小檗堿抗炎機制的研究進展

李紅枚++黨萬太++楊小紅

[摘要] 小檗堿是異喹啉生物堿，最初作為廣譜抗菌藥應用于臨床治療假膜性腸炎、慢性胃炎、消化性潰瘍、肺炎等疾病，近年來隨著對小檗堿藥理作用的深入研究，其抗炎機制逐漸成為研究的熱點。本文就近年來國內外小檗堿的臨床抗炎機制及研究現狀作一簡要綜述，為小檗堿抗炎機制提供理論依據。

[關鍵詞] 小檗堿；炎癥；信號通路；作用機制

[中圖分類號] R967 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）11（c）-0031-04

Advances in anti-inflammatory mechanism of berberine

LI Hongmei1 DANG Wantai2，3 YANG Xiaohong1

1.Department of Microbiology and Immunology， North Sichuan Medical College， Sichuan Province， Nanchong 637000， China； 2.Institute of Rheumatology and Immunology， Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College， Sichuan Province， Nanchong 637000， China； 3.Department of Rheumatology， Second Clinical Medical College， North Sichuan Medical College， Sichuan Province， Nanchong 637000， China

[Abstract] Berberine is an isoquinoline alkaloid. It was used as a broad-spectrum antimicrobial agent in the clinical treatment of pseudomembranous enteritis， chronic gastritis， peptic ulcer and pneumonia. In recent years， with the pharmacological effects of berberine research， its anti-inflammatory mechanism has gradually become a hot research. In this paper， the clinical anti-inflammatory mechanism and research status of berberine in recent years were briefly reviewed， which provided the theoretical basis for the anti-inflammatory mechanism of berberine.

[Key words] Berberine； Inflammation； Signaling Pathway； Mechanism

小檗堿又稱黃連素，是一種季銨生物堿，它存在于小檗科等四個科十個屬的許多植物中，在黃連、黃柏等植物中含量較高[1]。研究發現，小檗堿具有降糖、調脂、抗心力衰竭、抗腫瘤等藥理作用。其抗炎作用已通過大量實驗得到證實[2-3]，但其機制尚未明確，本文就小檗堿抗炎研究進行簡要綜述。

1 小檗堿抗炎功效在2型糖尿病中的治療作用

1.1 炎癥對2型糖尿病發生發展的影響

2型糖尿病又稱非胰島素依賴型糖尿病，是在遺傳和環境因素共同作用下，以胰島β細胞缺陷和胰島素抵抗為發病機制的一種代謝性疾病。近年研究發現2型糖尿病患者體內炎性因子表達活躍并參與胰島素抵抗發展，提示2型糖尿病是一種炎癥性疾病[4-5]。炎性途徑的激活不僅與糖尿病發展有關，似乎在其晚期并發癥中也發揮重要作用[6]。

1.2 小檗堿治療2型糖尿病的抗炎分子機制

2型糖尿病的發生發展與炎性因子的關系復雜，有研究表明，這可能與2型糖尿病中炎性因子的表達增加，干擾其細胞炎癥信號通路有關。核轉錄因子kappa B（NF-кB）是哺乳動物體內重要的炎癥信號轉導通路。Xie等[7]通過對高糖誘導的糖尿病大鼠腎臟的檢測發現，小檗堿通過提高超氧化物歧化酶的活性，減少血清丙二醛的含量，抑制高糖誘導的活性氧的生成，從而減輕氧化應激有效抑制Ras同源基因A/Rho相關螺旋卷曲蛋白激酶（RhoA/ROCK）信號轉導；研究還顯示用小檗堿干預后，Ⅳ型膠原蛋白和纖連蛋白的表達均被抑制，從而有效減輕了在細胞外基質的蓄積，延緩糖尿病腎病腎臟纖維化進展。小檗堿作為抗炎藥物治的分子機制，可能與抑制巨噬細胞對脂多糖導致的炎性反應相關，其中p38 MAPK和細胞氧化應激反應中的關鍵因子（Nrf2）起重要作用[8]。p38 MAPK介導細胞炎癥、凋亡等，因而小檗堿對其的抗炎抑制作用可能成為開發治療2型糖尿病藥物的另一個方向。

2 小檗堿抗炎功效在動脈粥樣硬化中的治療作用

2.1 炎癥對動脈粥樣硬化發生發展的影響

冠心病的發生與冠狀動脈粥樣硬化導致的狹窄程度有密切關系，冠狀動脈粥樣硬化發生機制包括脂質沉積學說和炎性反應學說等。

2.2 小檗堿治療動脈粥樣硬化的抗炎分子機制

隨著近年對小檗堿的研究不斷深入，發現其抗動脈粥樣硬化的作用不僅可以通過調脂和抗內皮損傷發揮，還可以利用其抗炎的藥理作用來發揮[9]。巨噬細胞的自噬在控制動脈粥樣硬化發生的炎癥機制中起重要作用，其中氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）可誘導巨噬細胞泡沫樣變，在動脈粥樣硬化的發生中起著重要作用。已知的NF-кB信號通路的激活也參與許多動脈粥樣硬化的炎性因子的轉錄和表達。已有研究以ox-LDL誘導J774A.1巨噬細胞發生泡沫樣變，與小檗堿干預前對比，發現自噬相關分子（LC3Ⅱ/LC3Ⅰ）和細胞自噬蛋白（SQSTM1/p62）的比例均升高，說明小檗堿能誘導細胞自噬；該實驗進一步觀察到，在小檗堿存在或不存在的情況下，分別利用mTOR抑制劑雷帕霉素（RAP）或激動劑亮氨酸（LEU）處理巨噬細胞，結果顯示RAP組p-mTOR/mTOR表達高于RAP與BBR聯用組，LEU組p-mTOR/mTOR表達高于LEU與BBR聯用組；另外，有研究表明小檗堿能通過抑制經典的NF-κB炎癥信號通路，阻礙IkB-a磷酸化和p65蛋白的核轉位來發揮其抗炎效應[10]。為了深入探討小檗堿抗動脈粥樣硬化的炎癥機制，Li等[11]研究結果顯示，小檗堿可以上調過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）信號通路，活化后的PPARγ能抑制內皮細胞的氧化應激，減低血清NO的水平，起到穩定動脈粥樣斑塊的作用。動脈粥樣硬化和再狹窄發生機制中的另一個重要因子鋅指轉錄因子（Egr-1）在血管內皮和血管平滑肌細胞（SMC）呈高表達狀態，Egr-1能編碼與血管損傷有關的轉錄反應，作用于腫瘤壞死因子α（TNF-α）、單核細胞趨化因子蛋白1（MCP-1）和細胞間黏附因子-1（ICAM-1）等促炎因子，促進早期動脈粥樣硬化的形成和動脈損傷后的再狹窄。Egr-1的表達是通過不同亞組的MAPK介導的，包括細胞外信號調節蛋白激酶1和2（ERK 1/2），p38 MAPK和c-Jun氨基末端激酶（JNK）又被稱為應激活化蛋白激酶（SAPK）等信號途徑[12]。小檗堿也可通過下調MEK/ERK依賴途徑（MAPK信號通路）的磷酸化活化，降低機械損傷后SMC誘導的Egr-1表達，下調細胞周期蛋白D1和血小板衍生生長因子-A的表達，從而影響SMC的分化和遷移，減少損傷后的SMC的再生長和增殖，減輕炎性反應，以減緩動脈粥樣硬化的發生和再狹窄[13]。endprint

3 小檗堿抗炎功效在潰瘍性結腸炎中的治療作用

3.1 炎癥對潰瘍性結腸炎發生發展的影響

潰瘍性結腸炎（UC）是一種發病機制不明的反復發作的慢性非特異性炎性腸病。小檗堿的藥理作用自被發現以來，就已經作為抗菌藥物治療UC。隨著對小檗堿認識的逐漸深入，發現其抗炎作用對UC的治療具有重要意義。

3.2 小檗堿治療動潰瘍性結腸炎的抗炎分子機制

腸上皮選擇性滲透屏障完整性的破壞可能是UC病因學因素之一，這種屏障的主要成分是緊密連接蛋白ZO-1復合物。研究證明，在UC中小檗堿處理能阻止該蛋白從頂端緊密連接復合物到結腸上皮細胞的細胞質區室的再分布，并能抑制促炎細胞因子TNF-α通過激活NF-κB通路誘導腸上皮細胞緊密連接通透性增加的作用，促進結腸巨噬細胞凋亡，保護腸上皮完整性，減輕結腸屏障功能破壞；小檗堿對炎性因子的表達有直接抑制作用，小檗堿能降低UC模型大鼠血清中白介素6（IL-6）、IL-8、IL-17、TNF-α、IL-23、角質細胞誘導因子和IL-1β的mRNA表達，從而發揮治療作用，表明其抗炎機制可能與調節體內免疫反應有關[14]。還有研究利用2.0%的DSS誘導C57BL/6小鼠制造慢性復發性結腸炎模型，給予小檗堿（4.9×10-5mol/L）治療30 d后評估疾病活動指數（DAI），流式細胞術分析發現小檗堿呈劑量依賴性逆轉由DSS引起的脾臟和腸系膜淋巴結CD4（+）細胞的輔助性T細胞17（Th17）細胞相關細胞因子IL-17的上調；并且，小檗堿不僅可以降低Th17細胞表達，對分泌干擾素-γ（IFN-γ）的Th1細胞也有抑制作用，且小檗堿抑制Th17和Th1細胞分化的途徑是通過對STAT1、STAT3的磷酸化活化的下調實現的；另外，有研究證明小檗堿能下調ERK 1/2和p38信號通路的活化，抑制促炎因子的產生，上述炎性因子和信號通路相互作用，抑制結腸縮短和結腸組織損傷，顯著改善DAI[14-16]。

4 小檗堿抗炎功效在痛風性關節炎中的治療作用

4.1 炎癥對痛風性關節炎發生發展的影響

尿酸是嘌呤分解代謝的產物，痛風是由尿酸鹽晶體（MSU）沉積于組織或器官所致的急、慢性炎癥和組織損傷，與機體內的嘌呤代謝異常或/和尿酸排泄減少導致的高尿酸血癥直接相關。痛風性關節炎發病機制與MSU沉積在關節周圍引起的炎性反應有關，與炎癥相關信號通路如3條主要的MAPK（ERK l/2、JNK、p38）途徑及NF-кB信號轉導通路等的活化在痛風性關節炎發病機制中起重要作用，這些信號通路還涉及TNF、IL-1等炎性細胞因子的活化[17-18]。另外，近年有研究提示Th17/調節性T細胞（Treg）比例失衡可能也在痛風免疫炎癥機制中發揮重要作用[19]。

4.2 小檗堿治療痛風性關節炎的抗炎分子機制

研究發現MSU可能是通過激活NOD樣受體蛋白3（NLRP3）炎癥小體觸發IL-1β介導的炎癥，并刺激痛風的炎癥及其他合并癥的發展[20]。有研究利用MSU誘導人單核細胞THP-1細胞炎癥和MUS刺激的RAW264.7巨噬細胞實驗，經小檗堿干預后，實時熒光定量PCR測量發現NLRP3、TNF-α和IL-1β的mRNA水平以及細胞內活性氧的水平下降；其下調炎性因子的機制可能是通過對Kelch樣ECH聯合蛋白1/核轉錄相關因子/抗氧化反應元件信號通路中Nrf2和與之相關的抗氧化酶：血紅素加氧酶1等的上調來抑制硫氧還蛋白相互作用蛋白（TXNIP）介導NLRP3炎性體活化，使TXNIP、IL-1β、半胱天冬酶-1、胞質接頭蛋白Keap1的mRNA的表達被抑制，從而減輕MSU晶體誘導的大鼠的炎癥[21]。小檗堿衍生物BBR-7被證明也能較好地抑制實驗動物關節的腫脹。

5 小檗堿抗炎功效在類風濕關節炎中的治療作用

5.1 炎癥對類風濕關節炎發生發展的影響

類風濕關節炎（RA）是一種以慢性、侵蝕性、對稱性、多滑膜關節炎和關節外病變為主要臨床表現的系統性自身免疫性疾病。許多細胞因子有助于RA炎癥的誘導和維持，如TNF、IL-6、IL-1、IL-17、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）等，在發病機制中發揮關鍵作用[22]。細胞因子可影響幾種信號轉導途徑，包括JAK/STAT、SAPK/MAPK和磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶-B/雷帕霉素靶蛋白（PI3K/Akt/mTOR）等途徑，并和各種信號通路相互作用，從而調節細胞間的應答，促進RA的進展[23]。

5.2 小檗堿治療類風濕關節炎的抗炎分子機制

由于炎癥在RA發病過程中起重要作用，為了解其發病機制，研究者分別利用牛Ⅱ型膠原誘導的關節炎（CIA）和弗羅因德完全佐劑誘導RA大鼠模型進行相關實驗，結果發現小檗堿治療組的大鼠爪腫脹明顯減輕，病理組織學顯示關節組織中的炎性浸潤細胞和滑膜細胞增生明顯減少，說明小檗堿治療能抑制RA模型大鼠的滑膜炎癥，預防關節炎進展；在誘導的RA模型的實驗中發現小檗堿處理不僅可以影響促炎性細胞因子的表達，還能對部分信號通路的活化產生影響。研究表示小檗堿能顯著下調p-ERK、p-p38和p-JNK的活化，減輕炎癥細胞對關節組織的破壞，這可部分解釋小檗堿的抗RA活性[24]。為了深入研究小檗堿對RA治療的抗炎機制。此外，免疫組織化學結果顯示在踝關節組織中的抗IL-10抗體的量增加，而關節炎大鼠的踝組織中抗IL-17抗體的量減少，表明小檗堿發揮優良的抗關節炎作用和機制可能涉及Treg和Th17細胞之間的平衡，從而為RA提供治療靶標。

6 小檗堿小檗堿抗炎功效在其他疾病的中的治療作用

在阿爾茲海默癥（AD）的發病機制中β-淀粉樣蛋白（Aβ）的異常積累在海馬和皮質中引起神經元功能障礙和認知缺陷。有研究明Aβ的異常沉積與大腦自噬活動減弱有關，Ⅲ類PI3K（hVps34）/Beclin-1信號通路是自噬中的重要調節因子。研究者利用小檗堿干預AD三重轉基因小鼠模型后檢測發現自噬相關指標：beclin-1、hVps34微管相關蛋白1輕鏈3和組織蛋白酶D的水平增高，P62、B淋巴細胞瘤-2基因的水平降低，結果表明經小檗堿治療后AD小鼠大腦的Ⅲ類磷酸肌醇3激酶活性明顯增加，自噬活動增強；同時檢測到β-淀粉樣蛋白前體蛋白（APP）和APP限速酶以及Aβ1-42蛋白的水平均降低，表明Aβ沉積減少或Aβ清除增加，小檗堿可通過以上機制部分改善AD小鼠的空間學習能力、認知障礙和記憶力[25]。在小檗堿對眼白塞氏病患者的治療作用中，部分機制可能是通過抑制STAT3磷酸化繼而減輕Th17免疫反應造成的組織損傷實現的[26]。另外，在蛙皮素或L-精氨酸誘導的急性胰腺炎（AP）實驗中證明，小檗堿不僅能降低AP胰腺損傷及淀粉酶和脂肪酶的活性，還能使AP中的JNK失活，改善胰腺炎和炎癥介質（iNOS等）的表達[27]。endprint

綜上所述，小檗堿的抗炎機制在多種疾病中起到積極的治療作用，其機制可能是通過對NF-κB、MAPK、PPARγ信號等通路的調節，影響免疫細胞Treg和Th17細胞之間的平衡，抑制IL-1β、IL-6、IL-8、IL-17、TNF-α、ICAM-1等炎性因子的分泌和表達，阻礙白細胞與內皮的黏附、遷移，減輕中性粒細胞浸潤，促進細胞凋亡，減輕組織損傷等，從而達到其抗炎的治療作用。當前已初步發現小檗堿在代謝、自身免疫等的炎癥中發揮一定的治療作用[28-29]，通過進一步的深入研究有望為小檗堿抗炎機制提供新的理論依據。

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（收稿日期：2017-08-25 本文編輯：李岳澤）endprint