周 昶，黃 蓉，蔡 園，楊樂怡，董世芬, ，姜艷艷, *

1.北京中醫(yī)藥大學中藥學院，北京 102488

2.國家中醫(yī)藥管理局“中藥經(jīng)典名方有效物質發(fā)現(xiàn)”重點研究室，北京 102488

高脂血癥指由于機體脂質代謝紊亂或轉運異常而引起血漿中一種或多種脂質結構失衡的代謝性疾病的統(tǒng)稱[1]。主要臨床表現(xiàn)為血漿總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）、三酰甘油水平升高，或高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）水平降低[2-3]?；谝陨现鞍椎呐R床表現(xiàn)可以分為4 類：總膽固醇升高的高膽固醇血癥，三酰甘油升高的高甘油三酯血癥，總膽固醇、三酰甘油皆升高的混合型高脂血癥，HDL-C 降低的高密度脂蛋白血癥[4]。高脂血癥影響著人類健康，我國血脂異常人數(shù)已超過4 億人。對于腦血管疾病而言，高脂血癥已成為僅次于高血壓和高鈉飲食的第3 大危險因素[5]。

近年來，大量研究表明中藥復方、中藥提取物及單體具有良好的調血脂活性[6-11]。中藥單體因結構清晰、療效確切、作用機制明確等優(yōu)勢而備受關注。天然產物中單體成分生物堿是一類含氮有機化合物，具有多種顯著的生物活性，已成為研究熱點[12-15]。根據(jù)化學結構的不同，生物堿類成分主要分為異喹啉類、有機胺類、哌啶類、吡咯烷類、萜類、吡啶類、吲哚類等[16]。文獻報道，小檗堿、荷葉堿、胡椒堿、吳茱萸堿、辣椒素等多個生物堿類成分顯示出良好的調血脂作用，并已廣泛用于高脂血癥的臨床治療。本文通過查閱近10 年國內外相關文獻，對天然產物中生物堿類化合物調血脂作用機制進行系統(tǒng)綜述，其機制主要包括促進肝臟膽固醇攝取、抑制肝臟膽固醇合成、促進膽固醇轉化、抑制腸道膽固醇吸收、促進脂肪酸氧化、抑制脂肪生成、促進脂肪水解、調節(jié)膽汁酸代謝、調節(jié)腸道菌群、抗脂質過氧化、減輕胰島素抵抗等，為進一步研究及開發(fā)天然產物中生物堿類調血脂新藥提供幫助。

1 調節(jié)膽固醇代謝

膽固醇代謝平衡對維持細胞和機體的生命活動至關重要，其代謝異常與心腦血管疾病、神經(jīng)退行性疾病及腫瘤等發(fā)生密切相關[17]。血漿膽固醇水平升高是高脂血癥發(fā)生的主要原因，天然產物中生物堿類成分調節(jié)血漿總膽固醇水平主要表現(xiàn)在以下3個方面：（1）促進肝臟膽固醇攝取；（2）抑制肝臟膽固醇合成；（3）抑制腸道膽固醇吸收。

1.1 促進肝臟膽固醇攝取

1.1.1 上調LDL 受體轉錄表達 LDL 受體是一種廣泛分布于肝細胞表面的多結構域跨膜糖蛋白[18]，在維持體內膽固醇代謝平衡方面處于核心地位。肝細胞表面LDL 受體與攜帶外源性膽固醇的LDL 顆粒結合，細胞通過LDL 受體介導的內吞作用攝取LDL-LDL 受體復合物，然后LDL 從受體解離，內化的LDL 顆粒被轉運到溶酶體中降解為游離膽固醇，促進肝臟膽固醇攝取，進而導致血漿中膽固醇含量降低。因此，上調LDL 受體轉錄表達對調控血漿膽固醇穩(wěn)態(tài)至關重要。

異喹啉類生物堿小檗堿具有良好的調血脂生物活性[19]。Li 等[20]發(fā)現(xiàn)小檗堿可促進腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine phosphate activated protein kinase，AMPK）磷酸化，進而上調LDL 受體表達。Lee 等[21]研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿刺激c-Jun 氨基末端激酶（c-JunN-terminal kinase，JNK）信號，間接上調肝細胞表面LDL 受體啟動子轉錄活性，從而降低LDL 水平。Abidi 等[22]研究顯示，細胞外信號調節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）主要被小檗堿用于延長LDL 受體mRNA 半衰期，進而增加LDL受體的穩(wěn)定性。也有報道稱小檗堿體內代謝物小檗紅堿及其結構修飾類似物調節(jié)LDL 受體和前蛋白轉化酶枯草溶菌素 9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9）的表達主要由ERK信號通路介導，發(fā)揮降膽固醇作用[23]。PCSK9 作為一種肝源性分泌型絲氨酸蛋白酶，可與LDL 受體結合形成LDL 受體-PCSK9 復合物，后經(jīng)溶酶體途徑降解使肝臟表面LDL 受體數(shù)量減少，最終導致血清LDL-C 水平升高[24]。小檗堿還可通過泛素-蛋白酶體途徑拮抗肝細胞核因子1α（hepatocyte nuclear factor 1α，HNF1α）的表達，在轉錄水平上抑制PCSK9的合成[25]。闊葉烏檀中的吲哚類生物堿3,14-二氫牛眼馬錢托林堿通過抑制PCSK9 蛋白表達促進人肝癌HepG2 細胞攝取LDL[26]。脂肪從頭合成相關蛋白固醇調節(jié)元件結合蛋白-2（sterol regulatory element-binding protein-2，SREBP-2）在調控LDL 受體表達方面效果顯著[27]。鄒莉芳[28]研究發(fā)現(xiàn)，自桑葉中分離得到的羥基生物堿1-脫氧野尻霉素（1-deoxynojirimycin，DNJ）可誘導高脂飲食雌昆明種小鼠體內轉錄因子SREBP-2 表達水平，促進LDL受體表達，顯著降低血清LDL-C。酰胺類生物堿辣椒素既能通過激活轉錄因子SREBP-2 增加LDL 受體的蛋白表達水平，亦能通過拮抗HNF1α 降低PCSK9 蛋白的表達[29]。荷葉堿[30]、吳茱萸堿[31]、蓽茇寧[32]、巴馬汀[33]可直接提高LDL 受體基因轉錄水平，進而影響肝臟膽固醇攝取。

1.1.2 上調HDL 介導的逆向轉運 HDL 主要由載脂蛋白A1（apolipoprotein A1，ApoA1）、磷脂和游離膽固醇組成，屬于血漿脂蛋白。HDL 作為載體將肝外細胞中過剩的膽固醇轉運至肝臟，降解為膽汁酸鹽排出體外，避免膽固醇在血液中積累，調節(jié)血脂代謝，這一過程稱為膽固醇逆向轉運（cholesterol reverse transport，RCT）[34]。在RCT 過程中，ATP結合盒轉運子A1（ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1）介導血管內皮下巨噬細胞中游離膽固醇及磷脂外流至ApoA1，初步形成圓盤狀pre-β-HDL。而后經(jīng)卵磷脂膽固醇?；D移酶（lecithincholesterol acyltransferase，LCAT）及相關蛋白酯化為成熟HDL2 顆粒。肝細胞表面B 族I 型清道夫受體（scavenger receptor BI，SR-BI）選擇性攝取一部分HDL2 中的膽固醇至肝臟中分解代謝。另一部分成熟的HDL2 在膽固醇酯轉移蛋白（cholesteryl ester transfer protein，CETP）的作用下，使膽固醇酯轉移至LDL 等，從而降低血漿HDL 水平。ABCG1 雖不參與盤狀HDL 的生成，但可將肝外細胞中多余膽固醇轉運至成熟HDL 中。因此，改善RCT 過程中相關蛋白表達有助于調節(jié)機體血脂異常。

鄒瑾等[35]通過觀察荷葉堿對巨噬細胞源性泡沫細胞ABCA1 表達的影響，發(fā)現(xiàn)荷葉堿通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體 γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）/肝臟X 受體α（liver X receptor，LXRα）信號通路，顯著上調ABCA1 的表達，有助于膽固醇流出。吲哚類生物堿吳茱萸堿具有抗肥胖、抗糖尿病、抗癌、調血脂等生物活性[36-37]。吳茱萸堿干預高脂飲食誘導的高脂血癥小鼠模型后，刺激PPARγ 表達，進而增加小鼠肝臟中ABCG1mRNA 及蛋白表達，介導巨噬細胞膽固醇及膽固醇酯向ApoA1 和HDL 轉移，改善RCT 顯著預防高脂血癥后[38]。DNJ 既能通過上調LCAT 的表達，促進游離膽固醇酯化及HDL 成熟；又可下調膽固醇酯轉移蛋白CETP 的表達，抑制HDL 轉化為LDL，使血清HDL-C 含量升高[28]。胡椒堿衍生物蓽茇寧可顯著上調LCATmRNA 和蛋白表達，催化游離膽固醇酯化[39]。馮亮[40]觀察布渣葉生物堿對高脂血癥大鼠動物模型的影響發(fā)現(xiàn)，其能提高ApoA1 的水平且激活LCAT 的表達，促進成熟HDL 合成，有助于調節(jié)血脂異常。

1.2 抑制肝臟膽固醇合成

膽固醇的內源性合成主要受膽固醇合成限速酶羥甲基戊二酸單酰輔酶A 還原酶（3-hydroxy-3-methylglutarylcoen-zyme A reductase，HMGCR）及轉錄因子SREBP-2 調控。HMGCR 催化3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A 轉化為膽固醇前體物甲羥戊酸[41]；而SREBP-2 可在轉錄水平上調控肝臟中膽固醇穩(wěn)態(tài)相關基因即膽固醇合成基因的表達[42]。因此，抑制內源性膽固醇合成可有效改善血漿膽固醇升高引起的高脂血癥。

Zheng 等[43]發(fā)現(xiàn)異喹啉類生物堿石蒜堿可改善高脂飲食高脂飲食誘導的高脂血癥。石蒜堿通過螯合體1 介導的自噬非依賴性溶酶體降解途徑加速SREBP 裂解激活蛋白降解，進一步抑制SREBPs 活性和蛋白表達，從而阻礙SREBPs 對肝臟內源性膽固醇合成的轉錄調控作用。Zhang 等[44]研究表明，辣椒素可呈劑量相關性降低肝臟HMGCRmRNA 水平，從而抑制肝臟膽固醇合成來預防卵巢激素缺乏引起的高膽固醇血癥。荷葉堿能夠顯著下調小鼠肝臟組織細胞中影響膽固醇合成代謝相關蛋白HMGCR及SREBP-2的基因表達，進而達到降低血清總膽固醇的效果[45]。黃連中含多種生物堿，具有相似的異喹啉結構，其中常以鹽酸鹽形式存在的小檗堿含量最高，其次為黃連堿、巴馬汀、藥根堿、表小檗堿等[46]。研究表明，黃連生物堿單體及其5種單體復合物均可抑制HMGCR 的蛋白表達，減少膽固醇合成，調節(jié)血脂代謝。

1.3 抑制腸道膽固醇吸收

膳食膽固醇經(jīng)小腸黏膜刷狀緣上的膽固醇轉運蛋白1（niemann-pick c1-like 1，NPC1L1）吸收進入小腸上皮細胞，然后被內質網(wǎng)中的酰基膽固醇?；D移酶2（acyl-cholesterol acyl transferase 2，ACAT2）酯化為膽固醇酯，之后與三酰甘油、磷脂及游離膽固醇裝配成乳糜微粒被運送至高爾基體，分泌到淋巴系統(tǒng)，最終進入血液循環(huán)[47]。此外，腸道ABCG5/8可將來自血液脂蛋白中的膽固醇排入至腸腔[48]。因此，調控腸道膽固醇吸收過程中相關蛋白表達有助于維持體內脂質平衡。藥理研究表明，酰胺類生物堿胡椒堿可內化膽固醇轉運蛋白NPC1L1 的表達，抑制人結直腸腺癌Caco-2 細胞對膽固醇的再攝取，調節(jié)血脂異常[49]。小檗堿也可通過下調NPC1L1 的表達發(fā)揮降膽固醇作用[50]。杜紅巖[51]通過研究膳食辣椒素對腸道膽固醇吸收的影響機制，發(fā)現(xiàn)辣椒素通過激活瞬時受體電位香草醛亞家族1 通路，不僅能下調ACAT2 蛋白表達，抑制膽固醇酯化；而且還可上調轉運蛋白ABCG5/8 的表達，促進腸道膽固醇外向轉運，降低血清膽固醇水平。海洋生物堿manzamine A 是一種β-卡賓生物堿，主要通過抑制ACAT 活性改善ApoE缺陷小鼠的高脂血癥[52]。

2 調節(jié)三酰甘油代謝

三酰甘油主要由甘油和游離脂肪酸酯化而成，是血脂的重要組成成分。三酰甘油水平升高是機體血脂異常的重要表現(xiàn)之一。調控由機體血清三酰甘油不平衡引發(fā)的高甘油三酯血癥主要通過促進脂肪水解、抑制脂肪合成、促進脂肪酸β-氧化3 個方面。

2.1 促進脂肪水解

分泌型代謝調節(jié)糖蛋白血管生成素樣蛋白4（angiopoietin-like 4，ANGPTL4）作為脂蛋白脂酶（lipoprotein lipase，LPL）的抑制劑，主要通過抑制LPL 的活性來阻止三酰甘油水解為游離脂肪酸[53]。阿樸啡型生物堿O-去甲基生物堿可降低ANGPTL4對LPL 的抑制作用，從而減輕三酰甘油的積累[30]。任祎等[54]通過研究燕麥麩皮中生物堿對D-半乳糖誘導的衰老小鼠血脂代謝的影響，發(fā)現(xiàn)其可顯著上調LPLmRNA 的表達，促進脂肪水解，降低血清三酰甘油水平。脂肪三酰甘油脂肪酶（adipose triglyceride lipase，ATGL）和激素敏感性應激酶（hormone-sensitive lipase，HSL）是三酰甘油水解的關鍵酶[55]。小檗堿可通過激活AMPK 信號通路刺激成熟脂肪細胞水解，呈時間相關性上調ATGL 及HSL 的表達，調節(jié)三酰甘油代謝[56]。多羥基生物堿DNJ 可增加高脂飲食小鼠血清和肝臟中脂肪分解關鍵酶LPL 和HSL 的活性，加快三酰甘油分解，減少脂質積累[57]。

2.2 抑制脂肪生成

小檗堿及其代謝產物非洲防己堿可促進HepG2 細胞中AMPK 磷酸化，從而降低脂質生物合成相關基因脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，F(xiàn)AS）、甘油三磷酸?；D移酶（glycerol-3-phosphate acyltransferase，GPAT）、乙酰輔酶A 羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）的表達，降低血清中三酰甘油水平[58]。此外，Huang 等[59]研究表明，小檗堿可抑制與脂肪生成相關轉錄因子PPARγ 和CCTA增強因子結合蛋白α（CCAAT enhancer binding protein α，C/EBPα）及其上游調控因子C/EBPβ的mRNA 和蛋白水平[60]，抑制三酰甘油生物合成。Yang 等[61]在研究鹽酸藥根堿抗高血脂作用機制中發(fā)現(xiàn)，其可降低高脂飲食致肥胖小鼠模型肝臟中SREBP-1c 及FAS 的蛋白水平，抑制脂肪生成，間接降低血清中三酰甘油水平。胡椒堿可顯著拮抗小鼠胚胎成纖維3T3-L1 細胞中PPARγ、SREBP-1c、FAS 及C/EBPβ 的蛋白表達，改善脂質代謝[62-63]。蓮子心生物堿包括蓮心堿、甲基蓮心堿、異蓮心堿屬于雙芐基異喹啉型生物堿[64]。馮清強[65]研究蓮子心生物堿對3T3-L1 細胞分化的影響，發(fā)現(xiàn)蓮子心生物堿可有效下調脂肪形成相關轉錄因子PPARγ和C/EBPβ 蛋白的表達，降低細胞內三酰甘油含量，抑制脂肪形成。另有文獻報道，荷葉堿能夠顯著抑制脂肪酸合成代謝蛋白ACC 及SREBP-1c的基因表達，達到降低三酰甘油水平的效果[45]。中藥單體成分延胡索乙素（tetrahydropalmatine，THP）可顯著抑制3T3-L1 細胞內三酰甘油的積累，其機制主要是THP 呈劑量相關性下調SREPP-1c 及其靶基因FAS、硬脂酰-輔酶A 去飽和酶1（stearoyl-CoA desaturase 1，SCD1）、GPAT 的表達，且抑制脂肪形成主要轉錄因子PPARγ 及C/EBPα 的表達[66]。從飛燕草中分離得到的brunodelphinine E、囊距翠雀堿、牛扁堿、囊距翠雀寧、sharwuphinine A 5 種二萜類生物堿，可呈劑量相關性下調脂質合成轉錄因子PPARγ 及SREBP-1c 的表達，抑制脂肪積累[67]。Do等[68]報道稱自枯草芽孢桿菌中分離得到的DNJ 通過上調脂肪形成相關基因ACC及FAS的mRNA 表達，達到調血脂的功效。

2.3 促進脂肪酸氧化

脂肪酸β-氧化作為脂肪酸分解代謝的關鍵步驟，在調節(jié)血清三酰甘油方面至關重要。作為代謝性疾病的關鍵靶點，腺苷酸活化蛋白激酶AMPK 被激活后可促進肝臟脂肪酸氧化，調節(jié)脂代謝的關鍵轉錄因子PPARα 主要在肝臟中表達[69]。以上二者均可促進脂肪酸氧化限速酶肉堿棕櫚酰轉移酶-1（carnitine palmitoyl transferase-1，CPT-1）的表達，抑制脂肪酸氧化，減少血清三酰甘油合成。研究表明，藥根堿干預高脂飲食誘導的高脂血癥模型小鼠后，肝臟中PPARα 水平顯著上調，促進CPT-1 的表達，加速脂肪酸β 氧化，從而減少血清三酰甘油水平[61]。也有報道稱小檗堿及其代謝物可激活HepG2細胞中的AMP 活化蛋白激酶，促進CPT-1 的表達，表現(xiàn)出降低三酰甘油的作用[58]。THP 通過激活AMPK 信號通路[66]，直接抑制ACC 活性，從而上調CPT-1 的表達，促使3T3-L1 細胞脂肪酸氧化，減少三酰甘油合成。邢毅[45]在研究荷葉提取物調血脂作用機制中發(fā)現(xiàn)，荷葉堿可直接降低CPT-1的基因表達，進而降低小鼠血清三酰甘油水平。Tsuduki等[70]研究表明DNJ 能增強血漿脂聯(lián)素表達水平，激活AMPK的mRNA 表達，進而促進脂肪酸β-氧化抑制肝臟脂質蓄積。β-咔啉型生物堿picrasidine C 可誘導PPARα 及CPT-1 的蛋白表達，在治療代謝性疾病如高脂血癥中具有潛在的應用價值[71]。吳茱萸次堿通過激活AMPK/ACC2 信號通路，調控脂肪酸氧化，進而改善脂肪喂養(yǎng)大鼠的高脂血癥[72]。具體機制見圖1。

圖1 生物堿類成分調節(jié)三酰甘油水平的相關機制Fig.1 Mechanism of regulation of triglyceride alcohol levels by alkaloid components

3 調節(jié)膽汁酸代謝

膽汁酸主要存在于腸肝系統(tǒng)中，并通過再循環(huán)調節(jié)機體脂質代謝。由肝臟膽固醇合成的膽汁酸儲存于膽囊中，進食后，營養(yǎng)物質刺激膽囊收縮排出膽汁，膽汁酸隨膽汁進入腸腔被重新吸收，最后經(jīng)門靜脈被肝臟細胞重新攝取。這一過程叫做膽汁酸腸肝循環(huán)[73]。機體內大約有95%的膽汁酸被肝臟重吸收，僅有5%隨糞便排出體外，膽汁酸作為體內膽固醇代謝的最終產物，在調節(jié)機體脂質穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著重要作用。生物堿調控膽汁酸的作用機制具體表現(xiàn)為促進膽汁酸生物合成（即膽固醇生物轉化）、激活膽汁酸相關信號通路、調節(jié)膽汁酸轉運蛋白的表達3 個方面。

3.1 促進膽汁酸生物合成

由肝臟中膽固醇合成的初級膽汁酸主要涉及2條生物合成途徑：（1）膽固醇7α-羥化酶（cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1）介導的經(jīng)典途徑；（2）CYP27A1 介導的代替途徑。Sun 等[74]研究發(fā)現(xiàn)THP可呈劑量相關性上調肝臟中CYP7A1 的表達，促進膽固醇分解代謝及膽汁酸合成，對高脂飲食誘導的高脂血癥有一定的保護作用。Gu 等[75]研究口服小檗堿對高脂飲食誘導高脂血癥倉鼠模型中膽汁酸代謝影響，結果顯示，小檗堿500 ng/mL 可顯著增加CYP7A1 及CYP27A1 的轉錄和翻譯水平，促進肝臟膽固醇轉化為膽汁酸，從而調節(jié)血脂異常。Ning等[76]研究巴馬汀對高脂飲食所致大鼠高脂血癥的改善作用，結果顯示，巴馬汀可激活 PPARα/CYP7A1 通路，進而調節(jié)膽汁酸代謝，對高脂血癥有保護作用。邢毅[45]發(fā)現(xiàn)荷葉堿可顯著上調LXRα和CYP7A1的基因表達，進而降低小鼠血清總膽固醇水平。藥理學研究表明，黃連中生物堿單體成分可通過調節(jié)CYP7A1 的表達改善高脂飲食所致高脂血癥大鼠的血脂，其作用機制可能與PPAR 的正向調節(jié)及法尼醇X 受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）的負向調節(jié)有關[77]。蓽茇寧及其衍生物可顯著上調CYP7A1 的表達，加快膽固醇清除[78]。

3.2 激活膽汁酸相關信號通路

激活膽汁酸介導的FXR/小異源二聚體伴侶（small heterodimer partner，SHP）信號通路可在一定程度上調節(jié)脂質穩(wěn)態(tài)。高濃度膽汁酸經(jīng)負反饋調控機制活化FXR，上調SHP 分子表達，進而抑制肝受體同源物-1（liver receptor homolog-1，LRH-1），最終拮抗CYP7A1基因表達。也有研究顯示，膽汁酸活化FXR 后經(jīng)SHP 下調脂肪合成相關因子的表達，降低三酰甘油含量。Huang 等[79]研究顯示，從金釵石斛莖中分離得到的吡咯里西啶類生物堿石斛生物堿（Dendrobiumnobilealkaloids，DNLA）可增強高親水性?；蛆Z去氧膽酸活性，降低與膽固醇吸收呈正相關的疏水性膽汁酸膽酸/鵝脫氧膽酸的值，有助于膽固醇外排，減少肝臟脂質積累。且DNLA 治療組恢復FXRmRNA 水平，并誘導SHP基因的表達，可能是DNLA 調脂的靶點，具體調控機制仍有待進一步研究。中藥單體成分DNJ 通過調控膽汁酸前反饋及負反饋過程中FXR、LXR及CYP7A1的基因表達，促進膽固醇轉化為膽汁酸并排出體外，從而達到調血脂的效果[28]。

3.3 調節(jié)膽汁酸轉運蛋白的表達

膽汁酸的回腸再攝取減少會增加肝臟中的膽汁酸合成，最終導致血漿膽固醇濃度降低。大多數(shù)膽汁酸被回腸末端的鈉依賴性膽鹽轉運蛋白（apical sodium-dependent bile salt transporter，ASBT）有效重吸收，這是膽汁酸循環(huán)的重要生理途徑和全身脂質代謝的調節(jié)。Ning 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，黃連巴馬汀可顯著降低高脂飲食誘導的高脂血癥模型小鼠回腸末端ASBTmRNA 及蛋白水平，腸道膽汁酸重吸收減少，促使肝臟膽固醇進一步向膽汁酸轉化。具體機制見圖2。

圖2 基于膽汁酸代謝的生物堿類成分防治高脂血癥相關機制Fig.2 Mechanisms related to prevention and treatment of hyperlipidemia by alkaloid components based on bile acid metabolism

4 調節(jié)腸道菌群

腸道微生物菌群作為代謝性疾病治療位點，在調控血脂異常方面效果顯著。天然產物中生物堿類成分通過調節(jié)腸道菌群的豐度或干預腸道微生物在體內的代謝產物拮抗高脂血癥。研究表明，腸道微生物菌群將小檗堿還原為可吸收形式二氫小檗堿，其在腸道中被吸收后氧化成小檗堿入血液發(fā)揮調脂作用[80]。而硝基還原酶（nitroreductase，NR）是促進小檗堿腸道吸收的關鍵因素，高脂飲食處理后導致NR 產生菌的豐度和活性增加，從而更好地發(fā)揮調脂作用[81]。丁酸鹽作為短鏈脂肪酸家族的重要成員，是腸道細菌發(fā)酵的主要產物，可以維持身體健康并為宿主代謝提供能量，血清丁酸水平與脂質生物標志物呈負相關[82-83]。小檗堿可通過上調丁酸鹽產生菌的豐度及丁酸合成，促進腸道微生物菌群合成丁酸鹽，隨后入血發(fā)揮調脂作用[84]。也有報道稱，巴馬汀可減少有害菌變形桿菌、芽孢桿菌豐度，增加優(yōu)勢菌擬桿菌屬的豐度[76]，發(fā)揮調脂作用。Yu 等[85]發(fā)現(xiàn)荷葉堿可顯著降低高脂飲食誘導的高脂血模型小鼠血清總膽固醇、三酰甘油水平。其作用機制主要與腸道微生物菌群結構及豐度有關，荷葉堿使有益菌Akkermansia及Bacteroides含量升高，且致病菌Lactobacillus含量下降，進而發(fā)揮調脂作用。王遠微[86]研究辣椒素對高脂飲食誘導的野生型及基因敲除型小鼠血脂代謝影響，結果顯示辣椒素2 mg/kg 通過影響小鼠腸道菌群結構、多樣性及豐度，協(xié)同發(fā)揮調血脂作用。其既能減少幽門螺旋桿菌屬、大腸桿菌屬、薩特氏菌屬和脫硫弧菌屬等條件致病菌菌群的豐度，又能增加艾克曼菌屬、擬桿菌屬、糞便菌屬、普雷沃氏菌、Odoribacter、Allobaculum和S24-7 科等具有調脂作用的有益菌菌群的數(shù)量，并且還可增加有益菌群介導的乙酸和丙酸的濃度。相關調控機制見圖3。

圖3 基于腸道菌群的生物堿類成分防治高脂血癥相關機制Fig.3 Mechanisms related to prevention and treatment of hyperlipidemia by alkaloid components based on intestinal flora

5 其他

此外，藥理學研究表明，生物堿調脂作用還與脂質過氧化及胰島素抵抗有關[87-88]。生物堿可保護血管內皮細胞、抗氧化及清除體內多余的氧自由基，顯著改善高脂血癥導致的機體內氧化與抗氧化失衡，進而調控血脂異常[89-90]。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）及過氧化氫酶（catalase，CAT）作為生物體內抗氧化酶系中的重要成分[91-95]，在機體氧化與抗氧化平衡中具有重要作用，是機體抗過氧化能力的指標。在生物體內，自由基作用于脂質發(fā)生過氧化反應生成終產物丙二醛，具有一定細胞毒性，可干擾脂肪酸氧化降解，最終導致脂肪在肝內蓄積[96]。Lin 等[97]研究表明自木賊草中分離得到的生物堿通過提高機體SOD 活性，降低丙二醛水平，顯著改善高脂飲食喂養(yǎng)大鼠的HDL-C 水平，降低總膽固醇、三酰甘油、LDLC 水平。胡椒堿及其衍生物可顯著增強高脂血癥大鼠血清和肝臟中SOD、CAT、GSH-Px 活力，降低丙二醛含量，提高機體抗氧化能力，降低脂質過氧化程度，從而促進調脂效果[32,98]。燕麥生物堿（avenanthramide A～C）可提高SOD 及GSH-Px 活性，減少丙二醛含量，降低血清總膽固醇及LDL 水平[99-101]。小檗堿對高脂血癥大鼠肝組織SOD、丙二醛和GSH-Px 有一定影響[102]，可恢復機體氧化及抗氧化系統(tǒng)的動態(tài)平衡，進而糾正高脂血癥大鼠肝臟指數(shù)。以季銨型芥子堿為代表的萊菔子水溶性生物堿可提升ApoE基因敲除小鼠血清SOD 活性并下調丙二醛含量，下調小鼠血清總膽固醇、三酰甘油、LDL-C 水平，同時升高HDL-C 水平[103-104]。原發(fā)性血脂異常家族性合并高脂血癥主要與胰島素抵抗有關。胰島素抵抗可導致脂蛋白脂肪酶活性降低，刺激循環(huán)系統(tǒng)中富含三酰甘油的脂蛋白血漿清除減少[105-106]。因此，減輕胰島素抵抗也是改善血脂異常的有效途徑之一。葫蘆巴種子中的活性化合物葫蘆巴堿通過Insig 信號通路增強胰島素敏感性，改善高脂血癥[107]。吡嗪類生物堿川芎嗪通過抑制信號傳導及轉錄激活因子3 信號通路降低鐵調素的表達來預防高脂血癥，為治療高脂血癥提供了一種具有前景的新策略[108-109]。

6 結語與展望

天然產物中生物堿類數(shù)量豐富且分布廣泛，目前已報道的具有調血脂活性的生物堿主要包括異喹啉類、吲哚類、有機胺類、哌啶類、萜類等。本文通過整理天然產物中生物堿類成分干預高脂血癥的作用機制，發(fā)現(xiàn)生物堿主要通過調控與脂質代謝密切相關的靶基因及蛋白表達水平和相應的信號通路，直接或間接發(fā)揮調脂作用（圖4）。其調脂機制具體表現(xiàn)為以下幾個方面：（1）生物堿通過激活LDL 受體轉錄表達及HDL 介導的逆向轉運促進肝臟膽固醇攝取，減少血漿膽固醇積累。（2）生物堿通過上調HMGCR 介導的轉錄調控及SREBP-2 介導的轉錄后調控抑制肝臟膽固醇合成，進而調節(jié)脂質代謝。（3）生物堿通過調控腸道膽固醇吸收過程中相關蛋白NPC1L1、ACAT2 及ABCG5/8 的表達，維持體內脂質平衡。（4）生物堿也可通過下調FAS、GPAT、ACC、PPARγ、C/EBPα、C/EBPβ、SREBP-1c、SCD1 等的蛋白表達，提高脂解基因LPL、ATGL、HSL的活性，抑制脂肪酸β 氧化，調控由機體血清三酰甘油不平衡引發(fā)的高甘油三酯血癥。（5）生物堿通過調控膽汁酸腸肝循環(huán)過程中相關蛋白及信號通路改善血脂異常。（6）生物堿還可調節(jié)腸道菌群的豐度或干預腸道微生物在體內的代謝產物拮抗高脂血癥。（7）生物堿可改善高脂血癥導致的機體內氧化與抗氧化失衡。

圖4 天然產物中生物堿類調血脂機制Fig.4 Mechanism of hypolipidemic effect of alkaloid components in natural products

藥物作用機制研究是中藥及天然產物研究領域的關鍵科學問題，是闡明其科學內涵的重要途徑，也是開展新藥研發(fā)的前提和基礎。天然產物中有效成分（群）通常表現(xiàn)為多途徑、多靶點的復雜作用機制，生物堿類成分在發(fā)揮調血脂藥效時也表現(xiàn)為通過多個基因靶點及通路發(fā)揮作用的特點。然而，目前大多數(shù)關于作用機制的研究仍然集中在單一或若干途徑，對于作用機制的研究不夠深入系統(tǒng)。因此，在今后的研究中，可結合蛋白質組學、基因組學、代謝組學、生物信息學、大數(shù)據(jù)挖掘等前沿生物醫(yī)藥科學技術，從多角度、多層面深入研究天然產物中生物堿類成分調血脂活性及作用機制。同時，中藥調血脂作用機制研究還應注重與傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論相融合，從中藥功能主治出發(fā)，構建符合中藥特點的研究方法及體系。為生物堿類成分治療高脂血癥提供科學依據(jù)，為植物來源的調血脂藥物的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)奠定基礎。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突