊髓突触后抑制，包括反馈性的雪旺细胞的抑制，交互的IA抑制，来自Colgi腱体的IB传入纤维兴奋所产生的抑制和某些网状脊髓传导的抑制，士的宁还对抗楔状核和内侧膝状核的突触后抑制，但士的宁不能对抗脊髓以上的抑制。
（2）对延髓作用：给箭毒麻痹犬静注2mg／kg的硝酸士的宁，血压立刻升高，并长时间持续在高水平，但如果破坏动物的延髓，血压随即下降，增大士的宁的剂量，血压也不再上升，说明士的宁能提高血管运动中枢的兴奋性。士的宁还具有兴奋迷走神经中枢作用，也能使呼吸中枢兴奋性提高。
（3）对大脑皮质的作用：士的宁能加强皮质的兴奋过程，促使处于抑制状态的病人苏醒。能使触觉、嗅觉、听觉变得更为锐敏；对视觉的影响，尤为突出，不仅使视觉锐敏度增加，而且视野也有所扩大，一般认为是由于对视网膜的作用引起的。
马钱子碱的含量在马钱子中仅次于士的宁。马钱子碱的毒性较士的宁大大降低。马钱子碱对感觉神经末梢有麻痹作用，极大剂量时，可阻断神经肌肉传导，呈现箭毒样作用。Birdsall NJ等发现，马钱子碱、N-氯甲基马钱子碱、马钱子碱氮氧化物能分别增强乙酰胆碱对M1、M3、M4受体的亲合力，且其专属性较强。马钱子碱能提高乙酰胆碱与M1受体亲合力约2倍，N-氯甲基马钱子碱约为3倍，马钱子碱氮氧化物约1.5倍。通过记录小鼠自由活动脑电波发现，马钱子碱对小鼠兼有兴奋与抑制作用，两种作用的出现常取决于药物的剂量及动物个体对药物的敏感性。马钱子碱具有中枢镇痛作用，而士的宁有较弱的镇痛作用。马钱子碱不仅能明显地增加吗啡镇痛作用，还能延长其镇痛时间，有人认为马钱子镇痛机制与中枢M-胆碱能神经系统有关。本室近期研究表明，马钱子中枢镇痛机制似与增加脑部单胺类神经递质与脑啡肽含量有关。马钱子碱单用易产生镇痛耐受性，与吗啡合用，可明显推迟吗啡镇痛耐受时间，且马钱子碱不具有成瘾性。马钱子碱在大鼠海马CA1锥体神经元和大鼠游离的背根神经节可诱发钾电流。马钱子碱及其氮氧化物对呼吸中枢均有轻度兴奋作用，能增加麻醉犬呼吸频率与幅度，能明显增加肌电活动和肌电积分，说明对脊髓有兴奋作用。
2.2 对心血管系统的作用
通过膜片钳的方法，证明马钱子碱能显著激动Wistar大鼠乳鼠的心肌细胞上T型、L型、B型3种钙通道的单通道的活动，使其开放时间延长，关闭时间缩短，开放概率增加，而对通过每一离子通道的离子流幅值无明显影响。用电子显微镜观察到异马钱子碱和异马钱子碱氮氧化物能明显地抵消黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶(X-XOD)引起的破坏培养的心肌细胞肌丝和线粒体等超微结构的作用。说明异马钱子碱及其氮氧化物对心肌细胞具有保护作用。马钱子生品总生物碱及士的宁与士的宁氮氧化物，不论静脉或颈内动脉给药，对麻醉犬的血压、心率、心电图与给药前比较无明显差别。但马钱子碱及其氮氧化物能使麻醉犬血压下降(P<0.05)、心率减慢。马钱子碱与马钱子碱氮氧化物(BNO)能显著抑制由ADP(二磷酸腺苷)和胶原诱导的血小板聚集，与阿斯匹林(ASP)比较，在同样浓度下，BNO对ADP诱导的血小板聚集的抑制作用与ASP相似，但对胶原诱导的血小板聚集的诱导作用则强于ASP。而马钱子碱对ADP及胶原诱导的血小板聚集作用均比BNO强。体内给药能抗血栓的形成，马钱子氮氧化物及马钱子有利于改善微循环，增加血流。李明华等人研究表明，马钱子碱在浓度大于等于1×10-6mol·L-1时，浓度呈依赖地延长快反应动作电位(FAP)及高钾除级化组织胺和氯化钠诱发的慢反应动作电位SAP的APD90，所以马钱子碱具有阻断心肌K+、Na+、Ca2+通道的作用。
2.3 对炎症及免疫反应作用
马钱子碱氮氧化物抑制大鼠角叉菜胶致胸腔渗出液白细胞游走的作用明显强于马钱子碱(P<0.01)，马钱子氮氧化物还能明显抑制小鼠由巴豆油所致的耳肿及腹腔毛细血管的通透性，促进炎症渗出物的吸收，改变局部组织营养状况，降低局部致痛化学因子的浓度，使疼痛得以缓解。本室近期研究发现，马钱子碱及其氮氧化物能抑制大鼠炎症状介质PGE的释放，且能明显降低大鼠血浆5-HT、TXB2与6-keto-PGF2等炎症介质含量，从而具有一定的外周镇痛作用机制。张则强等观察马钱子碱对佐剂性关节炎大鼠炎症作用研究发现，马钱于碱16～8mg/kg剂量对继发性炎症反应有明显的抑制作用，对免疫器官重量无明显影响。复方马钱片对大鼠佐剂性关节炎的早期和后期继发性损伤及小鼠迟发性超敏反应均有非常明显的抑制作用，而对小鼠的巨噬细胞吞噬功能以及对绵羊红细胞免疫所致血凝素抗体的含量均无明显影响。所以，复方马钱子片能选择性地抑制细胞免疫、抑制机体对免疫复合物的超敏反应，又无广泛的免疫抑制，因此是理想的治疗风湿性关节炎的药物。复方马钱子汤能抑制小鼠血清溶血素生成和IgG水平，表现免疫调节作用，剂量对效应有较大影响。
2.4 对消化系统的作用
士的宁具强烈苦味，可刺激味觉感受器反射性，增加胃液分泌，促进消化机能和食欲。
2.5 对呼吸系统的影响
二氧化硫或氨雾引咳法均证明：马钱子碱50mg／kg灌胃对小鼠有明显的镇咳作用，其作用强度超过可待因。
2.6 抗肿瘤作用
通过体外培养肿瘤细胞发现，马钱子碱及其氮氧化物以及士的宁及其氮氧化物对肿瘤细胞株K652、HeLa、HEP-2具有抑制其生长及抑制其形态损伤作用，其机制可能是抑制肿瘤细胞的蛋白质合成作用，而不是直接作用。以小鼠骨髓细胞的姐妹染色体和微核为指标的遗传毒理学研究的实验表明，士的宁具有较强的抗突变作用，与马钱子类生物碱抑制肿瘤细胞的实验结果是一致的。马钱子的水煎液(1:2)在试管内对许兰氏黄癣菌、奥杜盎氏小芽孢癣菌有不同程度的抑制作用，体外实验表明，0.1%马钱子碱能完全抑制流感嗜血杆菌、肺炎双球菌、甲型链球菌和卡他球菌的生长。马钱子煎剂高浓度能抑制淋巴细胞的有丝分裂，而低浓度能促进细胞的有丝分裂。0.025mg/ml的马钱子煎剂能显著提高淋巴细胞进入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ周期中期分裂相频率。马钱子浓度为0.3～0.7mg/ml之间，分裂指数基本一致。
2.7 抗菌作用
马钱子的水煎剂(1:2)在试管内对许兰黄癣菌，奥杜盎小芽孢癣菌有不同程度的抑制作用。体外实验表明：0.1％马钱子碱能完全抑制流感嗜血杆菌、肺炎链球菌、甲型链球菌和卡他球菌的生长。
2.8 麻痹作用
5％～10％马钱子碱溶液可使口腔粘膜麻醉。
2.9 箭毒样作用
极大剂量的马钱子碱和士的宁，均可阻断神经肌肉传导呈现箭毒样作用，此种作用在整体动物上被全身性惊厥所掩盖，只在离体神经肌肉标本上才能表现出来。
2.10 毒性
士的宁人口服最小致死量(MLD)约为30mg／kg，大鼠为0.75mg／kg，狗为1.1mg／kg，兔的口服LD50为16mg／kg。士的宁、马钱子碱和马钱子仁对小鼠灌胃的急性LD50分别为3.27、233和234.5mg／kg；对小鼠腹腔注射的急性LD50分别为1.53、69和77.76mg／kg。也有报道人口服4mg士的宁就能产生严重的中毒症状，并有服马钱子7粒中毒致死的病例报告。
