小檗堿治療2型糖尿病作用機制研究進展*

賀 云，楊麗霞，郭曉穎

(1.甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅省中醫藥研究院，甘肅 蘭州 730050；3.蘭州市城關區白銀路街道社區衛生服務中心，甘肅 蘭州 730030)

糖尿病是以體內葡萄糖分泌代謝失衡為主要特點的疾病，目前已變成危及人類健康甚至生命的一種慢性疾病。據國際糖尿病聯盟(IDF)最新信息顯示：當前全世界糖尿病的患病人數已經接近4.25億，估計到21世紀中旬全世界患糖尿病人數將達到6.29億人。一些數據分析了青少年和兒童糖尿病患病率的情況，發現糖尿病患病人數呈逐年增加趨勢。2013年，中國的糖尿病患病人數已接近1.43億，成為全球糖尿病人口第一大國[1]。黃連是一種廣泛用于治療中醫疾病的藥材，中醫學認為其具有清熱解毒的作用；西醫學認為其主要構成為小檗堿，即一種生物堿，作為許多藥材里面的活性成分，發揮著一系列的藥理功用。小檗堿不但具有抗菌、抗病毒、抗炎和抗腹瀉作用，而且對代謝、神經和心臟疾病等具有明顯的改善作用。多年臨床研究發現：小檗堿治療糖尿病及其并發癥具有較好的療效，且黃連具有諸多優勢，包括耐受性較好、價格較為便宜、毒副作用較小等特點。筆者結合小檗堿的臨床治療效果與藥理學機制，對其治療2型糖尿病的作用機制進行研究，綜述如下。

1 小檗堿醫治糖尿病的作用機制

1.1 小檗堿對胰島素抵抗的改善

胰島素抵抗(insnlin resistance，IR)與糖尿病的發生密切相關，研究已發現IR是導致2型糖尿病的重要機制，因此，調節胰島素抵抗已經成為預防和醫治2型糖尿病的關鍵所在[2]。小檗堿可以通過防止胰島素抵抗，抑制脂類物質對葡萄糖的吸收。黃娟等[3]將130例2型糖尿病患者給予常規胰島素和鹽酸小檗堿片治療，結果發現胰島素聯合小檗堿治療的降血糖作用明顯，且在降血糖的同時對體內的脂代謝也有調節作用。小檗堿可以作用于腫瘤壞死因子(TNF)-α、游離脂肪酸(FFA)及人血管生成素樣蛋白3基因(ANGPTL3)靶點，發揮拮抗胰島素抵抗的作用。張韶君等[4]通過實驗發現：小檗堿能改善IR狀態，這主要是通過增加胰島素信號轉導通路中AKT和GLUT4的基因表達，提升AKT和GLUT4的蛋白質水平，從而影響葡萄糖吸收、轉運和合成，最終使胰島素的敏感指標增加，抑制IR狀態。另外，一些臨床研究[5-6]也證實：小檗堿降血糖的效果顯著，經小檗堿治療后的空腹胰島素(FINS)、空腹血糖(FBG)、穩態模型的胰島素抵抗指數(HOMA-IR)水平均有所降低。

1.2 小檗堿對胰島β細胞的影響

胰島β細胞減少和葡萄糖分泌增加是導致2型糖尿病的重要形成機制。胰島素的釋放試驗發現：細胞中的葡萄糖的耗損增加，這取決于非胰島素依賴性細胞的作用[7]。小檗堿可以促進胰島數目的增加，主要是通過抵抗胰島β細胞的損傷使胰島β細胞修復和重生[8]。這兩個研究均表明：小檗堿主要是通過增加胰島β細胞數量來改善胰島素水平，恢復胰島的功能，進而增強甚至恢復機體對血糖的調控作用。小檗堿通過葡萄糖刺激胰島β細胞，促使胰島素的分泌，從而增加胰島β細胞的數量。小檗堿之所以對降低血糖有較好療效，主要是通過提升其敏感性以促進胰島素分泌，從而抑制葡萄糖的吸收[9-10]。

1.3 小檗堿對脂類代謝的影響

糖尿病中的葡萄糖代謝的異常與脂質代謝的紊亂有很大的聯系。脂質的異常主要涉及兩個方面：一是脂類蛋白數量和質量的不平衡，二是脂類蛋白分泌的紊亂。這些脂質異常有可能導致動脈硬化，由此引起的腦血管疾病是糖尿病患者常見的死亡原因。張韞等[11]實驗研究發現：小檗堿可通過減少肝細胞內脂類物質等形成，顯著降低血清三酰甘油(TG)水平。陳玲玲等[12]實驗顯示：小檗堿能夠促使體內TG含量高于正常值的大鼠恢復到接近健康狀態。YUTAO YANG等[13]研究發現：小檗堿能夠使糖尿病大鼠肝功能指標回到接近于正常的狀態，血漿低密度脂蛋白和載脂蛋白A1水平降低，血糖、血清總膽固醇和TG水平接近正常水平。

1.4 小檗堿的抗炎作用

小檗堿具有較明顯的抵抗炎癥作用，其抵抗炎癥的機制涉及很多方面，主要是克制炎癥因子的產生和活動。從中醫學角度而言，黃連性涼，是一種具有清熱解毒作用的藥材。王宏才教授認為：中醫學的清熱瀉火就如同西醫學的消炎。2型糖尿病病因中的炎性學說簡單而言就是指在炎性因子的作用下，脂質細胞會成倍增加，因此導致胰島素抵抗。小檗堿能夠降低白細胞數目的增加，抑制中性粒細胞的運動，減少羥基自由基的形成，緩解過氧化氫的活性。抑制中性粒細胞磷脂酶活性和減低炎癥組織中前列腺素E2水平，可阻止或減緩炎癥反應[14]。小檗堿通過抑制細胞中一氧化氮(NO)、TNF-α和白細胞介素(IL)-1β的釋放來減少炎癥反應，其作用機制是降低細胞中蛋白磷酸化水平及減緩一氧化氮合酶蛋白表達釋放[15]。此外，小檗堿的抗炎作用還可能與炎癥因子如TNF和IL-6的活性減少有關聯[16]。TNF誘導內皮細胞炎癥反應的實驗研究表明：小檗堿可以降低TNF誘導的細胞間黏附分子(VCAM)-1表達，降低VCAM-1對內皮細胞的吸附作用[17]。

2 小檗堿的抗氧化作用

機體內的氧化作用會將體內物質分裂，從而釋放過量的自由基，會與糖尿病的形成具有一定的關聯。小檗堿的抗氧化作用主要是通過以下幾種途徑來實現的，包括過量自由基的清除、活性氧生成的減少、抗氧化酶活性的增強等[18]。其具有直接清除活性氧簇(ROS)的能力，從而達到滅殺一些高活性的分子的作用[19]。小檗堿可以抑制輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶的釋放，并且NADPH可以在細胞激活NADPH氧化酶后用作電子供體，通過單電子的還原產生分子氧，形成超氧陰離子[20]，從而減少ROS的形成，入超氧陰離子和下游產物[21]。除外，小檗堿的抗氧化劑自由基的能力還可以提高抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)的水平，增強機體的抗氧化防御系統。

2.1 小檗堿消除自由基的作用

小檗堿能夠顯著改善高脂喂養大鼠的肝功能指標，主要是通過抑制二酯酰甘油酰基轉移酶(DGAT)和羥甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑(HMG-CoA)的活性、提升HTGL和CYP7A的活性來恢復血脂正常狀態；同時，其可以降低MDA含量，提高SOD、GSH-Px的活性，消除大鼠體內分泌過多的自由基，從而使體內新陳代謝處于平衡狀態[22]。劉國安等[23]研究發現：小檗堿將對自由基誘導的一系列不良反應具有保護作用，可以提升人體清除自由基的能力，在80 μmol·L-1的狀態時會對機體達到最好的作用效果。黃連除了含有生物堿外，還可以提取出多個多糖成分。研究發現：黃連多糖同樣具有清除過剩自由基的作用，黃連中許多多糖部分對自由基的增加均有抑制作用，且具有很強的清除DPPH自由基的能力[24]。

2.2 小檗堿減少脂質過氧化物，加強抗氧化酶活性

生物膜介入了細胞內和細胞外物質的轉運和信息傳遞的途徑中，存在于細胞內。脂類物質過氧化是ROS氧化生物膜的過程，也就是說，ROS是大分子脂質過氧化產物。糖尿病并發癥中血管病變的重要損傷機制就是通過脂質過氧化導致膜結構的損傷，使機體受到損害。目前認為：小檗堿可以減少脂類物質的過氧化反應，加強機體抗氧化酶的活性。BHUTADA等[25]采用小檗堿處理30 d后，糖尿病大鼠的認知功能明顯改善，大腦皮質和海馬膽堿酯酶的活性降低，同時伴隨血清丙二醛(MDA)水平下降、GSH水平升高。趙洪濤等[26]實驗發現：高脂喂養的大鼠體內MDA顯著升高、SOD活性顯著減少，說明小檗堿可以對抗高血糖引起的脂質過氧化損傷。以上研究結果均提示：小檗堿具有改善過氧化損傷、增強抗氧化酶活性等作用，可減少機體內的氧化能力，防止組織和器官的氧化應激損傷，此對于醫治糖尿病諸多并發癥具有重要意義。

3 小檗堿對糖尿病并發癥的作用機制

3.1 小檗堿對多元醇通路的作用機制

多元醇通路的激活是糖尿病諸多并發癥發生發展的關鍵作用機制。有研究發現：小檗堿治療糖尿病腎病大鼠有很好的療效。研究發現：對于糖尿病腎功能障礙大鼠，小檗堿可以起到保護腎臟的作用，主要是通過降低機體的血糖、調節腎組織中醛糖還原酶的活性及基因的表達實現的[27]。多元醇通路作為細胞內糖類的另外一條代謝旁路，在此途徑中涉及醛糖還原酶(AR)和山梨醇脫氫酶(SDH)這兩種還原酶。由于機體葡萄糖的增多，多元醇通路會釋放，并且通過NADPH還原糖類。NADPH的消耗緩解了還原型GSH的產生,進而緩解了自由基的清除，并且還可以引起氧化應激損傷[28]。

3.2 小檗堿對血管內皮保護作用

糖尿病后期病變是導致糖尿病患者病情加重甚至危及生命的主要原因，主要包括大血管及微血管的并發癥及其他的神經病變等。目前，對于小檗堿治療血管內皮的保護作用的實驗還比較缺乏。張家富等[29]給予治療組大鼠小檗堿治療8周，然后與對照組大鼠進行對比，結果發現治療組大鼠血清MDA水平明顯降低，抗氧化酶SOD則明顯升高，與血管內皮功能相關的生化指標明顯改善，HE染色顯示糖尿病大鼠的主動脈損傷程度顯著降低，表明小檗堿可以抑制糖尿病細胞血管內皮發生的氧化反應。因此，小檗堿可以保護血管內皮。

3.3 小檗堿改善內質網應激

內質網是存在于細胞內比較關鍵的生物大分子，為葡萄糖類、脂類物質及蛋白質等生成的重要基地。內質網對各種應激極為敏感，當錯誤折疊和未折疊蛋白質積聚在腔內且Ca2+平衡無序時，會發生其功能失調狀態，稱為內質網應激(ERS)[30]。楊小玉等[31]觀察含有黃連的方劑對糖尿病大鼠ERS的影響，結果顯示大鼠IR反應得到緩解，肝臟MDA含量降低、SOD含量提高，谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)的活性緩解了氧化應激反應，同時改善了影響內質網應激和增加胰島素敏感性的JNK通路關鍵指標。

3.4 小檗堿減少終末糖基化產物的生成

機體血糖升高可能會引起蛋白質的功能老化而失去作用，并導致末端糖基化產物(AGEs)的產生。小檗堿在糖尿病并發癥的醫治過程中起到了很好的作用。有研究發現：高脂喂養的糖尿病大鼠經小檗堿醫治后，其葡萄糖和脂質代謝及氧化作用均有明顯改善。此外，小檗堿還可以減少腎功能指標AGEs的產生，降低血清肌酐(SCr)和血尿素氮(BUN)水平，降低尿蛋白排泄率，緩解腎組織損害。研究發現：小檗堿對腎臟的保護作用或許與其能減少末端糖基化所形成的產物及改善腎臟中Nephrin和Podocin蛋白的表達有關[32]。

4 小檗堿通過調節腸道菌群緩解糖尿病

越來越多的證據表明：糖尿病的危險因素涉及特定的環境因素，而腸道定植的微生物群起著重要作用[33]。實驗發現：小檗堿能夠有效調節腸道菌群，保護腸內黏膜的屏障[34]。SEDIGHI等[35]實驗發現：2型糖尿病患者體內的乳酸桿菌顯著高于正常值，而健康人群中雙歧桿菌的豐度較高，表明糖尿病可能與腸道菌群分泌的代謝產物有關。產丁酸細菌的減少可導致相對低水平丁酸鹽，促進低炎癥，這使得細菌內毒素對腸上皮屏障更具有滲透性；此外，其還允許細菌從腸腔進入循環系統，導致先天免疫系統激活，引起胰島素抵抗。相對于丁酸鹽，高水平的乙酸鹽也會引起胰島素抵抗并增加腸道中生長素釋放肽的分泌[36]。CAO等[37]研究發現：對糖尿病小鼠采用小檗堿治療后，雙歧桿菌的豐度恢復到正常狀態。Li 等[38]研究發現：針對糖尿病小鼠，小檗堿調節腸道菌群的作用主要是通過降低腸道二糖酶和β-葡糖苷酸酶的活性實現的，并沒有被腸道所吸收。因此，小檗堿進入腸道，通過影響腸道中菌群的變化間接地影響血糖，最終起到治療糖尿病的效果[39-40]。

5 小 結

小檗堿具有十分廣泛的藥理作用，可通過多種途徑影響機體的新陳代謝和生理功能。小檗堿治療糖尿病及其并發癥的作用主要表現在4個方面：①改善胰島細胞和胰島素的抵抗；②抗氧化作用；③抑制多元醇通道，改善內質網應激，保護血管內皮，減少終末糖基化產物生成；④通過抑制腸道中的有害細菌、促進腸道益生菌生長來調控糖脂代謝，并減輕2型糖尿病癥狀。然而，仍然需要大量的實驗藥理和后期臨床試驗研究來確定小檗堿治療2型糖尿病最適合的劑量和劑型。