肖新華，張 茜

專家論壇

小檗堿降糖調脂機制新進展

肖新華，張 茜

小檗堿；糖尿病；脂代謝；糖代謝

早在公元200年，《神農百草經》就將小檗堿記載為一種藥材。到公元500年，《千金方》中記錄了小檗堿的降糖療效。但是，在眾多記載中，小檗堿主要是作為抗感染藥物，因為在中國古代，感染比糖尿病高發。1988年，倪艷霞[1]使用小檗堿治療2型糖尿病，發現具有良好的降血糖效果，并且還能調節血脂異常。但是，小檗堿降糖調脂的作用機制尚未明確，為此筆者就小檗堿的降糖調脂療效及作用機制做一探討。

1 小檗堿降血糖研究

1.1 臨床研究 小檗堿具有與磺脲類和雙胍類相似的降糖效果。一項60例用小檗堿治療2型糖尿病的報道顯示,總有效率達90%,降糖開始時間為2周左右,8周內達到最佳療效；對停藥后血糖再次升高者重復應用該藥仍有效,降糖總有效率90%[1]。王強[2]應用小檗堿治療37例糖尿病患者,治療前空腹血糖平均為12 mmol/L，總有效率89.19%。陳德元[3]應用小檗堿治療糖尿病25例,第1周100 mg,3次/d,如無不良反應,從第2周起加到300 mg,3次/d，結果治療后空腹血糖、胰島素及餐后2 h血糖均明顯下降,較治療前均有統計學差異。Zhou等[4]應用小檗堿1.0 g, 3次/d，共3個月；空腹血糖降至正常時,改為每次0.5g, 3次/d,鞏固療效。20例糖尿病患者中,服藥1個月后9例空腹血糖有所下降,2個月后又有9例有所下降,3個月后,20例空腹血糖均降至正常。在觀察中發現,小檗堿的降糖作用和用量成正比,且一旦血糖降至正常水平時,無論如何加大用量也不會出現低血糖,且對體重、血壓、肝腎功能無影響。于棉榮等[5]應用小檗堿治療105例糖尿病患者，發現治療后空腹血糖及餐后2 h血糖、糖化血紅蛋白均較治療前有明顯降低,但治療前后胰島素及C肽釋放試驗無明顯變化，對正常血糖水平無影響。李燕等[6]治療肝源性糖尿病28例,其中應用小檗堿治療16例,達美康12例,空腹血糖均明顯降低,葡萄糖耐量試驗高峰值及降至正常值時間提前。但在改善肝病臨床癥狀(厭食、乏力、腹脹)及肝功能方面,小檗堿組優于達美康組。Yin等[7]對36例新診斷的2型糖尿病患者隨機分組，給予小檗堿及二甲雙胍，治療3個月后，發現小檗堿能降低糖化血紅蛋白、空腹血糖、餐后血糖和三酰甘油水平。

1.2 動物模型研究 動物實驗發現，小檗堿能減少2型糖尿病模型動物體重的增長，增強胰島素敏感性。李真[8]發現，小檗堿對正常小鼠及自發性糖尿病KKAy小鼠均有降血糖作用。陳其明和謝明智[9]應用小檗堿給小鼠灌胃，發現可降低正常小鼠、四氧嘧啶糖尿病小鼠及自發性糖尿病KKAy小鼠血糖，呈一定量效關系，并且能改善葡萄糖耐量。Lee等[10]發現，小檗堿能降低高脂飲食誘導的肥胖大鼠體重，以及空腹血糖、餐后血糖、空腹胰島素和胰島素抵抗指數(HOMA-IR)。Yin等[7]發現，小檗堿能降低高脂飲食誘導的和低劑量STZ誘導的2型糖尿病模型大鼠的空腹血糖，改善胰島素耐量。另外，小檗堿還能恢復四氧嘧啶誘導Wistar大鼠的胰腺損傷。

1.3 作用機制

1.3.1 具有不依賴胰島素的作用 胰島素信號通路是在胰島素刺激下，葡萄糖攝取到骨骼肌和脂肪的途經。胰島素信號通路涉及胰島素受體(IR)、胰島素受體底物1(IRS-1)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3k)、胸腺病毒原癌基因(Akt)等信號分子。2型糖尿病患者骨骼肌存在胰島素信號通路缺陷。

在HepG2細胞系,小檗堿以非胰島素依賴的方式刺激葡萄糖消耗，而且此作用類似于二甲雙胍。在L6，C2C12肌肉細胞和3T3-L1脂肪細胞，小檗堿的這種非胰島素依賴作用也相繼被證明[11]。在給予胰島素的情況下，小檗堿能增強胰島素誘導的葡萄糖消耗和葡萄糖攝取。由于小檗堿是葡萄糖攝取的強刺激因子，幾個研究小組探討了小檗堿對葡萄糖轉運子的作用，其中一項研究表明，小檗堿能增強葡萄糖轉運子1表達[12]。Yin等[7]發現，小檗堿對葡萄糖轉運子的移位和表達作用微弱，只在小檗堿為高劑量(≥10 μmol/L)時能觀察到，GLUT的改變可能并不是小檗堿刺激葡萄糖代謝的主要機制[7]。

IKK(KAPPAB激酶β抑制藥)是IR和IRS的絲氨酸磷酸化激酶，可使IRS307位的絲氨酸磷酸化，導致正常的酪氨酸磷酸化受抑制，減弱IR與IRS的結合，終止胰島素信號向PI3-K傳遞[13]。PTP1B(蛋白酪氨酸磷酸酶1B)可以使IRS1去磷酸化,從而抑制胰島素信號通路。Kim等[14]發現，在3T3-L1脂肪細胞，小檗堿不增加IR和IRS1磷酸化。

1.3.2 激活AMPK 在哺乳動物細胞，AMPK(AMP刺激的蛋白激酶)是一種重要的能量感受、信號傳導系統。它是感受代謝蛋白激酶家族的一員。這一家族能作為能量感受器，監測細胞能量水平，比如AMP/ATP比率。小檗堿是AMPKα亞基催化基團內的Thr-172磷酸化的強誘導因子，給予小檗堿0.5 h，Thr-172位點磷酸化增加，而且能維持至少16 h[7]，激活的AMPK能刺激胰島素分泌。可見AMPK是小檗堿調節葡萄糖代謝的靶分子。

1.3.3 抑制線粒體功能 小檗堿能通過升高AMP/ATP比率來激活AMPK，從而抑制線粒體ATP的生物合成。在大鼠肝臟線粒體中，小檗堿能抑制NAD聯系的呼吸作用。Kong等[15]發現在線粒體中，小檗堿能直接抑制單核苷酸氧化。最近，小檗堿對線粒體氧化的抑制作用在活細胞中被證實[7]。Yin等[7]發現，在活細胞中小檗堿能抑制氧氣消耗，增加乳酸積累，揭示其能增強糖酵解作用。由于糖酵解中ATP生物合成效率低，導致了AMP/ATP比率增高。基于上面的結果，Yin等推測小檗堿能抑制線粒體活性，進而激活AMPK。這一結果揭示輕度抑制線粒體活性，能改善胰島素敏感性。近期的試驗驗證了這一點，通過基因敲除的方法抑制線粒體氧化磷酸化，能夠延緩高脂飲食大鼠發展成胰島素抵抗，糖尿病和肥胖[16]。

1.3.4 作為α-葡萄糖酐酶抑制藥 α-葡萄糖酐酶是一種小腸內消化糖類(如淀粉和糖)，α-葡萄糖酐酶抑制藥是一種治療2型糖尿病的口服降糖藥，其降糖機制是減少葡萄糖吸收。在Caco-2細胞發現α-葡萄糖酐酶的作用能被小檗堿抑制。給予小檗堿后，葡萄糖在小腸上皮細胞的跨膜轉移減少，進而減少小腸葡萄糖吸收。

2 小檗堿調節血脂研究

2.1 臨床研究 除了降糖作用，小檗堿還能改善脂代謝。兩個臨床試驗發現，小檗堿分別降低血脂異常個體三酰甘油35%和22%，降低血清總膽固醇29%和16%，降低低密度脂蛋白25%和20%[17,18]。一項60例用小檗堿治療2型糖尿病的報道顯示, 14例高脂血癥者血脂水平有不同程度降低。在小檗堿改善2型糖尿病胰島素抵抗的臨床研究中,血脂指標TC、TG、HDL和LDL也都明顯下降。

2.2 動物模型研究 小檗堿能降低高脂飲食誘導的大鼠模型血清三酰甘油，顯著提高肝臟和肌肉的三酰甘油清除率，抑制脂肪聚集[19]，還能降低正常體形大鼠的血清游離脂肪酸[20]。研究還發現，小檗堿能降低高脂飲食倉鼠和糖尿病大鼠的三酰甘油、血清總膽固醇和低密度脂蛋白[17,18]，但對高密度脂蛋白無作用。陳其明和謝明智[9]連續7 d給予高脂飲食小鼠小檗堿50 mg/(kg·d)，發現血清膽固醇顯著降低。勾祥輝等[21]用小檗堿0.5 g，3次/d，飯后口服治療高脂血癥，有效率達90%。宋菊敏等[22]用小檗堿治療鏈脲佐菌素誘發的T2DM大鼠6周，發現TG、TC、VLDL-c均降低。殷峻等[23]觀察了小檗堿對實驗大鼠脂代謝的影響，該實驗分為以下幾組：普食對照組和小檗堿治療組，高脂對照組和小檗堿治療組，高脂飲食與極小量鏈佐霉素誘導的糖尿病組，糖尿病小檗堿治療組和二甲雙胍治療組，療程5周。結果表明，小檗堿使普食鼠、高脂鼠和糖尿病鼠的血清游離脂肪酸分別下調14%、24%、20%，使高脂鼠的TG降低57%。

2.3 可能的機制

2.3.1 抑制脂肪生成 針對3T3-L1脂肪細胞的研究發現，小檗堿能抑制脂肪細胞分化，減少脂肪聚集，抑制幾種脂肪生成基因的表達，包括PPARγ、C/EBPα、SREBP-1c、脂肪酸合成酶、乙酰CoA合成酶、脂蛋白脂肪酶、aP2和CD36。抑制PPARγ和C/EBPα可能是小檗堿抑制脂肪產生的主要機制，因為PPARγ和C/EBPα是脂肪生成的轉錄調節因子，而且多數基因(脂肪酸合成酶、乙酰CoA羧化酶、乙酰CoA合成酶、脂蛋白脂肪酶、aP2和CD36)是通過這兩個因子起作用的[24]。

2.3.2 增加低密度脂蛋白受體mRNA水平 小檗堿降低總膽固醇的機制可能與增加肝臟低密度脂蛋白受體(LDLR)的mRNA和蛋白表達有關[17]，在Hep2細胞能延長LDLR的mRNA壽命[25]。小檗堿激活細胞外信號調節激酶(ERK)可能是增加LDLR mRNA穩定性的機制，而且只在肝臟特異激活ERK，在其他組織不激活[26,27]。另外，小檗堿對低密度脂蛋白的作用被JNK抑制藥所拮抗，所以，激活JNK可能與小檗堿能升高低密度脂蛋白濃度有關[28]。

2.3.3 降低PPARγ表達水平 許多核轉錄因子，如PPAR家族、CCTTA/增強子結合蛋白(C/EBP)家族等在脂肪分化中起重要作用。PPAR家族由不同基因編碼的3個亞型組成：PPARα、PPARδ和PPARγ，其中PPARγ最具有脂肪細胞特異性，在許多脂肪細胞特異性基因轉錄激活前被誘導。PPARγ被其配體激活后，與視黃酸類X受體α(RXRα)形成異二聚體，結合于靶基因啟動子上的PPAR反應元件(PPRE)，啟動基因的表達，誘導脂肪細胞的分化。盡管許多因子參與脂肪細胞的分化，但都通過PPAR起作用。目前，許多新開發的降血糖藥物都進行了這方面的研究，許多均有誘導脂肪分化的作用，而抑制脂肪細胞分化的報道甚少。PPARγ和C/EBP共同誘導一系列脂肪細胞特異表達的基因，從而使細胞得以最終分化。

PPARα與血脂代謝關系密切，在多個水平參與血脂的調節，如促進脂肪酸氧化和膽固醇逆向轉運，降低血TG和TC。有研究發現，小檗堿能降低糖尿病大鼠肝臟和骨骼肌的PPARγ蛋白表達，促進PPARα和δ蛋白的表達[29]，促進前脂肪細胞的增殖，減少脂質堆積，抑制脂肪細胞的終末分化[30]。

綜上所述，小檗堿這一傳統中藥，在控制血糖和血脂方面的療效是樂觀的。改善糖脂代謝的作用在多種動物模型中得到證實，其機制正在探討中。但對線粒體的抑制作用和對AMPK信號通路作用的細節仍然是未知的，仍然需要體內試驗驗證。

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(2013-11-08收稿 2013-12-02修回)

(責任編輯 尤偉杰)

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