小檗碱治疗2型糖尿病作用机制研究进展*

贺 云，杨丽霞，郭晓颖

(1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000； 2.甘肃省中医药研究院，甘肃 兰州 730050；3.兰州市城关区白银路街道社区卫生服务中心，甘肃 兰州 730030)

糖尿病是以体内葡萄糖分泌代谢失衡为主要特点的疾病，目前已变成危及人类健康甚至生命的一种慢性疾病。据国际糖尿病联盟(IDF)最新信息显示：当前全世界糖尿病的患病人数已经接近4.25亿，估计到21世纪中旬全世界患糖尿病人数将达到6.29亿人。一些数据分析了青少年和儿童糖尿病患病率的情况，发现糖尿病患病人数呈逐年增加趋势。2013年，中国的糖尿病患病人数已接近1.43亿，成为全球糖尿病人口第一大国[1]。黄连是一种广泛用于治疗中医疾病的药材，中医学认为其具有清热解毒的作用；西医学认为其主要构成为小檗碱，即一种生物碱，作为许多药材里面的活性成分，发挥着一系列的药理功用。小檗碱不但具有抗菌、抗病毒、抗炎和抗腹泻作用，而且对代谢、神经和心脏疾病等具有明显的改善作用。多年临床研究发现：小檗碱治疗糖尿病及其并发症具有较好的疗效，且黄连具有诸多优势，包括耐受性较好、价格较为便宜、毒副作用较小等特点。笔者结合小檗碱的临床治疗效果与药理学机制，对其治疗2型糖尿病的作用机制进行研究，综述如下。

1 小檗碱医治糖尿病的作用机制

1.1 小檗碱对胰岛素抵抗的改善

胰岛素抵抗(insnlin resistance，IR)与糖尿病的发生密切相关，研究已发现IR是导致2型糖尿病的重要机制，因此，调节胰岛素抵抗已经成为预防和医治2型糖尿病的关键所在[2]。小檗碱可以通过防止胰岛素抵抗，抑制脂类物质对葡萄糖的吸收。黄娟等[3]将130例2型糖尿病患者给予常规胰岛素和盐酸小檗碱片治疗，结果发现胰岛素联合小檗碱治疗的降血糖作用明显，且在降血糖的同时对体内的脂代谢也有调节作用。小檗碱可以作用于肿瘤坏死因子(TNF)-α、游离脂肪酸(FFA)及人血管生成素样蛋白3基因(ANGPTL3)靶点，发挥拮抗胰岛素抵抗的作用。张韶君等[4]通过实验发现：小檗碱能改善IR状态，这主要是通过增加胰岛素信号转导通路中AKT和GLUT4的基因表达，提升AKT和GLUT4的蛋白质水平，从而影响葡萄糖吸收、转运和合成，最终使胰岛素的敏感指标增加，抑制IR状态。另外，一些临床研究[5-6]也证实：小檗碱降血糖的效果显著，经小檗碱治疗后的空腹胰岛素(FINS)、空腹血糖(FBG)、稳态模型的胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)水平均有所降低。

1.2 小檗碱对胰岛β细胞的影响

胰岛β细胞减少和葡萄糖分泌增加是导致2型糖尿病的重要形成机制。胰岛素的释放试验发现：细胞中的葡萄糖的耗损增加，这取决于非胰岛素依赖性细胞的作用[7]。小檗碱可以促进胰岛数目的增加，主要是通过抵抗胰岛β细胞的损伤使胰岛β细胞修复和重生[8]。这两个研究均表明：小檗碱主要是通过增加胰岛β细胞数量来改善胰岛素水平，恢复胰岛的功能，进而增强甚至恢复机体对血糖的调控作用。小檗碱通过葡萄糖刺激胰岛β细胞，促使胰岛素的分泌，从而增加胰岛β细胞的数量。小檗碱之所以对降低血糖有较好疗效，主要是通过提升其敏感性以促进胰岛素分泌，从而抑制葡萄糖的吸收[9-10]。

1.3 小檗碱对脂类代谢的影响

糖尿病中的葡萄糖代谢的异常与脂质代谢的紊乱有很大的联系。脂质的异常主要涉及两个方面：一是脂类蛋白数量和质量的不平衡，二是脂类蛋白分泌的紊乱。这些脂质异常有可能导致动脉硬化，由此引起的脑血管疾病是糖尿病患者常见的死亡原因。张韫等[11]实验研究发现：小檗碱可通过减少肝细胞内脂类物质等形成，显著降低血清三酰甘油(TG)水平。陈玲玲等[12]实验显示：小檗碱能够促使体内TG含量高于正常值的大鼠恢复到接近健康状态。YUTAO YANG等[13]研究发现：小檗碱能够使糖尿病大鼠肝功能指标回到接近于正常的状态，血浆低密度脂蛋白和载脂蛋白A1水平降低，血糖、血清总胆固醇和TG水平接近正常水平。

1.4 小檗碱的抗炎作用

小檗碱具有较明显的抵抗炎症作用，其抵抗炎症的机制涉及很多方面，主要是克制炎症因子的产生和活动。从中医学角度而言，黄连性凉，是一种具有清热解毒作用的药材。王宏才教授认为：中医学的清热泻火就如同西医学的消炎。2型糖尿病病因中的炎性学说简单而言就是指在炎性因子的作用下，脂质细胞会成倍增加，因此导致胰岛素抵抗。小檗碱能够降低白细胞数目的增加，抑制中性粒细胞的运动，减少羟基自由基的形成，缓解过氧化氢的活性。抑制中性粒细胞磷脂酶活性和减低炎症组织中前列腺素E2水平，可阻止或减缓炎症反应[14]。小檗碱通过抑制细胞中一氧化氮(NO)、TNF-α和白细胞介素(IL)-1β的释放来减少炎症反应，其作用机制是降低细胞中蛋白磷酸化水平及减缓一氧化氮合酶蛋白表达释放[15]。此外，小檗碱的抗炎作用还可能与炎症因子如TNF和IL-6的活性减少有关联[16]。TNF诱导内皮细胞炎症反应的实验研究表明：小檗碱可以降低TNF诱导的细胞间黏附分子(VCAM)-1表达，降低VCAM-1对内皮细胞的吸附作用[17]。

2 小檗碱的抗氧化作用

机体内的氧化作用会将体内物质分裂，从而释放过量的自由基，会与糖尿病的形成具有一定的关联。小檗碱的抗氧化作用主要是通过以下几种途径来实现的，包括过量自由基的清除、活性氧生成的减少、抗氧化酶活性的增强等[18]。其具有直接清除活性氧簇(ROS)的能力，从而达到灭杀一些高活性的分子的作用[19]。小檗碱可以抑制辅酶Ⅱ(NADPH)氧化酶的释放，并且NADPH可以在细胞激活NADPH氧化酶后用作电子供体，通过单电子的还原产生分子氧，形成超氧阴离子[20]，从而减少ROS的形成，入超氧阴离子和下游产物[21]。除外，小檗碱的抗氧化剂自由基的能力还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，增强机体的抗氧化防御系统。

2.1 小檗碱消除自由基的作用

小檗碱能够显著改善高脂喂养大鼠的肝功能指标，主要是通过抑制二酯酰甘油酰基转移酶(DGAT)和羟甲基戊二酰辅酶A还原酶抑制剂(HMG-CoA)的活性、提升HTGL和CYP7A的活性来恢复血脂正常状态；同时，其可以降低MDA含量，提高SOD、GSH-Px的活性，消除大鼠体内分泌过多的自由基，从而使体内新陈代谢处于平衡状态[22]。刘国安等[23]研究发现：小檗碱将对自由基诱导的一系列不良反应具有保护作用，可以提升人体清除自由基的能力，在80 μmol·L-1的状态时会对机体达到最好的作用效果。黄连除了含有生物碱外，还可以提取出多个多糖成分。研究发现：黄连多糖同样具有清除过剩自由基的作用，黄连中许多多糖部分对自由基的增加均有抑制作用，且具有很强的清除DPPH自由基的能力[24]。

2.2 小檗碱减少脂质过氧化物，加强抗氧化酶活性

生物膜介入了细胞内和细胞外物质的转运和信息传递的途径中，存在于细胞内。脂类物质过氧化是ROS氧化生物膜的过程，也就是说，ROS是大分子脂质过氧化产物。糖尿病并发症中血管病变的重要损伤机制就是通过脂质过氧化导致膜结构的损伤，使机体受到损害。目前认为：小檗碱可以减少脂类物质的过氧化反应，加强机体抗氧化酶的活性。BHUTADA等[25]采用小檗碱处理30 d后，糖尿病大鼠的认知功能明显改善，大脑皮质和海马胆碱酯酶的活性降低，同时伴随血清丙二醛(MDA)水平下降、GSH水平升高。赵洪涛等[26]实验发现：高脂喂养的大鼠体内MDA显著升高、SOD活性显著减少，说明小檗碱可以对抗高血糖引起的脂质过氧化损伤。以上研究结果均提示：小檗碱具有改善过氧化损伤、增强抗氧化酶活性等作用，可减少机体内的氧化能力，防止组织和器官的氧化应激损伤，此对于医治糖尿病诸多并发症具有重要意义。

3 小檗碱对糖尿病并发症的作用机制

3.1 小檗碱对多元醇通路的作用机制

多元醇通路的激活是糖尿病诸多并发症发生发展的关键作用机制。有研究发现：小檗碱治疗糖尿病肾病大鼠有很好的疗效。研究发现：对于糖尿病肾功能障碍大鼠，小檗碱可以起到保护肾脏的作用，主要是通过降低机体的血糖、调节肾组织中醛糖还原酶的活性及基因的表达实现的[27]。多元醇通路作为细胞内糖类的另外一条代谢旁路，在此途径中涉及醛糖还原酶(AR)和山梨醇脱氢酶(SDH)这两种还原酶。由于机体葡萄糖的增多，多元醇通路会释放，并且通过NADPH还原糖类。NADPH的消耗缓解了还原型GSH的产生,进而缓解了自由基的清除，并且还可以引起氧化应激损伤[28]。

3.2 小檗碱对血管内皮保护作用

糖尿病后期病变是导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发症及其他的神经病变等。目前，对于小檗碱治疗血管内皮的保护作用的实验还比较缺乏。张家富等[29]给予治疗组大鼠小檗碱治疗8周，然后与对照组大鼠进行对比，结果发现治疗组大鼠血清MDA水平明显降低，抗氧化酶SOD则明显升高，与血管内皮功能相关的生化指标明显改善，HE染色显示糖尿病大鼠的主动脉损伤程度显著降低，表明小檗碱可以抑制糖尿病细胞血管内皮发生的氧化反应。因此，小檗碱可以保护血管内皮。

3.3 小檗碱改善内质网应激

内质网是存在于细胞内比较关键的生物大分子，为葡萄糖类、脂类物质及蛋白质等生成的重要基地。内质网对各种应激极为敏感，当错误折叠和未折叠蛋白质积聚在腔内且Ca2+平衡无序时，会发生其功能失调状态，称为内质网应激(ERS)[30]。杨小玉等[31]观察含有黄连的方剂对糖尿病大鼠ERS的影响，结果显示大鼠IR反应得到缓解，肝脏MDA含量降低、SOD含量提高，谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的活性缓解了氧化应激反应，同时改善了影响内质网应激和增加胰岛素敏感性的JNK通路关键指标。

3.4 小檗碱减少终末糖基化产物的生成

机体血糖升高可能会引起蛋白质的功能老化而失去作用，并导致末端糖基化产物(AGEs)的产生。小檗碱在糖尿病并发症的医治过程中起到了很好的作用。有研究发现：高脂喂养的糖尿病大鼠经小檗碱医治后，其葡萄糖和脂质代谢及氧化作用均有明显改善。此外，小檗碱还可以减少肾功能指标AGEs的产生，降低血清肌酐(SCr)和血尿素氮(BUN)水平，降低尿蛋白排泄率，缓解肾组织损害。研究发现：小檗碱对肾脏的保护作用或许与其能减少末端糖基化所形成的产物及改善肾脏中Nephrin和Podocin蛋白的表达有关[32]。

4 小檗碱通过调节肠道菌群缓解糖尿病

越来越多的证据表明：糖尿病的危险因素涉及特定的环境因素，而肠道定植的微生物群起着重要作用[33]。实验发现：小檗碱能够有效调节肠道菌群，保护肠内黏膜的屏障[34]。SEDIGHI等[35]实验发现：2型糖尿病患者体内的乳酸杆菌显著高于正常值，而健康人群中双歧杆菌的丰度较高，表明糖尿病可能与肠道菌群分泌的代谢产物有关。产丁酸细菌的减少可导致相对低水平丁酸盐，促进低炎症，这使得细菌内毒素对肠上皮屏障更具有渗透性；此外，其还允许细菌从肠腔进入循环系统，导致先天免疫系统激活，引起胰岛素抵抗。相对于丁酸盐，高水平的乙酸盐也会引起胰岛素抵抗并增加肠道中生长素释放肽的分泌[36]。CAO等[37]研究发现：对糖尿病小鼠采用小檗碱治疗后，双歧杆菌的丰度恢复到正常状态。Li 等[38]研究发现：针对糖尿病小鼠，小檗碱调节肠道菌群的作用主要是通过降低肠道二糖酶和β-葡糖苷酸酶的活性实现的，并没有被肠道所吸收。因此，小檗碱进入肠道，通过影响肠道中菌群的变化间接地影响血糖，最终起到治疗糖尿病的效果[39-40]。

5 小 结

小檗碱具有十分广泛的药理作用，可通过多种途径影响机体的新陈代谢和生理功能。小檗碱治疗糖尿病及其并发症的作用主要表现在4个方面：①改善胰岛细胞和胰岛素的抵抗；②抗氧化作用；③抑制多元醇通道，改善内质网应激，保护血管内皮，减少终末糖基化产物生成；④通过抑制肠道中的有害细菌、促进肠道益生菌生长来调控糖脂代谢，并减轻2型糖尿病症状。然而，仍然需要大量的实验药理和后期临床试验研究来确定小檗碱治疗2型糖尿病最适合的剂量和剂型。