黄连素的药理研究进展及在心血管、神经系统疾病的应用前景

 

 【关键词】  黄连素；心血管疾病；神经系统疾病

　　黄连素(berberine，Ber)又名小檗碱,是自毛莨科黄连属植物黄连的根状茎中提取的主要有效成分,Ber属异喹啉类生物碱,化学结构有分子型和离子型两种,其结构中的季铵氮为整个分子的碱性中心,可以形成盐酸盐和硫酸盐。黄连素在临床中一直作为非处方药用于治疗腹泻，但是现代药理学研究证实黄连素具有显著的抗心力衰竭、抗心律失常、降低胆固醇、抑制血管平滑肌增殖、改善胰岛素抵抗、抗血小板、抗炎等作用，因而在心血管系统和神经系统疾病方面将可能有广泛、重要的应用前景，日益受到重视。现将最近国内外关于黄连素在以上方面的基础和临床研究进展综述于下，以促进对黄连素的实验研究和临床应用。

　　1　　抗心力衰竭

　　在一项治疗慢性充血性心力衰竭的随机对照的临床实验中证实，在ACEI、地高辛、利尿剂和硝酸盐制剂、β受体阻滞剂、螺内酯联合治疗基础上加用黄连素（1.2~2 g/d）治疗慢性心力衰竭79例，与对照组77例相比，黄连素治疗8周可以进一步显著改善心衰症状、6 min步行测试、左室射血分数、心室早搏的频率和复杂性。进一步平均跟踪观察24个月，证实黄连素组与对照组分别有7例患者和12例死亡[1]。这项随机对照的临床实验证实黄连素在目前国际公认药物联合治疗慢性心力衰竭的基础上还能进一步显著改善慢性心力衰竭症状并进一步降低慢性心力衰竭的致死率，并且没有发现黄连素致心律失常和明显的副作用[1]，非常值得进一步研究。

　　2　　离子通道阻滞

　　很早就在动物模型中证实黄连素具有抗心律失常作用，黄连素可以延长蒲肯野和心室肌细胞的动作电位时间和有效不应期，也有研究显示黄连素可以阻断荷兰猪的心室肌细胞的延迟整流钾电流、内向整流钾电流和L型钙电流[2]，因此有人认为黄连素属于第三类抗心律失常药。最近研究显示黄连素可以选择性阻断快速延迟整流钾电流的hERG(human ether-a-go-go related gene)通道，而对慢速延迟整流钾电流KCNQ1/KCNE1没有阻断作用,并且hERG通道的中央腔处的V625、Y652和F656位点是黄连素的结合位点[3]。也有研究证实黄连素对海马CA1区锥体细胞的延迟整流钾电流有阻断作用[4]。最近研究认为KCNC3基因的突变导致钾通道过早开放、关闭过迟或导致钾通道功能丧失与神经退行性疾病脊髓小脑性共济失调发病机制有关，并且认为钾离子通道异常可能与Alzheimer病和Parkinson病的发病相关[5]。这也似乎暗示黄连素可能在神经退行性疾病中有潜在的研究和应用价值。研究证实黄连素可以抑制平滑肌细胞的钙离子内流以及抑制细胞内钙库中钙离子的释放，说明黄连素具有钙离子通道阻滞作用[6]。并且其他研究也证实黄连素同样也对心肌细胞、血小板和血管平滑肌细胞内自由钙离子浓度的升高有抑制作用，因此黄连素对心肌动作电位、血小板聚集以及血管舒张都有影响，而心肌和神经元内的钙超载也是缺血性心脑血管病的一个重要发病机制。

　　3　　降低胆固醇血

　　胆固醇升高与冠心病、中风以及Alzheimer病都有密切的关系，而黄连素具有明确的降低胆固醇的作用。研究证实口服黄连素（0.5克/次，2次/日）治疗63例Ⅱa Ⅱb型高胆固醇血症患者3个月，胆固醇、甘油三脂和低密度脂蛋白分别降低18%、28%和20%，但是高密度脂蛋白水平没有改变，并且黄连素口服耐受性良好，对肾功能没有影响，对肝功能具有改善作用；这个研究进一步揭示了黄连素是一种机制完全不同于他汀类的降脂药，黄连素通过细胞外调节激酶（ERK）信号通路的活化导致低密度脂蛋白受体（low density lipoprotein receptor mRNA,LDLR mRNA）稳定性增加，上调LDLR受体的表达来降低血浆中的胆固醇[7]。黄连素降低胆固醇的强度和他汀类药物类似，如果黄连素降低血浆中胆固醇的机制只是通过增加肝细胞内LDLR mRNA的稳定性而上调肝细胞中LDLR的表达，那么就不能解释黄连素在降低低密度脂蛋白的同时显著降低血浆中甘油三脂，因为他汀类药物治疗甘油三脂低于200 mg/dL的患者时，对低密度脂蛋白的效应要远强于甘油三脂，说明黄连素还通过其他途径影响脂质的合成，最近研究证实黄连素还可以通过一磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase,AMPK）途径导致脂质合成两个关键之一乙酰辅酶A羧化酶的磷酸化而抑制肝细胞内脂质的合成，显著减少肝脏的脂质储存，这个效应就可以解释黄连素显著降低血浆中甘油三脂的临床效应[8]。虽然目前治疗高脂血症的主要药物有他汀类药物、贝特类、胆酸螯合树脂类和烟酸及其衍生物等，但是存在单药治疗血脂难以达标，多药联合使用副作用大，黄连素是一种单药治疗和其他药物联合使用治疗血脂异常非常有前途的药物。另外这个发现还有一个非常重要的意义，因为AMPK信号转导的活化被认为是针对脂质异常非常有价值的途径[9]。并且抗糖尿病药罗西格列酮和二甲双胍的抗糖尿病机制至少部分与AMPK活化途径有关[10]，这也部分解释了黄连素具有降低血糖的作用。但是应该注意的是黄连素对升高高密度脂蛋白不明显，高密度脂蛋白降低也是心脑血管疾病的危险因素，这是黄连素对改善血脂异常的不足之处。

　4　　抑制血管平滑肌增殖

　　血管内支架治疗是当前治疗心脑血管疾病的热点，但是动脉粥样硬化和血管内支架置入术后，由于内皮细胞损伤，导致血管平滑肌细胞从静息状态转入增殖状态，迁移到血管内层，虽然一方面促进了血管损伤的修复，但是也导致了血管再狭窄。研究如何防治血管内支架置入术后血管再狭窄是一个急待解决的问题，目前通常通过口服抗肿瘤药物如阿霉素、秋水仙碱、长春仙碱、紫杉醇等或置入带有以上药物的洗脱支架防治血管内支架置入术后血管再狭窄，但是由于以上药物的毒性和口服生物利用率低限制了以上药物的使用。黄连素具有一定的抗肿瘤和阻断细胞周期的作用，使人联想到黄连素是否具有抑制血管平滑肌增殖的作用，最近研究显示黄连素和黄连碱可以通过加速蛋白酶体介导的细胞周期蛋白D1降解，而使血管平滑肌细胞停留在G0/G1期，从而抑制血管平滑肌细胞增殖，防止血管再狭窄[11]。进一步研究证实黄连素可以通过抑制1-磷酸肌醇-3激酶（Akt） 信号通路，而不是通过ERK信号通路的活化抑制生长因子血管紧张素Ⅱ和肝素结合表皮生长因子诱导的血管平滑肌细胞增殖和迁移，并且在球囊扩张导致颈动脉损伤的动物模型中也证实黄连素可以显著减少新生内膜与血管中层比率达25%，可以显著抑制球囊成行术后的再狭窄[12]。但最近的一项离体机械损伤血管平滑肌细胞的实验中却认为，黄连素可能通过显著抑制细胞分裂素(丝裂原)活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶（MEK/ERK）信号转导通路的活化和其下游靶蛋白（早期生长反应因子1 Egr-1、c-fos、细胞周期蛋白D1和血小板衍生生长因子PDGF-A）的表达，而抑制血管平滑肌的增殖和迁移[13]。以上实验研究证实黄连素可以显著抑制血管平滑肌的增殖和迁移，因此可能对预防经皮冠脉球囊扩张术、冠脉和脑血管内支架置入后的血管再狭窄有重要的应用价值，但是目前黄连素究竟通过哪个信号转导通路抑制血管平滑肌的增殖和迁移还不清楚，黄连素也可能是通过多个信号转导通路抑制血管平滑肌细胞的增殖和迁移，因此还需要进一步研究，并且黄连素对预防心脑血管疾病介入治疗后的再狭窄的临床疗效也有待证实。

　　5　　改善胰岛素抵抗

　　胰岛素抵抗与心脑血管疾病、老年性痴呆存在密切的联系，有大量的研究提示黄连素可以改善胰岛素抵抗。在HepG2细胞系的葡萄糖消耗实验中显示黄连素以不依赖胰岛素的方式促进肝细胞对葡萄糖的消耗，强度类似于二甲双胍，对胰岛素的分泌没有影响[14]。但是在糖尿病大鼠模型中研究发现黄连素可以促进胰岛素的分泌和发挥降糖作用[15]。50 μM黄连素加上2.2 nM的胰岛素促进3T3-L1脂肪细胞对葡萄糖的摄取效应和10 nM胰岛素的效应相同，证实黄连素具有胰岛素增敏剂的作用，这种效应是黄连素通过胰岛素信号转导通路和胰岛素受体底物-Akt促进葡萄糖转运4（GLUT4）移位到细胞膜实现的；另外黄连素还可以通过提高胰岛素/胰岛素样生长因子1信号级联增加葡萄糖刺激的胰岛素的分泌和Min6细胞增殖，因此黄连素不但是胰岛素增敏剂而且还可以促进胰岛素的分泌[16]。

　　6．抗血小板的作用

　　早就有实验研究证实黄连素具有抗血小板的作用，并且有研究比较了黄连素与阿司匹林治疗脑梗塞的临床疗效。实验研究证实黄连素可以显著抑制腺苷二磷酸（ADP）、花生四烯酸、胶原和钙离子载体A23187诱导的家兔血小板的聚集和血栓烷A2的合成，其中尤其对胶原的诱导作用抑制最强，黄连素可能对家兔血小板和内皮细胞的花生四烯酸的代谢有抑制作用，并且其作用位点可能包括还氧化酶以及花生四烯酸从细胞膜的释放[17]。

　　7　　对炎症反应的影响

　　有大量的研究证实黄连素具有抗炎作用，而炎症与心脑血管病、神经退行性疾病如Alzheimer病、Parkinson病的关系是当前研究的热点。研究证实黄连素通过抑制核转录因子活化蛋白1（activator protein-1 AP-1）的结合减少还氧化酶-2（COX-2）的表达，与传统的非甾体抗炎药机理不同[18]。黄连素还可以通过另外一个核转录因子NF-КB信号通路抑制IL-β、TNF-α的产生[19]。在心肌细胞中证实中性硫酸黄连素能够抑制脂多糖刺激心肌产生TNF-α，因而黄连素可能对感染性休克导致的心肌抑制有保护作用[20]。研究证实黄连素可能是通过促进内皮型一氧化氮合成酶（eNOS）的表达，同时抑制诱生型一氧化氮合成酶(iNOS ) 的表达，来对乙醇导致的胃粘膜损害产生保护作用[21]。另外也有研究证实黄连素对食管癌恶液质状态的改善与抑制IL-6的表达有关[22]。以上研究均支持黄连素具有抗炎的作用，也有研究结果证实黄连素也有促进炎症的作用，在Alzheimer病实验研究中发现黄连素可以显著促进小胶质细胞的活化以及炎症相关因子IL-1β、COX-2和iNOS的表达,抑制炎症负调节因子PPARγ表达，有关研究结果已经发表[23]。研究结果与既往研究黄连素可以促进单核-巨噬细胞的活化和吞噬而对非特异性免疫有促进作用[24-25]，以及最近研究证实黄连素抑制PPARγ表达相一致[26]。由于小胶质细胞和巨噬细胞的来源相同，故黄连素促进小胶质细胞的活化也就不奇怪。小胶质细胞活化增加，那么炎症因子的表达也就会增加，黄连素似乎对Alzheimer病不利。但是最新的研究证实促进小胶质细胞活化可以促进老年斑的清除，并提出促进小胶质细胞活化是治疗Alzheimer病的新策略[27]。同时在一项美满霉素治疗Alzheimer病的实验中也证实美满霉素虽然可以抑制Alzheimer病的转基因鼠小胶质细胞的活化、炎症因子表达，但是老年斑却是显著扩大，而且转基因鼠的记忆并没有改善[28]。本人认为单纯抑制小胶质细胞的活化和炎症因子的表达而不针对老年斑的清除来治疗Alzheimer病是不会成功的，这也解释了以前从抗炎、抑制小胶质细胞过度活化的角度治疗Alzheimer病的大量临床实验失败的原因。虽然临床流行病学的结果支持长期使用非甾体抗炎药的患者Alzheimer病的发病率下降，但是那可能是老年斑形成以前使用非甾体抗炎药能够减少Aβ40/Aβ42的产生，老年斑形成以后，再针对抗炎治疗可能对老年斑清除不利。我们可能应该改变治疗Alzheimer病的临床思路。黄连素由于具有促进小胶质细胞活化、吞噬作用而可能对Alzheimer病具有非常重要的治疗价值，非常值得进一步研究。黄连素是一种结构明确，来源广泛，临床使用非常安全的中药单体，并且药理作用确实可靠，机制非常多样、独特，但对黄连素的药理机制了解不够全面，还需进一步研究。另外黄连素口服吸收率很低，实验研究的结果并不能完全真实反映临床应用的结果，这是要注意的地方。以上只是总结了最近几年黄连素的部分药理研究结果，并探讨了其在心脑血管疾病、神经退行性疾病尤其是Alzheimer病方面的应用前景，希望能够推动黄连素的进一步实验研究和大规模多中心随机对照的临床研究，使黄连这个古老的中药早日更加广泛的应用于临床。

　[关键词]　　黄连素；心血管疾病；神经系统疾病

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　　作者单位:郧阳医学院附属人民医院心内科,湖北 十堰　　442000;中山大学附属第一医院神经科,广东 广州　　510080