黄连素的生物学功能及治疗口腔疾病研究的进展

崔钰嘉 孙建勋 周学东

口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院牙体牙髓病科 成都 610041

黄连素又名小檗碱，是从黄连、三颗针、黄柏等天然药物中提取的异喹啉类生物碱。早期，凭借着显著的抗微生物作用，黄连素在印度和中国的传统医学中用于治疗细菌性腹泻、肠寄生虫、沙眼等疾病已有至少3 000年的历史[1]。近年来，黄连素许多不为人知的药理作用逐渐被发现。已有研究证明，黄连素具有抗高血压、抗肿瘤、抗抑郁、神经保护、抗炎、降血脂、降血糖等作用。近期，黄连素在各种慢性病中的作用备受关注，其中一部分研究者将其生物学作用与口腔疾病的治疗联系在一起，为口腔疾病的治疗提供了新思路和新依据。本文就黄连素在口腔疾病中应用的新进展作一综述。

1 黄连素的生物学功能

1.1 抗微生物

黄连素主要通过破坏菌体细胞壁及细胞膜，改变膜的通透性，扰乱菌体代谢，阻止菌体DNA及蛋白质合成等方面来发挥杀菌抑菌作用[2]。目前有部分学者[3]合成了黄连素的衍生物，进一步提升了黄连素的抗菌作用，使其也可以作用于耐药菌和真菌等。氨噻黄连素在浓度为2 nmol·mL-1时就可以有效抑制耐药鲍曼不动杆菌生长，9-氧-丁-13（4-异丙苄基）黄连素衍生物（9-O-butyl-13-(4-isopropylbenzyl) berberine derivative，KR-72）则对隐球菌属及念珠菌属展现出强大的杀真菌能力，其最小抑菌浓度（minimum inhibition concentration，MIC）为0.25～8 mg·L-1[4]。

1.2 免疫调节

黄连素可直接作用于免疫细胞，在自身免疫神经炎大鼠模型中，黄连素可抑制淋巴细胞增殖、下调肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、白细胞介素（interleukin，IL）-10、减少免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）G1和IgG2a[5]。通过影响调节性T细胞和辅助性T细胞（helper T cell，Th）17细胞的平衡，黄连素可以用于治疗风湿性关节炎[6]。黄连素还是多巴胺（dopamine，DA）D1和D2样受体的拮抗剂，抑制固有免疫和获得性免疫[7]。同时黄连素也可以调节炎症因子。Chitra等[8]研究发型，它可以减少TNF-α、核因子（nuclear factor，NF）-κB、转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β1的表达来降低博莱霉素引起的肺纤维化的发生。黄连素的抗炎作用还使它能保护肠道上皮屏障，调节肠黏膜炎症因子，用于治疗肠胃炎[9]。

1.3 抗肿瘤

黄连素可以抑制肿瘤细胞的迁移、侵袭、增殖，阻断细胞周期，增强肿瘤细胞自噬和凋亡[10]。有研究显示，黄连素可以将雄激素敏感的DU145、PC-3和雄激素不敏感的LNCaP前列腺癌细胞[11]、BIU-87和T24膀胱癌细胞株[12]、A549肺癌细胞[13]阻断在G1期。黄连素剂量依赖性减少MCF7乳腺癌细胞和MDAMB231肺癌细胞的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-1和MMP-9 mRNA和蛋白的表达，因此可能用于防止肺癌转移[14]。

1.4 调节骨代谢

黄连素具有治疗骨质疏松的潜力[15]，不仅可以抑制骨吸收，还可以促进骨形成。有研究[16]显示，这种作用通过抑制破骨细胞的NF-κB和Akt通路的激活，来影响破骨细胞的形成和存活。在脂多糖 （lipopolysaccharides，LPS）和聚乙烯颗粒诱导的小鼠颅骨缺损中，黄连素抑制破骨细胞的聚集和骨吸收[17]。同时，它还可以激活p38分裂原激活蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）通路来促进成骨细胞分化[18]，激活经典Wnt/β-连环蛋白信号通路，提高骨髓间充质细胞的成骨分化[19]。此外，给绝经后骨质疏松的妇女服用含酒花rho异α酸、黄连素、维生素D3、维生素K1的营养物质，可使其产生骨表面标志物[20]。

1.5 毒性

在动物实验中，黄连素对系统性疾病的治疗研究多采用全身应用的方式，因此目前涉及黄连素的生物毒性作用的研究多为腹腔注射或口服浓度。黄连素对小鼠的口服半数致死量（median lethal doses，LD50）为329 mg·kg-1，腹腔注射LD50为23 mg·kg-1，其硫酸盐对大鼠腹腔注射LD50为205 mg·kg-1[21]。临床应用黄连素时，部分患者出现不良反应，但无明显毒性。以每分钟0.2 mg·kg-1的速度注射黄连素30 min，可有效改善难治性心力衰竭患者（n=12）的心脏功能，但是有4例患者在注射黄连素1～20h后出现室性心动过速[22]。Ⅱ型糖尿病患者口服黄连素（500 mg，每天3次）治疗13周时，34.5%的患者出现短暂的胃肠道不良反应，如腹泻、便秘、胀气和腹部不适，但肝酶和肌酐均无明显变化[23]。

1.6 其他

此外，黄连素还具有降血脂、降血糖、抗抑郁、神经保护等作用。黄连素通过抑制脂肪生成，增加脂质分解和脂蛋白脂酶（lipoprotein lipase，LPL），上调低密度脂蛋白受体（lowdensity lipoproteins receptor，LDLR），下调前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9）转录，稳定LDLR mRNA，抑制3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl (HMG)-CoA reductase，HMGR），实现降血脂作用[24]。黄连素可有效改善Ⅱ型糖尿病小鼠的高糖血症，上调肝脏葡萄糖激酶水平[25]。黄连素喂食小鼠15 d，低剂量（5 mg·kg-1）可以增加大脑中去甲肾上腺素、5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）水平，高剂量（10 mg·kg-1）时增加5-HT、DA水平，显示出抗抑郁效果[26]。Simões Pires等[27]研究，黄连素可以提高糖原合成酶激酶（glycogen synthase kinase，GSK）-3β磷酸化，抑制促凋亡信号通路，在大脑缺血中起到神经保护作用。

2 黄连素用于治疗口腔疾病

早年，黄连素因其良好的抗菌性主要用于感染根管的消毒。近年来，随着它在各种慢性病中的药理作用逐渐被发现，越来越多的研究者将黄连素应用于各种口腔疾病。黄连素凭借抗炎、抗微生物、调节骨代谢的作用，在龋病、根尖周炎、牙周病的治疗中均取得了较好的研究结果。此外，黄连素的抗肿瘤作用也使其被用于颌面部肿瘤的研究中。

2.1 治疗龋病

龋病是在以细菌为主的多因素影响下，牙体硬组织发生慢性进行性破坏的疾病，链球菌属、乳杆菌属、放线菌属等被认为是主要的致龋菌。黄连素对变异链球菌、远缘链球菌、黏性放线菌的MIC分别为0.625、0.625、1.25 g·L-1[28]。此外，黄连素和青霉素、克林霉素、红霉素对变异链球菌、血链球菌、口腔链球菌的抑制具有明显的协同作用[29]。

2.2 治疗牙髓根尖周病

根尖周炎是发生在牙根尖周组织的炎症性疾病，常常引起邻近的牙槽骨和根尖部牙骨质吸收、破坏。研究[30]发现，将黄连提取液作为乳牙感染根管的消毒剂，发现其对根管内的厌氧菌的抑菌能力优于樟脑酚，与甲醛甲酚无差异，而且对黏膜和根尖周组织无刺激性。此外，Xie等[31]将黄连素作为一种根管治疗冲洗液，研究对含具核梭杆菌、中间普氏菌、粪肠球菌混合生物膜的离体牙的冲洗效果，黄连素对具核梭杆菌、中间普氏菌、粪肠球菌的MIC分别为31.25、3.8、500 mg·L-1，单独使用时黄连素（2 g·L-1）抗菌效果较其他冲洗液弱，但黄连素联合1%氯己定的抗菌效果与5.25%NaClO或2%氯己定的抗菌效果无明显差异。

2.3 治疗牙周病

牙周病是由细菌感染引起的发生在牙支持组织的慢性炎症性疾病，可以导致牙周附着丧失和牙槽骨吸收，使患牙松动[32]。一些用于治疗牙周病的中药复方制剂，如金栀洁龈含漱液、唇齿清胃丸的有效成分中，都含有盐酸小檗碱。将含黄连素的黄连水提取物药膜用于表面刮治和根面平整术后，相较于空白组来说，其探诊深度变浅、附着丧失减少、菌斑指数降低、探诊出血有所改善，且各指标随时间推移呈继续改善状态[33]。目前，黄连素用于治疗牙周炎的机制主要包括以下几个方面。

1）黄连素有出众的抗微生物作用。它对包括内氏放线菌、牙龈卟琳单胞菌、中间普氏菌、产黑色素普氏菌和伴放线菌放线杆菌在内的牙周可疑致病菌有明显的抑制作用[34]。此外，有研究[35]显示，在卵巢切除大鼠中，黄连素可以通过调节肠道菌群来减轻牙周炎的牙槽骨丢失。

2）黄连素能够抑制牙周组织的炎症反应。有学者[36]发现它能抑制促炎通路p38 MAPK/NF-κB，减少炎性因子TNF-α、IL-1β生成。同时，黄连素的盐酸盐也能够抑制LPS诱导的人牙周膜细胞产生的单核细胞趋化蛋白（monocyte chemoattractant protein，MCP）-1，减弱牙周炎病原菌引发的炎症反应[37]。盐酸小檗碱凭借其多靶点作用优势，不仅降低TNF-α、IL-1β的效果优于盐酸米诺环素，而且可以升高骨钙素（osteocalcin，OCN）的水平[38]。黄连素可以恢复牙龈卟啉单胞菌诱导的成骨相关基因表达的下调[39]。在野生型小鼠和PCSK9敲除小鼠中，黄连素均可以用于治疗牙周炎，黄连素明显降低血清中的PCSK9、TNF-α和IL-1β水平[40]。

另外，黄连素可以有效抑制MMP的表达，MMP被认为介导细胞外基质降解，参与牙周炎发生过程中的牙周组织瓦解和炎症反应[41]。而黄连素可以有效抑制MMP的表达。Tu等[42]发现，在牙龈卟琳单胞菌LPS刺激的人牙龈成纤维细胞、U-937巨噬细胞单独或共培养下，黄连素抑制pro-MMP-2、pro-MMP-9、MMP-2的表达，并且在实验性大鼠牙周炎中，黄连素可以降低牙周组织结扎后的胶原降解、牙槽骨吸收，以及MMP-2和MMP-9阳性表达的细胞数量。此外，黄连素的盐酸盐在抑制MMP-2和MMP-9表达的同时，还可以提高基质金属蛋白酶组织抑制物金属蛋白酶组织抑制因子（tissue inhibitors of meta lloproteinase，TIMP）-2水平[36]。

2.4 治疗口腔黏膜病

Jiang等[43]将含5 mg·g-1的黄连素凝胶用于治疗复发性阿弗他溃疡的临床随机对照双盲试验，发现它可以有效降低溃疡的疼痛程度、面积大小，改善红肿和渗出，并且没有过敏、感染、味觉异常等不良反应。

肌成纤维细胞与口腔黏膜下纤维性变密切相关，其突出表达α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）和TGF-β1。20 mg·L-1的盐酸小檗碱降低口腔黏膜下纤维性变患者的肌成纤维细胞表达α-SMA和TGF-β1的表达，抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞转化[44]。

2.5 治疗颌面部肿瘤

最新研究发现，黄连素可以通过多种途径有效抑制肿瘤的侵袭和转移。黄连素可以诱导口腔鳞状细胞癌上皮癌细胞形态改变、DNA裂解、核固缩，并且通过激活p38 MAPK信号通路诱导凋亡相关蛋白配体（factor associated suicide ligand，FasL）产生，上调促凋亡因子半胱天冬酶-8、9、3，多聚ADP-核糖聚合酶（poly(ADP-ribose)polymerase，PARP）、Bax、Bad和Apaf-1表达，下调抗凋亡因子B细胞淋巴瘤（B-cell lymphoma，Bcl）-2和Bcl-xL表达，致使口腔上皮癌细胞凋亡，并且通过MMP-2和MMP-9下调来抑制口腔上皮癌细胞的转移[45]。另外，黄连素也可能成为抑制舌癌的转移和侵袭的药物，它通过黏着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）、IκB激酶（IκB kinase，IKK）和NF-κB介导的信号通路抑制人舌癌细胞系（human tongue carcinoma cell line，SCC）4 MMP-2、MMP-9的分泌，同时使与肿瘤侵袭性有关的尿激酶型纤溶酶原激活剂（urokinasetype plasminogen activator，u-PA）表达下降[46]。

3 小结

黄连素作为传统中药在临床上应用多年，由于其丰富的生物学功能以及多靶点作用机制，不仅在许多慢性病中发挥了显著的疗效，而且在口腔相关疾病中的应用也在不断发展。目前，当存在严重的基础性疾病如糖尿病、骨质疏松时，口腔疾病如牙周病因与全身疾病关系密切，临床上因此无法取得满意疗效，黄连素可能成为治疗此类疾病的新思路。然而，黄连素复杂的作用机制使得一些药理活性及作用机制仍有待进一步探索，并且如何安全有效的将黄连素应用于临床仍值得思考和进一步研究。