小檗堿的臨床新用途及其作用機制研究進展

陳堅+劉杰

摘 要 小檗堿又稱黃連素，是傳統中藥黃連的有效成分，是一種可治療由各種原因引起的腹瀉的傳統良藥。近年研究發現，小檗堿還有許多新的臨床用途，如對糖尿病、高脂血癥等代謝性疾病治療有確切的療效；還具有抗炎、抗腫瘤和免疫調節等作用，可用于腫瘤和炎癥性腸病的輔助治療。本文就小檗堿的臨床新用途及其可能的作用機制作一系統綜述。

關鍵詞 小檗堿 代謝綜合征 腫瘤 潰瘍性結腸炎

中圖分類號：R975.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1533（2016）03-0026-05

The novel applications and pharmological advances of berberine

CHEN Jian*， LIU Jie

（Department of Gastroenterology， Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai 200040， China）

ABSTRACT Berberine， a major component of the traditional Chinese herb Coptis chinensis， which has been originally used to treat bacterial diarrhea， has been recently demonstrated to be effective in ameliarating the metabolic syndrome， especially in lowering body weight， improving hyperglycemia and hyperlipidemia. In addition， berberine can also alleviate the gut inflammation in ulcerative colitis and inhibit the growth of polypus and malignant tumors. Here we make a systemic review on the novel clinical indications and the pharmological mechanisms for berberine.

KEY WORDS berberine； metabolic syndrome； tumor； ulcerative colitis

小檗堿（berberine）又稱黃連素，是傳統中藥黃連的有效成分，是一種可治療由各種原因引起的腹瀉的傳統良藥。此外，近年來的研究發現，小檗堿還有許多新的臨床用途，如治療糖尿病、高脂血癥等代謝性疾病的療效確切[1-2]；還具有抗炎、抗腫瘤和免疫調節等作用[3-4]，可用于腫瘤和炎癥性腸病的輔助治療[5]。本文就小檗堿的臨床新用途及其可能的作用機制作一系統綜述。

1 小檗堿與代謝性疾病

代謝綜合征是一組以存在中心性肥胖、高血壓、高血糖、高血脂和胰島素抵抗（高胰島素血癥）為特征的臨床綜合征，在我國越來越常見。據權威統計，我國18歲以上人群的代謝綜合征患病率已達6.6%，其中男、女性患病率分別為6.8%和6.4%，總患病人數超過6 000萬人。在患有代謝綜合征的人群中，有糖代謝異常的約占45%，有血脂水平異常的約占80%，有血壓升高的約占90%。雖然代謝綜合征及其每一組分的發病機制均甚復雜，但是許多研究都發現中心性肥胖和胰島素抵抗是代謝綜合征發病的基本因素。

2型糖尿病是由遺傳和環境因素共同作用導致產生的一種代謝性疾病，其患病率呈逐年升高的趨勢。我國2010年糖尿病流行病學調查顯示，我國成年人群的糖尿病患病率約為11.6%，前糖尿病患病率約為50.1%。小檗堿原被用作抗菌藥廣泛用于臨床，后因發現其有低血糖的不良反應，由此啟動了小檗堿用于降血糖的新臨床研究。

寧光團隊的研究[1]發現，小檗堿可顯著改善2型糖尿病合并血脂水平異常患者的血糖、血脂和胰島素抵抗水平，對代謝綜合征有治療作用。該隨機、對照研究將嚴格控制飲食和合理運動的2型糖尿病患者分為小檗堿治療組和安慰劑對照組并觀察3個月，結果顯示與治療前相比，治療組患者的空腹血糖、以口服糖耐量試驗檢測的餐后2 h血糖水平和糖化血紅蛋白值等均顯著下降，且均顯著低于對照組患者。研究者認為，小檗堿的降血糖效力接近于目前臨床常規使用的降血糖藥。該研究還發現，治療組患者的胰島素抵抗水平也獲得了一定程度的改善，血清甘油三酯、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平也比治療前顯著下降。

仝小林團隊進行了小檗堿用于糖尿病和高脂血癥治療的大量臨床觀察及作用機制研究[6-9]。中醫學認為，糖尿病源于腸道內熱及過食肥甘厚膩，因此用黃連等清熱苦寒的中藥治療可標本兼治，療效顯著。細胞和動物實驗以及臨床研究均證實，這主要與此類中藥能上調低密度脂蛋白膽固醇和胰島素受體、促進肝臟對低密度脂蛋白膽固醇的吸收和改善胰島素抵抗有關[10-11]。臨床研究顯示，接受小檗堿治療3個月的高膽固醇血癥患者的血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和甘油三酯水平均下降了20% ～ 28%[8]。

雖然小檗堿具有良好的降血糖、降血脂水平和改善胰島素抵抗的療效，但其詳細的作用機制仍待闡明。按照現代藥理學的觀點，一種藥物如果不能進入血液就不會產生藥理作用，因為藥物作用于細胞需要通過血液循環輸送到靶細胞。大量的藥代動力學研究表明，小檗堿的口服生物利用度很低，血藥濃度低，單次口服400 mg后的最大血漿濃度僅為0.4 μg/L[12]。因此，用經典的藥代動力學理論不能解釋小檗堿的降血糖作用。

近年來，一種全新的觀點開始受到重視，即很多慢性病的發生、發展與腸道菌群結構失調密切相關。小檗堿有可能是通過改善腸道菌群結構而產生代謝性疾病治療療效的[13]，這已被趙立平團隊的研究[14]所證實。該研究以高脂飲食誘導SD大鼠肥胖和胰島素抵抗等代謝紊亂，然后給其中一組大鼠灌服小檗堿100 mg/（kg·d），結果發現這些大鼠的體重和代謝狀況沒有顯著變化，而未灌服小檗堿組大鼠的體重迅速增加、血糖和血脂水平迅速升高，并在2個月后罹患上了胰島素抵抗及糖尿病。研究者采用高通量測序技術測定灌服小檗堿大鼠的腸道菌群結構，從6 000多種細菌中鑒別出因灌服小檗堿而發生數量變化的268種細菌，并發現其中175種細菌因灌服小檗堿而數量減少或消失，其中大部分是有害菌；93種細菌的數量提高，都是有益菌。數量提高的腸道細菌中有兩類可以產生短鏈脂肪酸的細菌明顯因灌服小檗堿而呈富集狀態（Blautia和Allobaculum增多并伴糞便中的短鏈脂肪酸含量提高）。研究者還測定了大鼠血液中的內毒素載量和各種炎癥指標，結果顯示小檗堿能顯著降低大鼠血液中的內毒素載量和炎癥指標。

人體體表、體腔中的細菌種類有1 000余種，數量超過100萬億個，它們構成了人體的微生態系統。腸道菌群是“器官中的器官”，被稱為“人體的第八大器官”。腸道菌群中90% ～ 99.9%是以雙歧桿菌為主的厭氧菌，近0.1%是以腸桿菌科細菌為主的需氧菌[15]。腸道的微生態平衡對保護宿主健康至關重要。

小檗堿能減輕腸道菌群結構失調引起的低水平慢性炎性反應，而肥胖、胰島素抵抗和2型糖尿病與低水平慢性炎性反應狀態密切相關，其特征為異常細胞因子產生、急性期反應物增加和炎性反應信號通路激活等。

小檗堿具有抗炎性反應作用。Jeong等[16]研究發現，小檗堿能顯著抑制促炎基因在小鼠白色脂肪組織中的表達，包括α-腫瘤壞死因子、白介素-1β、白介素-6、單核細胞趨化蛋白-1和一氧化氮合酶等基因。目前，腸道菌群已成為肥胖和糖尿病藥物治療和飲食干預的潛在作用靶點之一。

有鑒于此，考慮到小檗堿是一種對腸道細菌具有雙向調節作用的藥物，其抗代謝紊亂作用亦可能與其能改善腸道菌群結構、加強腸道黏膜屏障和改善局部的慢性炎癥狀態有關。

2 小檗堿與潰瘍性結腸炎

潰瘍性結腸炎是一種慢性、特發性腸道炎癥性疾病，病因不明，臨床上以慢性腹痛、腹瀉伴黏液血便為主要特征，病理上以結腸黏膜層及黏膜下層的持續性炎癥為特征。國內近年來的潰瘍性結腸炎發病率不斷升高，現約為11.6例/10萬人，年新增患者數近3萬人，成為嚴重危害人們健康的常見病、多發病[17]。潰瘍性結腸炎多遷延不愈，會給患者帶來沉重的經濟和心理負擔。

潰瘍性結腸炎的發病似與短鏈脂肪酸（主要包括乙酸、丙酸和丁酸）的產生異常有關[18-19]。短鏈脂肪酸主要由結腸內的厭氧菌酵解小腸中不能吸收的膳食纖維而產生，其中丁酸是結腸上皮細胞的主要能量源。短鏈脂肪酸對維持結腸黏膜屏障的穩定至關重要[20]。結腸黏膜屏障包括黏液、結腸上皮細胞及與其緊密連接的位于結腸黏膜表面的分泌型免疫球蛋白A和局部的細胞免疫。結腸黏膜屏障功能障礙是指由各種原因引起的結腸黏膜的損傷、萎縮、通透性增加和腸道菌群結構失調，可繼而導致細菌或毒素易位并誘發或加重全身炎性反應和多器官功能障礙。結腸黏膜上皮細胞結構的完整是維持結腸黏膜屏障功能的形態學基礎，而其被破壞是結腸黏膜屏障功能障礙發生的病理基礎。潰瘍性結腸炎是誘發結腸黏膜屏障功能障礙的重要因素。

已有研究發現，潰瘍性結腸炎患者結腸內的短鏈脂肪酸含量較健康者低，這可能是這些患者結腸黏膜上皮細胞代謝功能受損的原因之一[21-22]。因此，設法提高結腸中的短鏈脂肪酸含量成為炎癥性腸病治療的新思路。有關實驗提示，聯合使用麥芽營養制品（富含膳食纖維）和丁酸梭菌（可以酵解產生短鏈脂肪酸）可以有效治療硫酸葡聚糖誘導的大鼠結腸炎：通過提高糞便中的短鏈脂肪酸含量，緩解黏液血便、修復黏膜損傷[23]。國外的臨床試驗顯示，使用丁酸鈉0.08 mmol/ml每晚1次或每日2次灌腸治療4 ～ 6周能夠緩解或改善難治性遠端潰瘍性結腸炎患者的癥狀，且安全性很好[24]。大多數膳食纖維的生理作用是通過被細菌降解產生的短鏈脂肪酸所介導的。短鏈脂肪酸能被氧化代謝產生結腸細胞所需的能量，促進結腸血流和結腸黏膜細胞的增殖，刺激自主神經系統、促進胃腸激素的產生。

潰瘍性結腸炎是一種遷延難愈的慢性疾病，發病機制與免疫失調、感染和應激等均有關。小檗堿對多種細菌如痢疾桿菌、結核桿菌、肺炎球菌、傷寒桿菌和白喉桿菌等均有抑制作用，其中對痢疾桿菌的抑制作用最強。大量的臨床觀察性研究顯示，小檗堿治療急、慢性細菌性腸炎的療效確切且無副作用，也不會導致細菌耐藥[25-26]。孫珊珊團隊的研究[27]發現，小檗堿可以破壞乙醇與Caco-2結腸上皮細胞的緊密連接，從而增強結腸黏膜屏障功能，其機制與減少細胞內鈣流入、抑制肌球蛋白輕鏈激酶的激活和重新恢復緊密連接蛋白ZO-1的分布等有關。

總之，小檗堿對腸道菌群結構具有雙向調節作用：能富集可產生短鏈脂肪酸的腸道有益菌群數量，增加潰瘍性結腸炎患者糞便中的短鏈脂肪酸含量；能抑制腸道有害菌群的數量，減少免疫毒素、增加抗炎因子，加強結腸黏膜屏障功能。因此，我們推測小檗堿可能可緩解潰瘍性結腸炎的臨床癥狀，是治療潰瘍性結腸炎的潛在藥物，而其作用機制就在于調控腸道菌群結構。潰瘍性結腸炎的中醫辨證分型包括濕熱內蘊、脾虛濕熱、肝郁脾虛和脾腎陽虛等類型。鑒于黃連是苦寒類中藥，可清中焦之熱，故小檗堿似應尤其適用于濕熱內蘊型潰瘍性結腸炎治療。

3 小檗堿與腸道腫瘤

近年來，我國結腸直腸癌的發病率和死亡率有不斷升高的趨勢，現大腸癌發病率約為15.7例/10萬人，成為國內第4常見惡性腫瘤[28]。結腸直腸癌的化學預防一直是臨床研究熱點之一。目前，小檗堿已在腸道腫瘤防治方面顯示出有較好的療效[29]，但具體的作用機制尚不完全明了。

根據活化狀態及其功能的不同，人巨噬細胞可以分為兩種極化類型，即經典活化的M1型和替代活化的M2型巨噬細胞[30]。已有的研究顯示，M1型巨噬細胞具有抗腫瘤作用，誘導型一氧化氮合酶為其特異性標志物，而M2型巨噬細胞作為腫瘤相關巨噬細胞（tumorassociated macrophages， TAM）的主要表型，具有促進腫瘤生長的作用。M1型巨噬細胞通過分泌促炎性細胞因子和趨化因子并提呈抗原參與正向免疫應答，具有免疫監視的功能，能夠抑制腫瘤生長；M2型巨噬細胞的抗原提呈能力較弱，其主要通過分泌白介素-10和β-轉化生長因子等下調免疫應答，從而促進腫瘤的生長和遷移。隨著腫瘤進展，TAM會逐漸變得以M2型巨噬細胞為主。

結腸腺瘤是結腸直腸癌的主要高危因素。王邦茂團隊通過檢測小檗堿對家族性結腸息肉病（familial adenomatous polyposis， FAP）動物模型APC（Min/+）小鼠腸道息肉組織中TAM數量及分型的影響，探討了小檗堿治療FAP的可能機制[30]。結果發現，小檗堿能夠顯著抑制APC（Min/+）小鼠腸道息肉數量的增加，且見小檗堿可在增加M1型巨噬細胞數量的同時減少M2型巨噬細胞的數量。

李軍等[31]研究了小檗堿對與TAM共培養的人子宮內膜癌細胞的作用及其對白介素-8和核轉錄因子κB p65表達的影響，結果發現小檗堿可時間和劑量依賴性地顯著抑制Ishikawa子宮內膜癌細胞的生長；細胞培養上清液中的白介素-8含量隨共培養時間延長而減少；共培養48 h后，細胞中的核轉錄因子κB p65表達顯著下降。該研究表明，小檗堿能夠通過抑制腫瘤細胞產生白介素-8、阻斷核轉錄因子κB信號通路而抑制子宮內膜癌細胞的增殖。

因此，我們推測，小檗堿能夠調控M2型巨噬細胞向M1型巨噬細胞轉化，從而抑制腸道腺瘤的生長，表現出抗腫瘤活性。另外，由于腸道微生態環境與結腸直腸癌的關系密切，而小檗堿又具有確切的腸道菌群結構調節作用，故小檗堿有望成為結腸直腸癌化學預防用藥。

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