盐酸小檗碱的心血管药理活性研究进展

林青薇，李沛波，吴灏，彭维，钟华林，苏薇薇，程春雷，王永刚*

(1.中山大学生命科学学院，广东省中药上市后质量与药效再评价工程技术研究中心/广东省热带亚热带植物资源重点实验室，广东 广州 510275；2.山东省食品药品检验研究院，山东 济南 250101)

小檗碱(berberine)是一种存在于黄连、黄檗等植物中的异喹啉生物碱。临床上常用其盐酸盐，即盐酸小檗碱(berberine hydrochloride，C20H18ClNO4)，相对分子质量371.82，化学结构见图1，广泛应用于肠道感染的治疗。随着药理学研究的深入，报道盐酸小檗碱具有抗癌抗肿瘤、杀菌抑菌、抗炎抗氧化、降糖降脂等众多药理作用。早期研究表明盐酸小檗碱对K+、Na+、Ca2+通道有调节作用，起预防室颤、房颤的作用，近年来其心血管相关药理活性研究在不断扩展。

图1 盐酸小檗碱的化学结构

1 内皮保护及心肌保护

血管内皮对血管舒缩、生长、维持血管内环境平衡等具有重大调节作用。心血管疾病可导致内皮损伤，而血管功能的异常与心血管疾病的发生与发展又存在密切关联。盐酸小檗碱在金黄色葡萄球菌及脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)诱导实验中均表现出对内皮细胞的抗凋亡作用[1]。对LPS诱导的凋亡抑制作用，与c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)磷酸化抑制、髓细胞白血病-1蛋白 (myeloid cell leukemia 1，MCL-1)表达增加、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性增加、促炎细胞因子的产生减少有关[12]。Huang等[2]报道在LPS诱导的急性呼吸窘迫综合征小鼠中，盐酸小檗碱通过抑制syndecan-1(SDC-1)和硫酸乙酰肝素(heparan sulfate，HS)的脱落、内皮细胞糖萼损伤因子的增加、核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信号通路的激活，起抑制血管内皮通透性增加的作用。

心肌是由心肌细胞组成的肌肉组织，是心脏自律性活动和舒缩活动的功能基础。盐酸小檗碱通过腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)/哺乳动物西罗莫司靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)途径降低磷酸二氢钠诱导的心肌细胞自噬和凋亡，部分减轻心肌损伤[3]；通过沉默调节蛋白 1(silent mating type information regulation 2 homolog1，SIRT1)介导的p66Shc抑制及细胞内Ca2+调节，减轻线粒体功能障碍的发生[4-5]，并通过抑制AMPKα和p53磷酸化、上调B淋巴瘤/白血病-2蛋白(B-cell lymphoma /leukemia-2，BCL-2)表达减轻阿霉素诱导的心肌细胞凋亡[6]。其上调Bcl-2表达、抑制AMPK活化的作用也可以减少心肌细胞缺氧期间的自噬和凋亡，减少缺氧损伤[7]。另外，在缺氧/复氧(hypoxia/reoxygenation injury，H/R)实验中，盐酸小檗碱通过上调H9C2细胞的自噬通量、防止线粒体膜电位的损失，起减轻线粒体功能障碍作用[8]，并通过下调p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK)介导的NF-κB信号通路来降低炎性细胞因子的表达，抑制心肌细胞凋亡[9]，同时激活母亲DPP同源物7(mothers against decapentaplegic homolog 7，Smad7)途径，增强细胞的增殖能力，减轻H/R损伤引起的细胞凋亡和细胞周期阻滞[10]。在心肌缺血/再灌注实验中，盐酸小檗碱通过NF-κB信号通路抑制炎症反应，并通过磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT/PKB)信号通路抑制心肌细胞的凋亡[11]，通过激活非受体型酪氨酸蛋白激酶2(Janus kinase 2，JAK2)/信号传导与转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)STAT3信号通路，下调蛋白激酶R样内质网激酶(protein kinase R-like ER kinase，PERK)和真核起始因子2(eukaryotic initiation factor 2，eIF2)α的磷酸化水平以及活性转录因子4(activating transcription factor 4，ATF4)和C/EBP同源蛋白(C/EBP-homologous protein，CHOP)的表达降低MI/R引起的心肌梗塞面积，改善心脏功能，抑制心肌细胞凋亡和氧化损伤[12]。

心肌肥大作为一种代偿形式发展超过一定限度，则会由代偿转化为衰竭。Zeng等[13]报道，盐酸小檗碱能抑制腹主动脉缩窄大鼠心肌梗死相关转录本(myocardial infarction association transcript，MIAT)的表达的抑制的并增强自噬，从而减轻CAA诱导的心肌肥厚和心肌细胞增大。心肌纤维化能使心脏收缩力减弱，逐步发展为心力衰竭。Che等[14]异丙肾上腺素诱导的大鼠心肌纤维化实验显示，盐酸小檗碱对转化生长因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)/Smad信号通路的抑制能减少巨噬细胞的浸润及成纤维细胞纤维化标志物的表达，阻止成纤维细胞向“激活”分泌型肌成纤维细胞转化。

2 降压作用

盐酸小檗碱能以剂量依赖的方式抑制血管紧张素转换酶的活性、增加主动脉环中氮氧化物和环磷酸鸟苷的产生、舒张主动脉环、直接舒张血管降低血压。Zhang等[15]认为盐酸小檗碱可部分降低血压和循环内皮微粒(endothelial cell-derived microparticles，EMPs)，并增加内皮祖细胞数量和集落形成单位，从而改善内皮功能障碍和动脉动脉僵硬度，并通过降低主动脉脉搏波传导速度(aortic pulse wave velocity，aPWV)和增加动脉中弹力蛋白纤维的含量来保持动脉弹性，并通过维持更好的内皮依赖性血管舒张功能来改善内皮功能。在两肾一夹肾血管性高血压大鼠中，慢性输注小檗碱可降低平均动脉压、下丘脑室旁核Fra样活性和血浆NE水平，降低下丘脑室旁核中的NOX2、NOX4、Erk1/2、iNOS和诱导产生Cu/Zn-SOD，表明小檗碱可以通过ROS/Erk1/2/iNOS途径减轻高血压和交感神经兴奋[16]。

另外，盐酸小檗碱对肺动脉高压同样具有调节作用。肺动脉高血压与严重的血管重塑密切相关，特别是由于肺动脉平滑肌细胞的异常增殖导致的肺动脉中层肥厚和肌型化。小檗碱可能通过改善肺动脉重塑成为治疗肺动脉高压的一种新的选择。缺氧诱导的健康肺动脉平滑肌细胞或肺动脉高血压肺动脉平滑肌细胞增殖增加与硫氧还蛋白-1(Trx1)和β-连环蛋白(β-catenin)表达显著增加相关。Trx1特异性抑制剂PX-12可显著降低Su/Hox诱导的肺动脉高血压大鼠的肺动脉压和血管重塑，并改善体内心功能和右心室肥厚，小檗碱可逆转大鼠右心室收缩压和右心室肥厚，降低肺血管重塑；此外，小檗碱具有抗缺氧诱导的人肺动脉平滑肌细胞增殖作用，其作用方式可能是通过抑制Trx1及其靶基因β-连环蛋白的表达介导的[17]。肺动脉压力过高会引起肺动脉和右心的一系列病理改变，主要以舒张血管、抑制肺动脉壁细胞增殖及促进其凋亡为其治疗目的。除了上述舒张血管的作用，它还能通过改变骨形成蛋白受体-Ⅱ(bone morphogenetic protein receptor Ⅱ，BMPR-Ⅱ)和TGF-β信号传导，抑制缺氧诱导的增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)和α平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)表达的增加[18]，并通过蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)信号通路减弱平滑肌细胞的增殖和迁移[19]，缓解肺动脉高压。小檗碱能够影响野百合碱诱导的大鼠肺动脉高血压中miR-204、miR-27a和生化因子的表达，通过减少炎症、凋亡和纤维化以及增加抗氧化剂与氧化剂的比率，改善肺动脉大鼠的心室功能[20]。

Zhang等[21]选择68例冠心病合并原发性高血压患者作为观察组，同时选择68例健康人作为对照组(生理盐水)，观察曲美他嗪联合小檗碱对冠心病合并原发性高血压患者内皮功能的影响，二者合用可增加血中NO含量，促进肱动脉内皮依赖性舒张功能，有助于治疗冠心病合并原发性高血压。

3 抗动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是多层次、多因素、多细胞成分相互影响的过程，其中内皮功能障碍对其发生、发展、预后有决定性作用。盐酸小檗碱能通过降低PCNA、NF-кB、凝集素样氧化型低密度脂蛋白受体(lectin-like oxidized low density lipoprotein receptor-1，LOX-1)、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 2，NOX2)的表达并抑制PI3K/Akt、细胞外调节蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinase1/2，Erk1/2)和p38 MAPK通路的激活来抑制低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，Ox-LDL)诱导的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells， HUVEC)增殖[22-23]。Song等[24]在接受高脂饮食ApoE-/-小鼠证明，BBR可能通过调节PI3K/AKT/mTOR信号通路、调节自噬、促进细胞增殖和抑制细胞凋亡，从而降低血脂水平，改善内膜增生，并拮抗颈动脉脂质积聚而改善颈动脉粥样硬化。还有报道小檗碱通过AP-1的活性介导的清道夫受体表达抑制、激活核因子E2相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2)/血红素加氧酶1(heme oxygenase-1，HO-1)信号转导的腺苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)结合盒转运蛋白上调[25]，调节脂质稳态和抑制巨噬细胞泡沫细胞的形成，抑制动脉粥样硬化疾病的发展。还有研究表明也与p-JNK信号通路以及随后抑制内脂素诱导的内皮功能障碍有关[26]。

血管平滑肌细胞的增生迁移会形成纤维帽，在动脉粥样硬化中形成纤维斑块，破裂后可引起栓塞。Qiu等[27]报道，通过靶向氧化物酶体增殖物激活受体α(peroxisome proliferators-activated receptor α，PPARα)-NO信号通路，盐酸小檗碱对血管紧张素IV(angiotensin Ⅳ，Ang Ⅳ)诱导培养的血管平滑肌细胞增殖有治疗作用。

研究结果表明，高剂量和低剂量小檗碱均可改善ApoE-/-小鼠的血脂和全身炎症水平，并减轻高脂饮食诱导的动脉粥样硬化[28]。高剂量的影响更为显著。小檗碱丰富了Roseburia、Blautia、Allobaculum、Alistipes和Turicibacter5种菌的丰度，并改变了Bilophila菌的丰度，这些微生物群表现出良好的抗炎作用，与短链脂肪酸的产生和糖脂代谢有关，因此，小檗碱的抗动脉粥样硬化作用可能部分归因于肠道微生物群组成和功能的变化，与抗炎和糖脂代谢有关。值得注意的是，肠道微生物群变化对小檗碱剂量表现出不同的敏感性。Zhu等[29]研究得出类似结论，小檗碱显著降低高脂饲料喂养ApoE-/-小鼠的动脉粥样硬化，小鼠中Akkermansiaspp.的丰度显著增加，小檗碱降低高脂饲料诱导的代谢性内毒素血症，降低促炎细胞因子和趋化因子的动脉和肠道表达；小檗碱增加了小肠紧密连接蛋白的表达和结肠黏液层的厚度，与高脂饲料喂养小鼠肠道屏障完整性的修复相关。越来越多的研究表明，小檗碱参与肠道菌群的调节而发挥治疗和预防动脉粥样硬化作用[30-32]。

小檗碱吸收不良，开发一种有效的包埋纳米系统，为使用小檗碱包裹的纳米系统治疗动脉粥样硬化提供了一种策略[33]。8-十六烷基小檗碱提高了小檗碱在仓鼠体内的抗菌性能和较高的生物利用度，在治疗ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化方面更有效[34]。网络药理学的研究也为小檗碱抑制动脉粥样硬化的炎症和细胞增殖研究提供了有效的理论基础[35]。

4 糖尿病性心血管疾病的治疗

糖尿病性心血管疾病是指糖尿病并发或伴发的心血管系统病变。糖尿病引起的高糖、胰岛素分泌异常、脂代谢紊乱等都能与心血管疾病互相影响。盐酸小檗碱能通过激活血管平滑肌细胞钙激活K+通道，降低糖尿病大鼠血压，改善血管舒张功能[36]。网络药理学研究表明其可以通过抑制炎性反应、保护内皮细胞等药理作用干预糖尿病动脉硬化闭塞症[37]。通过下调TGF-β1和结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)的表达以及减少Ⅰ型胶原(collagen type Ⅰ，Col1)和Ⅲ型胶原(collagen typeⅢ，Col3)的合成和沉积，盐酸小檗碱能改善糖尿病大鼠的心脏纤维化[38]，并通过纠正线粒体动力学中融合和裂变的不平衡，减轻H9C2细胞系的肥大并改善线粒体功能[39]。小檗碱可以改善2型糖尿病大鼠胸主动脉的病理状态，与模型组相比，小檗碱显著抑制C反应蛋白、IL-6和TNF-α的产生，并提高脂联素水平；小檗碱在体外实验可以抑制血管平滑肌细胞的增殖和迁移，降低肿瘤生长因子-β1(TGF-β1)、IL-6和TNF-α水平；小檗碱干预2型糖尿病大鼠后，胸主动脉对去氧肾上腺素的收缩减少，而对硝普钠的舒张反应增加[40]。可通过调节血脂修复糖尿病大鼠血管收缩与舒张的动态平衡，拮抗动脉粥样硬化，从而对心血管起到一定程度的保护作用[41]。

此外，腹腔注射链脲佐菌素糖尿病大鼠模型实验表明，小檗碱对糖尿病大鼠肠系膜小血管和微血管及周围组织的病理变化有一定改善作用[42]。小檗碱对妊娠糖尿病暴露后代心脏功能障碍的保护涉及通过增加线粒心磷脂合成介导的线粒体功能的改善[43]。

5 结语

《中国心血管病报告2018》指出，中国心血管疾病的患病率及死亡率处于上升阶段，其中死亡率居居民疾病死亡率首位。综上所述，盐酸小檗碱通过多途径调控，对心律失常、心肌病、高血压、动脉粥样硬化、糖尿病性心血管病等心血管疾病的发生与发展具有一定的调节作用。目前，临床上就盐酸小檗碱在心血管疾病防治中的应用仍较为缺乏，其作为一种极具潜力的心血管疾病治疗补充和替代药物仍具有广泛的研究与开发空间。