小檗碱降糖调脂机制新进展

肖新华，张 茜

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小檗碱降糖调脂机制新进展

肖新华，张 茜

小檗碱；糖尿病；脂代谢；糖代谢

早在公元200年，《神农百草经》就将小檗碱记载为一种药材。到公元500年，《千金方》中记录了小檗碱的降糖疗效。但是，在众多记载中，小檗碱主要是作为抗感染药物，因为在中国古代，感染比糖尿病高发。1988年，倪艳霞[1]使用小檗碱治疗2型糖尿病，发现具有良好的降血糖效果，并且还能调节血脂异常。但是，小檗碱降糖调脂的作用机制尚未明确，为此笔者就小檗碱的降糖调脂疗效及作用机制做一探讨。

1 小檗碱降血糖研究

1.1 临床研究 小檗碱具有与磺脲类和双胍类相似的降糖效果。一项60例用小檗碱治疗2型糖尿病的报道显示,总有效率达90%,降糖开始时间为2周左右,8周内达到最佳疗效；对停药后血糖再次升高者重复应用该药仍有效,降糖总有效率90%[1]。王强[2]应用小檗碱治疗37例糖尿病患者,治疗前空腹血糖平均为12 mmol/L，总有效率89.19%。陈德元[3]应用小檗碱治疗糖尿病25例,第1周100 mg,3次/d,如无不良反应,从第2周起加到300 mg,3次/d，结果治疗后空腹血糖、胰岛素及餐后2 h血糖均明显下降,较治疗前均有统计学差异。Zhou等[4]应用小檗碱1.0 g, 3次/d，共3个月；空腹血糖降至正常时,改为每次0.5g, 3次/d,巩固疗效。20例糖尿病患者中,服药1个月后9例空腹血糖有所下降,2个月后又有9例有所下降,3个月后,20例空腹血糖均降至正常。在观察中发现,小檗碱的降糖作用和用量成正比,且一旦血糖降至正常水平时,无论如何加大用量也不会出现低血糖,且对体重、血压、肝肾功能无影响。于棉荣等[5]应用小檗碱治疗105例糖尿病患者，发现治疗后空腹血糖及餐后2 h血糖、糖化血红蛋白均较治疗前有明显降低,但治疗前后胰岛素及C肽释放试验无明显变化，对正常血糖水平无影响。李燕等[6]治疗肝源性糖尿病28例,其中应用小檗碱治疗16例,达美康12例,空腹血糖均明显降低,葡萄糖耐量试验高峰值及降至正常值时间提前。但在改善肝病临床症状(厌食、乏力、腹胀)及肝功能方面,小檗碱组优于达美康组。Yin等[7]对36例新诊断的2型糖尿病患者随机分组，给予小檗碱及二甲双胍，治疗3个月后，发现小檗碱能降低糖化血红蛋白、空腹血糖、餐后血糖和三酰甘油水平。

1.2 动物模型研究 动物实验发现，小檗碱能减少2型糖尿病模型动物体重的增长，增强胰岛素敏感性。李真[8]发现，小檗碱对正常小鼠及自发性糖尿病KKAy小鼠均有降血糖作用。陈其明和谢明智[9]应用小檗碱给小鼠灌胃，发现可降低正常小鼠、四氧嘧啶糖尿病小鼠及自发性糖尿病KKAy小鼠血糖，呈一定量效关系，并且能改善葡萄糖耐量。Lee等[10]发现，小檗碱能降低高脂饮食诱导的肥胖大鼠体重，以及空腹血糖、餐后血糖、空腹胰岛素和胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)。Yin等[7]发现，小檗碱能降低高脂饮食诱导的和低剂量STZ诱导的2型糖尿病模型大鼠的空腹血糖，改善胰岛素耐量。另外，小檗碱还能恢复四氧嘧啶诱导Wistar大鼠的胰腺损伤。

1.3 作用机制

1.3.1 具有不依赖胰岛素的作用 胰岛素信号通路是在胰岛素刺激下，葡萄糖摄取到骨骼肌和脂肪的途经。胰岛素信号通路涉及胰岛素受体(IR)、胰岛素受体底物1(IRS-1)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3k)、胸腺病毒原癌基因(Akt)等信号分子。2型糖尿病患者骨骼肌存在胰岛素信号通路缺陷。

在HepG2细胞系,小檗碱以非胰岛素依赖的方式刺激葡萄糖消耗，而且此作用类似于二甲双胍。在L6，C2C12肌肉细胞和3T3-L1脂肪细胞，小檗碱的这种非胰岛素依赖作用也相继被证明[11]。在给予胰岛素的情况下，小檗碱能增强胰岛素诱导的葡萄糖消耗和葡萄糖摄取。由于小檗碱是葡萄糖摄取的强刺激因子，几个研究小组探讨了小檗碱对葡萄糖转运子的作用，其中一项研究表明，小檗碱能增强葡萄糖转运子1表达[12]。Yin等[7]发现，小檗碱对葡萄糖转运子的移位和表达作用微弱，只在小檗碱为高剂量(≥10 μmol/L)时能观察到，GLUT的改变可能并不是小檗碱刺激葡萄糖代谢的主要机制[7]。

IKK(KAPPAB激酶β抑制药)是IR和IRS的丝氨酸磷酸化激酶，可使IRS307位的丝氨酸磷酸化，导致正常的酪氨酸磷酸化受抑制，减弱IR与IRS的结合，终止胰岛素信号向PI3-K传递[13]。PTP1B(蛋白酪氨酸磷酸酶1B)可以使IRS1去磷酸化,从而抑制胰岛素信号通路。Kim等[14]发现，在3T3-L1脂肪细胞，小檗碱不增加IR和IRS1磷酸化。

1.3.2 激活AMPK 在哺乳动物细胞，AMPK(AMP刺激的蛋白激酶)是一种重要的能量感受、信号传导系统。它是感受代谢蛋白激酶家族的一员。这一家族能作为能量感受器，监测细胞能量水平，比如AMP/ATP比率。小檗碱是AMPKα亚基催化基团内的Thr-172磷酸化的强诱导因子，给予小檗碱0.5 h，Thr-172位点磷酸化增加，而且能维持至少16 h[7]，激活的AMPK能刺激胰岛素分泌。可见AMPK是小檗碱调节葡萄糖代谢的靶分子。

1.3.3 抑制线粒体功能 小檗碱能通过升高AMP/ATP比率来激活AMPK，从而抑制线粒体ATP的生物合成。在大鼠肝脏线粒体中，小檗碱能抑制NAD联系的呼吸作用。Kong等[15]发现在线粒体中，小檗碱能直接抑制单核苷酸氧化。最近，小檗碱对线粒体氧化的抑制作用在活细胞中被证实[7]。Yin等[7]发现，在活细胞中小檗碱能抑制氧气消耗，增加乳酸积累，揭示其能增强糖酵解作用。由于糖酵解中ATP生物合成效率低，导致了AMP/ATP比率增高。基于上面的结果，Yin等推测小檗碱能抑制线粒体活性，进而激活AMPK。这一结果揭示轻度抑制线粒体活性，能改善胰岛素敏感性。近期的试验验证了这一点，通过基因敲除的方法抑制线粒体氧化磷酸化，能够延缓高脂饮食大鼠发展成胰岛素抵抗，糖尿病和肥胖[16]。

1.3.4 作为α-葡萄糖酐酶抑制药 α-葡萄糖酐酶是一种小肠内消化糖类(如淀粉和糖)，α-葡萄糖酐酶抑制药是一种治疗2型糖尿病的口服降糖药，其降糖机制是减少葡萄糖吸收。在Caco-2细胞发现α-葡萄糖酐酶的作用能被小檗碱抑制。给予小檗碱后，葡萄糖在小肠上皮细胞的跨膜转移减少，进而减少小肠葡萄糖吸收。

2 小檗碱调节血脂研究

2.1 临床研究 除了降糖作用，小檗碱还能改善脂代谢。两个临床试验发现，小檗碱分别降低血脂异常个体三酰甘油35%和22%，降低血清总胆固醇29%和16%，降低低密度脂蛋白25%和20%[17,18]。一项60例用小檗碱治疗2型糖尿病的报道显示, 14例高脂血症者血脂水平有不同程度降低。在小檗碱改善2型糖尿病胰岛素抵抗的临床研究中,血脂指标TC、TG、HDL和LDL也都明显下降。

2.2 动物模型研究 小檗碱能降低高脂饮食诱导的大鼠模型血清三酰甘油，显著提高肝脏和肌肉的三酰甘油清除率，抑制脂肪聚集[19]，还能降低正常体形大鼠的血清游离脂肪酸[20]。研究还发现，小檗碱能降低高脂饮食仓鼠和糖尿病大鼠的三酰甘油、血清总胆固醇和低密度脂蛋白[17,18]，但对高密度脂蛋白无作用。陈其明和谢明智[9]连续7 d给予高脂饮食小鼠小檗碱50 mg/(kg·d)，发现血清胆固醇显著降低。勾祥辉等[21]用小檗碱0.5 g，3次/d，饭后口服治疗高脂血症，有效率达90%。宋菊敏等[22]用小檗碱治疗链脲佐菌素诱发的T2DM大鼠6周，发现TG、TC、VLDL-c均降低。殷峻等[23]观察了小檗碱对实验大鼠脂代谢的影响，该实验分为以下几组：普食对照组和小檗碱治疗组，高脂对照组和小檗碱治疗组，高脂饮食与极小量链佐霉素诱导的糖尿病组，糖尿病小檗碱治疗组和二甲双胍治疗组，疗程5周。结果表明，小檗碱使普食鼠、高脂鼠和糖尿病鼠的血清游离脂肪酸分别下调14%、24%、20%，使高脂鼠的TG降低57%。

2.3 可能的机制

2.3.1 抑制脂肪生成 针对3T3-L1脂肪细胞的研究发现，小檗碱能抑制脂肪细胞分化，减少脂肪聚集，抑制几种脂肪生成基因的表达，包括PPARγ、C/EBPα、SREBP-1c、脂肪酸合成酶、乙酰CoA合成酶、脂蛋白脂肪酶、aP2和CD36。抑制PPARγ和C/EBPα可能是小檗碱抑制脂肪产生的主要机制，因为PPARγ和C/EBPα是脂肪生成的转录调节因子，而且多数基因(脂肪酸合成酶、乙酰CoA羧化酶、乙酰CoA合成酶、脂蛋白脂肪酶、aP2和CD36)是通过这两个因子起作用的[24]。

2.3.2 增加低密度脂蛋白受体mRNA水平 小檗碱降低总胆固醇的机制可能与增加肝脏低密度脂蛋白受体(LDLR)的mRNA和蛋白表达有关[17]，在Hep2细胞能延长LDLR的mRNA寿命[25]。小檗碱激活细胞外信号调节激酶(ERK)可能是增加LDLR mRNA稳定性的机制，而且只在肝脏特异激活ERK，在其他组织不激活[26,27]。另外，小檗碱对低密度脂蛋白的作用被JNK抑制药所拮抗，所以，激活JNK可能与小檗碱能升高低密度脂蛋白浓度有关[28]。

2.3.3 降低PPARγ表达水平 许多核转录因子，如PPAR家族、CCTTA/增强子结合蛋白(C/EBP)家族等在脂肪分化中起重要作用。PPAR家族由不同基因编码的3个亚型组成：PPARα、PPARδ和PPARγ，其中PPARγ最具有脂肪细胞特异性，在许多脂肪细胞特异性基因转录激活前被诱导。PPARγ被其配体激活后，与视黄酸类X受体α(RXRα)形成异二聚体，结合于靶基因启动子上的PPAR反应元件(PPRE)，启动基因的表达，诱导脂肪细胞的分化。尽管许多因子参与脂肪细胞的分化，但都通过PPAR起作用。目前，许多新开发的降血糖药物都进行了这方面的研究，许多均有诱导脂肪分化的作用，而抑制脂肪细胞分化的报道甚少。PPARγ和C/EBP共同诱导一系列脂肪细胞特异表达的基因，从而使细胞得以最终分化。

PPARα与血脂代谢关系密切，在多个水平参与血脂的调节，如促进脂肪酸氧化和胆固醇逆向转运，降低血TG和TC。有研究发现，小檗碱能降低糖尿病大鼠肝脏和骨骼肌的PPARγ蛋白表达，促进PPARα和δ蛋白的表达[29]，促进前脂肪细胞的增殖，减少脂质堆积，抑制脂肪细胞的终末分化[30]。

综上所述，小檗碱这一传统中药，在控制血糖和血脂方面的疗效是乐观的。改善糖脂代谢的作用在多种动物模型中得到证实，其机制正在探讨中。但对线粒体的抑制作用和对AMPK信号通路作用的细节仍然是未知的，仍然需要体内试验验证。

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(2013-11-08收稿 2013-12-02修回)

(责任编辑 尤伟杰)

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