林青薇，李沛波，吳灝，彭維，鐘華林，蘇薇薇，程春雷，王永剛*

(1.中山大學生命科學學院，廣東省中藥上市后質(zhì)量與藥效再評價工程技術(shù)研究中心/廣東省熱帶亞熱帶植物資源重點實驗室，廣東 廣州 510275；2.山東省食品藥品檢驗研究院，山東 濟南 250101)

小檗堿(berberine)是一種存在于黃連、黃檗等植物中的異喹啉生物堿。臨床上常用其鹽酸鹽，即鹽酸小檗堿(berberine hydrochloride，C20H18ClNO4)，相對分子質(zhì)量371.82，化學結(jié)構(gòu)見圖1，廣泛應用于腸道感染的治療。隨著藥理學研究的深入，報道鹽酸小檗堿具有抗癌抗腫瘤、殺菌抑菌、抗炎抗氧化、降糖降脂等眾多藥理作用。早期研究表明鹽酸小檗堿對K+、Na+、Ca2+通道有調(diào)節(jié)作用，起預防室顫、房顫的作用，近年來其心血管相關(guān)藥理活性研究在不斷擴展。

圖1 鹽酸小檗堿的化學結(jié)構(gòu)

1 內(nèi)皮保護及心肌保護

血管內(nèi)皮對血管舒縮、生長、維持血管內(nèi)環(huán)境平衡等具有重大調(diào)節(jié)作用。心血管疾病可導致內(nèi)皮損傷，而血管功能的異常與心血管疾病的發(fā)生與發(fā)展又存在密切關(guān)聯(lián)。鹽酸小檗堿在金黃色葡萄球菌及脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導實驗中均表現(xiàn)出對內(nèi)皮細胞的抗凋亡作用[1]。對LPS誘導的凋亡抑制作用，與c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)磷酸化抑制、髓細胞白血病-1蛋白 (myeloid cell leukemia 1，MCL-1)表達增加、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性增加、促炎細胞因子的產(chǎn)生減少有關(guān)[12]。Huang等[2]報道在LPS誘導的急性呼吸窘迫綜合征小鼠中，鹽酸小檗堿通過抑制syndecan-1(SDC-1)和硫酸乙酰肝素(heparan sulfate，HS)的脫落、內(nèi)皮細胞糖萼損傷因子的增加、核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信號通路的激活，起抑制血管內(nèi)皮通透性增加的作用。

心肌是由心肌細胞組成的肌肉組織，是心臟自律性活動和舒縮活動的功能基礎。鹽酸小檗堿通過腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)/哺乳動物西羅莫司靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)途徑降低磷酸二氫鈉誘導的心肌細胞自噬和凋亡，部分減輕心肌損傷[3]；通過沉默調(diào)節(jié)蛋白 1(silent mating type information regulation 2 homolog1，SIRT1)介導的p66Shc抑制及細胞內(nèi)Ca2+調(diào)節(jié)，減輕線粒體功能障礙的發(fā)生[4-5]，并通過抑制AMPKα和p53磷酸化、上調(diào)B淋巴瘤/白血病-2蛋白(B-cell lymphoma /leukemia-2，BCL-2)表達減輕阿霉素誘導的心肌細胞凋亡[6]。其上調(diào)Bcl-2表達、抑制AMPK活化的作用也可以減少心肌細胞缺氧期間的自噬和凋亡，減少缺氧損傷[7]。另外，在缺氧/復氧(hypoxia/reoxygenation injury，H/R)實驗中，鹽酸小檗堿通過上調(diào)H9C2細胞的自噬通量、防止線粒體膜電位的損失，起減輕線粒體功能障礙作用[8]，并通過下調(diào)p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK)介導的NF-κB信號通路來降低炎性細胞因子的表達，抑制心肌細胞凋亡[9]，同時激活母親DPP同源物7(mothers against decapentaplegic homolog 7，Smad7)途徑，增強細胞的增殖能力，減輕H/R損傷引起的細胞凋亡和細胞周期阻滯[10]。在心肌缺血/再灌注實驗中，鹽酸小檗堿通過NF-κB信號通路抑制炎癥反應，并通過磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT/PKB)信號通路抑制心肌細胞的凋亡[11]，通過激活非受體型酪氨酸蛋白激酶2(Janus kinase 2，JAK2)/信號傳導與轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)STAT3信號通路，下調(diào)蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(protein kinase R-like ER kinase，PERK)和真核起始因子2(eukaryotic initiation factor 2，eIF2)α的磷酸化水平以及活性轉(zhuǎn)錄因子4(activating transcription factor 4，ATF4)和C/EBP同源蛋白(C/EBP-homologous protein，CHOP)的表達降低MI/R引起的心肌梗塞面積，改善心臟功能，抑制心肌細胞凋亡和氧化損傷[12]。

心肌肥大作為一種代償形式發(fā)展超過一定限度，則會由代償轉(zhuǎn)化為衰竭。Zeng等[13]報道，鹽酸小檗堿能抑制腹主動脈縮窄大鼠心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄本(myocardial infarction association transcript，MIAT)的表達的抑制的并增強自噬，從而減輕CAA誘導的心肌肥厚和心肌細胞增大。心肌纖維化能使心臟收縮力減弱，逐步發(fā)展為心力衰竭。Che等[14]異丙腎上腺素誘導的大鼠心肌纖維化實驗顯示，鹽酸小檗堿對轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)/Smad信號通路的抑制能減少巨噬細胞的浸潤及成纖維細胞纖維化標志物的表達，阻止成纖維細胞向“激活”分泌型肌成纖維細胞轉(zhuǎn)化。

2 降壓作用

鹽酸小檗堿能以劑量依賴的方式抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的活性、增加主動脈環(huán)中氮氧化物和環(huán)磷酸鳥苷的產(chǎn)生、舒張主動脈環(huán)、直接舒張血管降低血壓。Zhang等[15]認為鹽酸小檗堿可部分降低血壓和循環(huán)內(nèi)皮微粒(endothelial cell-derived microparticles，EMPs)，并增加內(nèi)皮祖細胞數(shù)量和集落形成單位，從而改善內(nèi)皮功能障礙和動脈動脈僵硬度，并通過降低主動脈脈搏波傳導速度(aortic pulse wave velocity，aPWV)和增加動脈中彈力蛋白纖維的含量來保持動脈彈性，并通過維持更好的內(nèi)皮依賴性血管舒張功能來改善內(nèi)皮功能。在兩腎一夾腎血管性高血壓大鼠中，慢性輸注小檗堿可降低平均動脈壓、下丘腦室旁核Fra樣活性和血漿NE水平，降低下丘腦室旁核中的NOX2、NOX4、Erk1/2、iNOS和誘導產(chǎn)生Cu/Zn-SOD，表明小檗堿可以通過ROS/Erk1/2/iNOS途徑減輕高血壓和交感神經(jīng)興奮[16]。

另外，鹽酸小檗堿對肺動脈高壓同樣具有調(diào)節(jié)作用。肺動脈高血壓與嚴重的血管重塑密切相關(guān)，特別是由于肺動脈平滑肌細胞的異常增殖導致的肺動脈中層肥厚和肌型化。小檗堿可能通過改善肺動脈重塑成為治療肺動脈高壓的一種新的選擇。缺氧誘導的健康肺動脈平滑肌細胞或肺動脈高血壓肺動脈平滑肌細胞增殖增加與硫氧還蛋白-1(Trx1)和β-連環(huán)蛋白(β-catenin)表達顯著增加相關(guān)。Trx1特異性抑制劑PX-12可顯著降低Su/Hox誘導的肺動脈高血壓大鼠的肺動脈壓和血管重塑，并改善體內(nèi)心功能和右心室肥厚，小檗堿可逆轉(zhuǎn)大鼠右心室收縮壓和右心室肥厚，降低肺血管重塑；此外，小檗堿具有抗缺氧誘導的人肺動脈平滑肌細胞增殖作用，其作用方式可能是通過抑制Trx1及其靶基因β-連環(huán)蛋白的表達介導的[17]。肺動脈壓力過高會引起肺動脈和右心的一系列病理改變，主要以舒張血管、抑制肺動脈壁細胞增殖及促進其凋亡為其治療目的。除了上述舒張血管的作用，它還能通過改變骨形成蛋白受體-Ⅱ(bone morphogenetic protein receptor Ⅱ，BMPR-Ⅱ)和TGF-β信號傳導，抑制缺氧誘導的增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)和α平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)表達的增加[18]，并通過蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)信號通路減弱平滑肌細胞的增殖和遷移[19]，緩解肺動脈高壓。小檗堿能夠影響野百合堿誘導的大鼠肺動脈高血壓中miR-204、miR-27a和生化因子的表達，通過減少炎癥、凋亡和纖維化以及增加抗氧化劑與氧化劑的比率，改善肺動脈大鼠的心室功能[20]。

Zhang等[21]選擇68例冠心病合并原發(fā)性高血壓患者作為觀察組，同時選擇68例健康人作為對照組(生理鹽水)，觀察曲美他嗪聯(lián)合小檗堿對冠心病合并原發(fā)性高血壓患者內(nèi)皮功能的影響，二者合用可增加血中NO含量，促進肱動脈內(nèi)皮依賴性舒張功能，有助于治療冠心病合并原發(fā)性高血壓。

3 抗動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是多層次、多因素、多細胞成分相互影響的過程，其中內(nèi)皮功能障礙對其發(fā)生、發(fā)展、預后有決定性作用。鹽酸小檗堿能通過降低PCNA、NF-кB、凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體(lectin-like oxidized low density lipoprotein receptor-1，LOX-1)、還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 2，NOX2)的表達并抑制PI3K/Akt、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinase1/2，Erk1/2)和p38 MAPK通路的激活來抑制低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，Ox-LDL)誘導的人臍靜脈內(nèi)皮細胞(human umbilical vein endothelial cells， HUVEC)增殖[22-23]。Song等[24]在接受高脂飲食ApoE-/-小鼠證明，BBR可能通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT/mTOR信號通路、調(diào)節(jié)自噬、促進細胞增殖和抑制細胞凋亡，從而降低血脂水平，改善內(nèi)膜增生，并拮抗頸動脈脂質(zhì)積聚而改善頸動脈粥樣硬化。還有報道小檗堿通過AP-1的活性介導的清道夫受體表達抑制、激活核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2)/血紅素加氧酶1(heme oxygenase-1，HO-1)信號轉(zhuǎn)導的腺苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白上調(diào)[25]，調(diào)節(jié)脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)和抑制巨噬細胞泡沫細胞的形成，抑制動脈粥樣硬化疾病的發(fā)展。還有研究表明也與p-JNK信號通路以及隨后抑制內(nèi)脂素誘導的內(nèi)皮功能障礙有關(guān)[26]。

血管平滑肌細胞的增生遷移會形成纖維帽，在動脈粥樣硬化中形成纖維斑塊，破裂后可引起栓塞。Qiu等[27]報道，通過靶向氧化物酶體增殖物激活受體α(peroxisome proliferators-activated receptor α，PPARα)-NO信號通路，鹽酸小檗堿對血管緊張素IV(angiotensin Ⅳ，Ang Ⅳ)誘導培養(yǎng)的血管平滑肌細胞增殖有治療作用。

研究結(jié)果表明，高劑量和低劑量小檗堿均可改善ApoE-/-小鼠的血脂和全身炎癥水平，并減輕高脂飲食誘導的動脈粥樣硬化[28]。高劑量的影響更為顯著。小檗堿豐富了Roseburia、Blautia、Allobaculum、Alistipes和Turicibacter5種菌的豐度，并改變了Bilophila菌的豐度，這些微生物群表現(xiàn)出良好的抗炎作用，與短鏈脂肪酸的產(chǎn)生和糖脂代謝有關(guān)，因此，小檗堿的抗動脈粥樣硬化作用可能部分歸因于腸道微生物群組成和功能的變化，與抗炎和糖脂代謝有關(guān)。值得注意的是，腸道微生物群變化對小檗堿劑量表現(xiàn)出不同的敏感性。Zhu等[29]研究得出類似結(jié)論，小檗堿顯著降低高脂飼料喂養(yǎng)ApoE-/-小鼠的動脈粥樣硬化，小鼠中Akkermansiaspp.的豐度顯著增加，小檗堿降低高脂飼料誘導的代謝性內(nèi)毒素血癥，降低促炎細胞因子和趨化因子的動脈和腸道表達；小檗堿增加了小腸緊密連接蛋白的表達和結(jié)腸黏液層的厚度，與高脂飼料喂養(yǎng)小鼠腸道屏障完整性的修復相關(guān)。越來越多的研究表明，小檗堿參與腸道菌群的調(diào)節(jié)而發(fā)揮治療和預防動脈粥樣硬化作用[30-32]。

小檗堿吸收不良，開發(fā)一種有效的包埋納米系統(tǒng)，為使用小檗堿包裹的納米系統(tǒng)治療動脈粥樣硬化提供了一種策略[33]。8-十六烷基小檗堿提高了小檗堿在倉鼠體內(nèi)的抗菌性能和較高的生物利用度，在治療ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化方面更有效[34]。網(wǎng)絡藥理學的研究也為小檗堿抑制動脈粥樣硬化的炎癥和細胞增殖研究提供了有效的理論基礎[35]。

4 糖尿病性心血管疾病的治療

糖尿病性心血管疾病是指糖尿病并發(fā)或伴發(fā)的心血管系統(tǒng)病變。糖尿病引起的高糖、胰島素分泌異常、脂代謝紊亂等都能與心血管疾病互相影響。鹽酸小檗堿能通過激活血管平滑肌細胞鈣激活K+通道，降低糖尿病大鼠血壓，改善血管舒張功能[36]。網(wǎng)絡藥理學研究表明其可以通過抑制炎性反應、保護內(nèi)皮細胞等藥理作用干預糖尿病動脈硬化閉塞癥[37]。通過下調(diào)TGF-β1和結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)的表達以及減少Ⅰ型膠原(collagen type Ⅰ，Col1)和Ⅲ型膠原(collagen typeⅢ，Col3)的合成和沉積，鹽酸小檗堿能改善糖尿病大鼠的心臟纖維化[38]，并通過糾正線粒體動力學中融合和裂變的不平衡，減輕H9C2細胞系的肥大并改善線粒體功能[39]。小檗堿可以改善2型糖尿病大鼠胸主動脈的病理狀態(tài)，與模型組相比，小檗堿顯著抑制C反應蛋白、IL-6和TNF-α的產(chǎn)生，并提高脂聯(lián)素水平；小檗堿在體外實驗可以抑制血管平滑肌細胞的增殖和遷移，降低腫瘤生長因子-β1(TGF-β1)、IL-6和TNF-α水平；小檗堿干預2型糖尿病大鼠后，胸主動脈對去氧腎上腺素的收縮減少，而對硝普鈉的舒張反應增加[40]?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)血脂修復糖尿病大鼠血管收縮與舒張的動態(tài)平衡，拮抗動脈粥樣硬化，從而對心血管起到一定程度的保護作用[41]。

此外，腹腔注射鏈脲佐菌素糖尿病大鼠模型實驗表明，小檗堿對糖尿病大鼠腸系膜小血管和微血管及周圍組織的病理變化有一定改善作用[42]。小檗堿對妊娠糖尿病暴露后代心臟功能障礙的保護涉及通過增加線粒心磷脂合成介導的線粒體功能的改善[43]。

5 結(jié)語

《中國心血管病報告2018》指出，中國心血管疾病的患病率及死亡率處于上升階段，其中死亡率居居民疾病死亡率首位。綜上所述，鹽酸小檗堿通過多途徑調(diào)控，對心律失常、心肌病、高血壓、動脈粥樣硬化、糖尿病性心血管病等心血管疾病的發(fā)生與發(fā)展具有一定的調(diào)節(jié)作用。目前，臨床上就鹽酸小檗堿在心血管疾病防治中的應用仍較為缺乏，其作為一種極具潛力的心血管疾病治療補充和替代藥物仍具有廣泛的研究與開發(fā)空間。