中药生物碱类化合物治疗糖尿病肾病实验的研究进展

赵 隆，吉金山，李宝莉，曹 净，邓飞龙，席 辽，张 欣

(1. 延安大学医学院本科生，陕西 延安 716000；2. 延安大学医学院预防教研室，陕西 延安 716000；3. 延安大学医学院药理教研室，陕西 延安 716000)

糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病(diabetes mellitus，DM)常见的慢性并发症之一，在糖尿病人群中的发病率约为20%～40%[1]。临床多采用西医疗法对患者进行治疗，有一定的效果，但也存在一定的局限性，主要不足在于药效的患者个体差异较大。另外，药物的长期使用将导致患者出现多种并发症、不良反应以及不同程度的耐药性[2]。而中医药在治疗DN方面具有效果显著，毒副作用小等优势，因此为了寻求更好的治疗方法，专家学者们对各类中药活性成分进行了深入的研究。近年来研究的代表性中药活性成分包括生物碱类、黄酮类、皂苷类、多糖类、苷类和醌类等，其中对于生物碱类的研究日益增多。生物碱是自然界中广泛存在的一类含氮碱性有机物，其最常用的分类方法是按照化学结构来进行分类。据相关文献报道目前结构已经研究清楚的生物碱可分为以下类型[3-4]。(1)吡啶衍生物类，如烟碱、金雀花碱、槟榔碱、半边莲碱、苦参碱等。(2)吡咯啶衍生物类，如红古豆碱、野百合碱等。(3)莨菪烷衍生物类，如阿托品、莨菪碱、古柯碱等。(4)异喹啉衍生物类，如小檗碱、罂粟碱、吗啡等。(5)菲啶衍生物类，如白屈菜碱，石蒜碱等。(6)吲哚衍生物类，如长春花碱、麦角新碱、利血平等。(7)吡嗪衍生物类，如川芎碱等。(8)喹唑酮衍生物类，如常山碱等。(9)嘌呤衍生物类，如咖啡碱等。(10)喹啉衍生物类，如茵宇碱、蓝刺头碱、奎宁、喜树碱等。(11)咪唑衍生物类，如毛果芸香碱等。(12)有机胺类，如麻黄碱、秋水仙碱、益母草碱等。(13)甾体生物碱，如藜芦碱、茄碱、贝母碱等。(14)萜类生物碱，如猕猴桃碱、石斛碱、关附甲素、乌头碱等。(15)大环生物碱，如美登木碱、番木瓜碱等。(16)其他，如哈林通碱等。现将有关生物碱类化合物治疗实验动物DN的研究进展综述如下。

1 黄连素

黄连素(berberine, [C20H18NO4]+)可从黄连、黄柏、三颗针等植物中提取，又名小檗碱(BBR)、盐酸小檗碱，是一种重要的异喹啉类生物碱。相关研究表明黄连素可以有效降低KKAy小鼠空腹血糖(FBG)，改善胰岛素敏感性，以及调节脂代谢[5]。近年来的相关研究表明黄连素治疗DN的机制与调节S1P受体的表达、抗肾纤维化、调节氧化应激、调控NF-КB信号通路等有关。刘慰华等[6]通过随机对照实验发现黄连素可通过 S1P2-MAPK信号通路抗DN肾的纤维化，改善四氧嘧啶(alloxan)诱导的DN小鼠血糖、肾脏肥大指数(肾重/体重)、尿素氮、血肌酐、24 h尿蛋白等肾功能相关指标，得出减少S1P2受体表达，抑制S1P2-MAPK(主要是ERK1/2和p38MAPK)通路介导的FN表达增加是黄连素抗糖尿病肾纤维化可能的作用机制之一。Tang LQ等[7]通过研究发现BBR可通过介导G蛋白-AC-cAMP信号通路，增加cAMP水平来抑制肾小球系膜细胞(MCs)的异常增殖从而减轻DN大鼠肾脏损伤。盛冬琴[8]通过对DN小鼠灌胃给予二甲双弧和不同剂量的黄连素8周后发现黄连素可显著降低DN小鼠血糖、增加胰岛素分泌、降低24 h尿蛋白、血清尿素氮和肌酐、上调SOD和Nrf2水平、下调ROS、Keap1及NOX4水平，由此得出黄连素具有改善小鼠DN的作用，且中、高剂量作用较优，其相关机制可能与调控Keap1-Nrf2/ARE信号通路，从而改善氧化应激有关。黄连素还可通过调节EP-G蛋白-cAMP信号通路中E-前列腺素受体(EPs)的蛋白表达，在高脂饮食和链脲佐菌素(STZ)诱导的DN大鼠中发挥肾脏保护作用[9]。范晓琳等[10]将78例早期DN患者按照随机数字表法分为对照组和治疗组，对治疗组运用黄连素联合缬沙坦后发现治疗组前后糖化血红蛋白(HbAlc)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、一氧化氮(NO)、内皮素-1(ET-1)、血管性血友病因子(vWF)、血管内皮生长因子(VEGF)水平较治疗前均有明显好转，发现黄连素联合缬沙坦可以明显改善早期DN患者血管内皮功能，其作用可能与黄连素降糖、降低糖基化终末产物(AGEs)的含量、抑制氧化应激反应及改善胰岛素抵抗等有关。黄连素也可以通过抑制NF-КB介导的炎症，抑制TGFβ/Smad介导的纤维化，以及改善胆固醇的摄入与流出平衡发挥对2型DN大鼠的肾脏保护作用[11]，与此同时Zhu等[12]也发现BBR可通过阻断TLR4、NF-КB通路，减轻STZ引起的肾脏损伤以及炎症反应和高糖(HG)诱导的足细胞凋亡起到改善DN的作用。Sun等[13]发现BBR能抑制转化生长因子-β/Smad 3信号转导，抑制肾纤维化，包括纤维连接蛋白、Ⅰ型胶原和Ⅳ型胶原的表达。黄连素还可以改善糖尿病小鼠肾脏肥大，减少细胞外基质TGF-β1、FN和胶原Ⅳ的生成，该作用与其减少SphK1表达及活性，减少S1P生成相关[14]。除此之外有研究显示BBR也能通过调控大鼠肾脏中β-arrestin的表达水平、ICAM-1及VCAM-1的水平、抑制IV-C的表达以及通过Smad信号通路维持肾组织TGF-β1/SnoN表达的动态平衡，从而发挥对DN大鼠肾脏的保护作用[15-17]。

相关研究证实抑制醛糖还原酶(AR)可导致糖尿病患者的肾小球毛细血管细胞基膜增厚和肾小球系膜细胞、细胞外基质的积聚，从而引发肾脏相关结构和功能的改变，进一步促进DN的形成[18]。刘长山等[19]发现黄连素可通过抑制AR活性，降低UAER、尿β2微球蛋白、血β2微球蛋白水平的方式明显改善DN患者和糖尿病大鼠的肾脏病理变化。还有实验表明黄连素可通过其它途径治疗DN，余娜等[20]发现BBR可显著升高早期DN大鼠肾组织BMP-7蛋白及mRNA的表达，改善早期DN大鼠肾功能病变，延缓DN发展。王良君等[21]研究发现小檗碱有良好的降血糖、降血脂以及对2型糖尿病大鼠肾脏有明显保护作用，其保护机制可能与其下调GLUT1的表达，调节细胞外基质的生成与降解，延缓肾脏纤维化进程有关。阎文柱等[22]报道BBR可延缓T2DM大鼠肾小管的病理变化进程，其机制可能与其提高肾小管GLUT4的表达水平有关。

2 川芎嗪

川芎嗪是中药川芎的有效成分四甲基吡嗪，其具有典型的“Ca2+拮抗剂”的特性，有很强的扩张微血管、改善微循环、降低血粘度、改善血液流变学、降低毛细血管通透性、调节血小板功能和抗凝等作用[23]。翁孝刚等[24]证实川芎嗪对早期DN及临床DN肾功能正常者疗效较好，特别是对于早期DN显效率最高，而对于临床DN肾功能衰竭者基本无效。Wang等[25]通过Meta分析发现川芎嗪注射对改善肾功能[血尿素氮和血清肌酐及降低尿蛋白(24 h尿蛋白、尿微量白蛋白和尿白蛋白排泄率)]有显著疗效。

博永锦等[26-29]通过对STZ诱导的2型糖尿病大鼠使用川芎嗪后发现川芎嗪对STZ诱导的2型糖尿病大鼠肾脏具有保护作用，其机制可能与下调TLR4的表达、干预高血糖症、血脂代谢障碍和氧化应激反应、拮抗胰岛素抵抗、以及下调肾素-血管紧张素、P-选择素、和HMGB1的表达作用、降低RAGEs作用以及诱导nephrin、podocin表达增加有关。同时谭明珠等[30]发现川芎嗪能通过抑制AR活性，调控凋亡相关基因Bcl-2及Bax的表达而抑制细胞凋亡，明显改善STZ诱导的糖尿病大鼠肾脏结构和功能，并可减少尿蛋白，延缓DN的发生和发展。还有研究表明川芎嗪治疗后患者24 h尿白蛋白排泄率(VAER)，血β2-微球蛋白、血清肌酐、尿素氮及C-反应蛋白均较治疗前明显下降(P<0.01或P<0.05)，其对早期DN患者肾脏病变有部分保护作用[31]。

糖尿病肾小球硬化和肾脏纤维化的发生发展过程中TGF-β1、ɑ-SMA、FN在DN肾组织中的表达含量明显增多。姚俊成[32]的相关研究表明川芎嗪能有效地延缓肾小球硬化和肾脏纤维化的过程，对肾脏有较好的保护作用，研究过程中通过免疫组化和WB检测分析发现川芎嗪能有效抑制TGF-β1以及ɑ-SMA、FN因子的表达，表明川芎嗪是通过影响肾脏纤维化来实现DN的肾脏保护作用。

此外川芎嗪还可以下调血浆ET水平、明显减少尿蛋白排出、显著改善肾功能、明显降低血液黏度、红细胞聚集指数来改善肾脏局部血液动力学异常，有效降低DN蛋白尿，进而延缓病情进展[33]。通过减少DN大鼠尿蛋白，下调肾小管间质组织OPN、CTGF表达水平，减轻DN肾小管间质病变[34]。通过降低DN大鼠肾脏Ⅲ型前胶原的表达来减轻小管间质病变以及发挥保护肾脏的作用[35]。同时兰珍[36]的研究表明丹参川芎嗪能明显降低血清中IL-6、IL-18、TNF-ɑ水平，提示丹参川芎嗪能降低炎性因子水平，有肾脏保护作用。

3 甜菜碱

甜菜碱属于季胺类生物碱，广泛存在于动植物中，尤以甜菜糖蜜中含量最髙，是传统中药枸杞，肉苁蓉等的重要活性成分。据相关文献报道甜菜碱作为甲基供体，在动物代谢中起着重要作用，能促进脂肪代谢，具有抗脂肪肝、保护肾脏、降压、缓和应激等作用[37]。

陈吉刚等[38]通过研究发现甜菜碱可明显降低DN小鼠血糖(BG)、血尿素氮(BUN)、24 h尿蛋白排泄率(UAER)、ELISA测定尿单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)(P<0.05)的水平,以及明显抑制肾脏的病理变化和GRP78的表达(P<0.05),表明甜菜碱可能通过减轻内质网应激(ERS)及相关的炎症反应治疗DN小鼠。除此之外张猛猛等[39]通过实验还发现甜菜碱对db/db小鼠具有降糖、降脂、改善肾功能的生理作用，能延缓或抑制DN微血管炎症过程。与此同时黄敏[40]也发现甜菜碱对糖尿病肾病db/db小鼠有减缓或抑制DN微血管损伤的作用，且甜菜碱的这一作用机理并不依赖于降糖或降脂治疗。

4 山莨菪碱

山莨菪碱(anisodamine)是从我国特产茄科植物唐古特莨菪中提取出的一种生物碱。短期静脉应用山莨菪碱治疗，对不同时期的DN患者均有减少尿蛋白的作用[41]。周智广等[42]的研究表明山莨菪碱等综合治疗可双相调节肾血浆流量(ERPF)，同时降低肾小球滤过分数(FF)、尿蛋白和尿白蛋白排泄，而对肾小球滤过率无显著性影响，故认为山莨菪碱能有效改善肾内血流动力学异常及肾功能，并提出将其运用于糖尿病的常规治疗之中有助于DN的防治。这一结果与于风泉等[43]发现的山莨菪碱能明显增加ERPF,降低FF、MAP和全血粘度，同时能明显减少尿白蛋白排泄，改善肾脏微循环和其血流动力学异常，阻止和延缓DN的发展，对早期DN有显著的治疗作用可适用于临床的结论相一致。

5 桑叶提取物

桑叶是一种优良的降糖中药材，其中所含的生物碱、黄酮和多糖具有重要的降糖活性[44]。桑叶总生物碱中的特有成分1-脱氧野尻霉素(1-DNJ)可改善肾功能，相关研究表明1-DNJ能够改善STZ诱导的DN大鼠的空腹和餐后血糖，改善受损的肾功能[45]。

6 苦参碱

苦参碱是中药的一种活性成分，具有抗炎、抗心律失常、抗肝细胞纤维化等作用[46]。除此之外有研究表明苦参碱对DN也有一定的治疗作用，苦参碱在辅助治疗DN中，能够降低尿微量白蛋白的排泄率，升高脂联素水平，提高组织对胰岛素的敏感性，这些作用可能与其降低血清TNF-ɑ和IL-6水平有关[47]。苦参碱注射液可通过调节t-PA/PAI-1的活性、改善血液黏度，减少早期DN尿蛋白的排出，对肾脏起保护作用[48]。

丁芳[49]通过研究发现苦参碱可能通过降低糖尿病大鼠肾组织TGF-β1、FN、ɑ-SMA、Ⅳ型胶原及CTGF的表达，降低糖尿病大鼠尿液中TGF-β1mRNA的含量，起到肾脏保护作用，除此之外此研究还证实苦参碱可以减少糖尿病大鼠尿蛋白的排泄，减轻肾脏肥大，及减轻肾脏病理学改变，延缓糖尿病大鼠进一步肾损伤的发生发展，具有肾脏保护作用。

相关研究表明苦参碱治疗Ⅰ型糖尿病大鼠肾病具有改善肾功能，减少尿蛋白排泄的作用；同时该研究在光镜下发现MT组MGV与未治疗组相比有明显改善；电镜显示治疗组肾小球基底膜厚度、滤过膜结构明显改善，表明苦参碱可改善糖尿病大鼠肾脏的损害[50]。

7 秋水仙碱和益母草碱

秋水仙碱(又名秋水仙素)是从百合科植物秋水仙的球茎和种子中提取的酚酮类生物碱，是一种高效的抗痛风药。Li等[51]证实秋水仙碱不仅可以通过抑制单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和细胞间黏附分子-1(ICAM-1)的表达来抑制炎症细胞的浸润，而且还可通过抑制细胞外基质的积聚来防止炎症细胞在DN大鼠肾脏的浸润，从而起到对DN大鼠肾脏的保护作用。这些发现为秋水仙碱的肾脏保护作用提供了新的视角。

益母草碱是存在于我国传统中药益母草中的一种生物碱，对心脏、血管、肾脏均有一定的保护作用。Huang等[52]通过实验证实益母草碱能部分通过抑制NF-Kb/IKK通路，改善炎症状态，从而起到改善2型糖尿病小鼠db/db小鼠的糖尿病症状，由此可见益母草碱日后可能用于延缓2型糖尿病的发展过程。

目前关于秋水仙碱和益母草碱在治疗DN方面的研究相对较少，这也提示我们可以将秋水仙碱和益母草碱作为研究的对象，从而去发现它们在治疗DN方面的更多作用。

8 小结与展望

综上所述，近年来中药生物碱类化合物在治疗DN实验动物中取得了一定的成绩，运用生物碱后DN实验动物的肾脏病变得到了有效的控制，肾功能得到了有效保护。随着人们对中药生物碱类化合物越来越深入的研究，人们对其防治DN的机制也更加了解，同时也揭示了生物碱类化合物对DN的治疗有潜在价值。但中药生物碱类化合物的作用机制十分复杂，目前有关生物碱类化合物治疗DN的研究仍存在一些不足之处。首先关于生物碱类化合物治疗DN的临床研究相对缺乏，其次人们对其作用机制还未完全研究透彻。日后还需要在中医药的理论指导下，合理开展相关的临床试验研究，以进一步提高生物碱类化合物在临床中对DN的治疗效果，从而为DN的治疗提供更广阔的前景。