小檗碱对脏器缺血再灌注损伤保护研究进展

盛明薇，杜洪印

综述

小檗碱对脏器缺血再灌注损伤保护研究进展

盛明薇，杜洪印

小檗碱是从黄连或黄柏皮中提炼出来的一种异喹啉生物碱，具有广泛的药理作用。最近发现小檗碱可以通过多种途径对缺血再灌注脏器产生保护作用，其机制涉及到抗炎反应、抗氧化应激、抗凋亡作用等。本文将小檗碱保护脏器缺血再灌注损伤的相关机制进行综述。

小檗碱；缺血再灌注；药代动力学；作用机制

小檗碱是从黄连或黄柏皮中提炼出来的一种异喹啉生物碱，早期多用于治疗肠道细菌感染性疾病。现代药理学研究证实，小檗碱具有降血糖、抗肿瘤、抗血小板聚集等作用。最新的研究表明，小檗碱可以通过多种途径对缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury，IRI)脏器产生保护作用，其机制涉及到抗炎反应、抗氧化应激、抗凋亡等。作为一种结构明确、药理作用确实可靠的中药单体，小檗碱很有可能为器官IRI提供一种多靶点的治疗方法。

1 理化性质和药代动力学特点

小檗碱是一种常见的异喹啉生物碱，为黄色针状结晶体，分子式为C20H18NO4，能溶于水，难溶于乙醚及氯仿。传统观念认为，小檗碱口服吸收差。近年来研究发现[1]，利用超微粉碎技术可以使小檗碱的药物血浆峰浓度提高61.59%，药时曲线下面积提高46.00%。联合用药也可以增加小檗碱的吸收率。Zhang等[2]证实，相比于给予小檗碱单体，小檗碱、黄芩苷和栀子的复方制剂可以明显提高其在肠道的吸收。

小檗碱在机体内的分布广泛。焉巧娜等[3]经大鼠腹腔给予小檗碱后0.25 h，各组织的药物浓度分布顺序为胃＞大肠＞小肠＞肺＞肾＞胰＞肝＞心＞睾丸/子宫。相比于服用小檗碱单体，服用黄连粉后小檗碱在各个组织的浓度有明显提升。说明黄连粉中的其他成分对小檗碱的吸收和生物学分布方面有一定的协同作用。

肝脏是小檗碱代谢的主要器官。在肝微粒体酶催化下，小檗碱脱去二氧亚甲基或甲基，在葡萄糖醛酸转移酶和硫酸转移酶催化下生成最终代谢产物[4]。小檗碱排泄主要经尿和胆汁。口服给药后原形经尿排出量仅为总量的0.013%，提示在人体小檗碱口服吸收困难。关于小檗碱在人体内的代谢情况目前尚无详细报道。

2 冠状动脉左旋支阻塞模型

在冠状动脉左旋支阻塞模型[5]中，提前1周给予小檗碱灌胃，将冠状动脉左旋支结扎30 min，进行再灌注6 h，可升高Sprague-Dawley大鼠缺血再灌注后心室收缩压和左室压力变化速率，降低左室舒张末压，抑制血清乳酸脱氢酶和肌酸激酶同功酶活性，减小心肌梗死范围。

关于小檗碱对心肌的保护作用，国内外学者的研究认为，抑制活性氧（reactive oxygen species，ROS）的过度产生是重要机制之一。于丁等[6]发现，小檗碱抑制缺氧时儿茶酚胺释放过多造成的心肌耗氧量增加。Qi等[7]报道，小檗碱衍生物可以减低受磷蛋白(phospholamban，PLB)的水平，促进细胞内钙离子外流，从而抑制细胞内钙超载所致的细胞凋亡。还有人发现，小檗碱对Ca2+的调节具有双向性，即小剂量的小檗碱可通过增加心肌细胞环磷酸腺苷浓度来增加钙离子内流，增强心肌收缩性。大剂量的小檗碱则会减低Ca2+内流，减弱心肌收缩力，改善心脏舒张功能。此外，小檗碱对主动脉血管平滑肌细胞内Ca2+通道也有拮抗作用，这可以很好地降低主动脉收缩性，并最终达到心肌舒张功能保护[8]。除此之外，Wang等[9]通过全细胞膜片钳技术和心电图观察到，小檗碱（100 mg·kg-1）可以很好地缓解大鼠心肌缺血所致心律紊乱，使延长的QTc间期由（214±6）ms缩短至（189±5）ms。

3 脑IRI模型

小檗碱在脑IRI模型[10]中可以减小脑梗死面积。采用大脑中动脉阻断2 h建立大脑局灶缺血再灌注模型，分别在阻断前15 min和阻断后2 h经腹腔给予小檗碱（30 mg·kg-1），结果发现，小檗碱可使脑梗死面积从25%降至17%。也有研究证实[11]，小檗碱能明显减轻脑IRI所造成的行为障碍，提高大鼠不完全性脑缺血后海马及皮质神经元超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力，降低丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平，通过减少ROS来保护缺血脑组织。

大量证据表明，炎症反应是造成脑IRI的主要原因。这一过程主要由细胞间黏附分子和其配体介导，与之密切相关的黏附分子有选择素家族和免疫球蛋白超家族两种，其中又以P-选择素和细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion modecule-1,ICAM-1)最为重要。研究发现[12]，在大鼠IRI模型中，ICAM-1阳性细胞百分率从65%降至35%，P-选择素从平均60%降至30%，表明小檗碱能够显著降低与IRI相关ICAM-1和P-选择素表达，从而抑制炎症反应。Yoo等[13]通过建立脑IRI的沙鼠模型发现，小檗碱的抗炎效应与细胞环氧化物酶-2的表达和前列腺素E生成的抑制密切相关。另一方面，以小檗碱预处理可以减少基质金属蛋白酶-9的含量，修复基底膜，降低血脑屏障通透性，从而减轻脑水肿，可能成为其保护缺血脑组织的机制之一[14]。钙超载不仅是心肌IRI的原因之一，也是造成脑IRI过程中各种病理改变的共同通路。Yoo等[15]报道，小檗碱可通过抑制N-甲基-D-天冬氨酸受体1的活性，减少兴奋性氨基酸、ROS过度产生所致的Ca2+内流，从而抑制缺血性神经元死亡。不仅如此，小檗碱还可通过减少缺血神经元中钾离子的外流，抑制缺血后海马CA1区神经元凋亡，从而保护缺血脑组织。Hu等[16]发现，小檗碱可能通过上调特异性PI3K调节性亚基p55γ表达，进而抑制凋亡蛋白Bad和半胱氨酸天冬酶-3，发挥神经元保护作用。

大量基础研究已证实，小檗碱有明确的防止神经元IRI和脑保护作用，但仍缺少大量临床研究证实。

4 预处理

小檗碱预处理也可明显改善缺血再灌注引起的大鼠肠黏膜损伤。以小檗碱（200 mg·kg-1）连续灌胃7 d，随后阻断肠系膜上动脉30 min，建立肠IRI模型[17]。病理学结果显示，小檗碱预处理组大鼠绒毛上皮脱落、绒毛萎缩及结构紊乱等黏膜损伤现象有明显改善，血浆D乳酸浓度也从0.70 mmol·L-1降至0.57 mmol·L-1，通过双糖实验检测乳果糖/甘露醇(Lactulose/Mannitol,L/M)的比值发现，小檗碱预处理组的L/M比值降低，说明小檗碱可以通过保护肠上皮紧密连接来抑制缺血再灌注引起的的黏膜破坏。

进一步的研究发现，小檗碱可以通过抑制核因子-kB从胞浆到细胞核的转运，以及肌球蛋白轻链激酶来保护肠上皮紧密连接。索占伟等[18]在体外培养大鼠肠黏膜微血管内皮细胞，采用第Ⅷ因子相关抗原免疫荧光染色的方法进行检测。结果发现，小檗碱能直接刺激肠黏膜微血管内皮细胞释放NO，抑制血小板以及白细胞与微血管壁之间的粘附，改善肠道微循环，保护肠上皮细胞间的紧密连接。

5 体外实验

体外实验中，小檗碱可缓解肾小管上皮细胞缺氧/复氧损伤[19]，应用化学性缺氧模拟剂氯化钴(CoCl2)建立大鼠肾小管上皮细胞化学性缺氧/复氧损伤模型，以小檗碱（1×10-5mol·L-1）预处理细胞0.5 h，结果证实，小檗碱预处理组细胞的氧化应激水平得到一定程度的抑制。通过Annexin V-FITC/PI染色流式细胞仪检测细胞的凋亡率，其值也从未经药物处理的56.2%降至11.1%。

Yokozawa等[20]利用猪肾细胞（LLC-PK1细胞）建立肾脏细胞氧化应激损伤的体外模型，结果发现小檗碱可以明显提高肾脏细胞的存活率。Wu等[21]发现，给予小檗碱（100～200）mg·kg-1预处理，肾损伤大鼠血清中SOD水平升高，而MDA水平下降，显微镜下也观察到肾小管细胞坏死有明显改善。有文献报道[22]，小檗碱具备可以螯合亚铁离子的官能团，如C-9上的羟基基和C-10上的亚甲二氧基，这些官能团的存在，使得小檗碱具备抗氧化应激的活性。而它对脂质的抑制作用可能与其高亲脂性有关。

6 其他

Cheng等[23]发现，小檗碱可以改善血管内皮功能。他们对12名血管内皮退化的受试对象给予1个月小檗碱治疗（0.4 g,3次/d）。在治疗前后血清中MDA浓度以及CD31+/ CD42-微粒（内皮损伤的敏感标记物）出现明显减低。随后的实验证实，小檗碱是通过抑制NADPH氧化酶Nox4的表达来改善内皮功能。另外小檗碱对阿尔兹海默病也有很好疗效[24]，这主要是通过激活细胞外信号调节激酶1/2通路抑制β-分泌酶的表达，从而减少β淀粉样蛋白40/42的产生。更令人欣喜的是，在体外建立模拟缺血再灌注诱导的骨髓间充质干细胞损伤模型中，小檗碱还可以通过激活磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKt）通路同时抑制c-jun氨基末端激酶（c-jun NH2-terminal kinase,JNK）通路，减少ROS诱导的细胞凋亡，提高干细胞移植成功率。

综上所述，小檗碱对脏器IRI确有保护作用，其机制涉及到氧化应激、炎症反应以及钙超载等方面。进一步研究小檗碱对各个不同器官特有机制，将为我们对器官IRI的机制提供新的认识，也为器官IRI的预防和治疗翻开新的一页。

[1]马玉芳，林雪玲，俞道进,等.黄连解毒散超微粉有效成分小檗碱在家兔体内的药代动力学研究[J].中国农业科学,2008,41(3): 875-879.

[2]Zhang Y,Zhu HX,Guo LW.Intestinal absorption of berberine alone and in combinations by rats single pass intestinal perfusion in situ[J].Acta Pharmaceutica Sinica,2012,47(2):233-238.

[3]焉巧娜，张朔，张振秋.黄连及其与肉桂药对配伍中盐酸小檗碱在大鼠体内的组织分布研究[J].中药材,2009,32(4):575-578.

[4]Liu Y,Hao H,Xie H,et al.Oxidative demethylenation and subsequent glucuronidation are the major metabolic pathways of berberine in rats[J].J Pharm Sci,2009,98(11):4391-4401.

[5]Kim YM,Ha YM,Jin YC,et al.Palmatine from Coptidis rhizoma reduces ischemia-reperfusion-mediated acute myocardial injury in the rat[J].Food Chem Toxicol,2009,47(8):2097-2102.

[6]于丁，李倩，于永燕，等.小檗碱联合卡托普利预处理对心肌缺血再灌注损伤的保护作用[J].河北医药,2011,33(10):1445-1447.

[7]Qi MY,Feng Y,Dai DZ,et al.CPU86017,a berberine derivative, attenuates cardiac failurethrough normalizing calcium leakage and down-regulated phospholamban and exerting antioxidant activity [J].Acta Pharmacol Sin,2010,31(2):165-174.

[8]Wang Y,Huang Y,Lam KS,etal.Berberine preventshyperglycemia-induced endothelial injury and enhances vasodilatation via adenosine monophosphate-activated protein kinase and endothelial nitric oxide synthase[J].Cardiovasc Res, 2009,82(3):484-492.

[9]Wang LH,Li XL,Li Q,et al.Berberine alleviates ischemic arrhythmias via recovering depressed I(to)and I(Ca)currents in diabetic rats.Phytomedicine[J].2012,19(3-4):206-210.

[10]Zhou XQ,Zeng XN,Kong H,et al.Neuroprotective effects of berberine on stroke models in vitro and in vivo[J].Neurosci Lett, 2008,447(1):31-36.

[11]张艳波,王军,周国庆,等.小檗碱对大鼠脑缺血再灌注后血清超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量及神经功能的影响[J].现代中西医结合杂志,2011,20(25):3136-3138.

[12]甘露.黄连素对局灶性脑缺血再灌注大鼠缺血脑区细胞黏附分子表达的影响[J].中国实验方剂学杂志,2011,17(14):240-242.

[13]Yoo KY,Hwang IK,Kim JD,et al.Antiinflammatory effect of the ethanol extract of Berberis koreana in a gerbil model of cerebral ischemia/reperfusion[J].Phytother Res,2008,22(11):1527-1532.

[14]Hong JS,Chu YK,Lee H,et al.Effects of berberine on hippocampal neuronal damage and matrix metalloproteinase-9 activity following transient global cerebral ischemia[J].J Neurosci Res,2012,90(2):489-497.

[15]Yoo KY,Hwang IK,Lim BO,et al.Berberry extract reduces neuronal damage and N-Methyl-D-aspartate receptor 1 immunoreactivity in the gerbilhippocampus after transient forebrain ischemia[J].Biol Pharm Bull,2006,29(4):623-628.

[16]Hu J,Chai Y,Wang Y,et al.PI3K p55 γ promoter activity enhancement is involved in the anti-apoptotic effect of berberine against cerebral ischemia-reperfusion[J].Eur J Pharmacol,2012, 674(2-3):132-142.

[17]Gu L,Li N,Gong J,et al.Berberine ameliorates intestinal epithelial tight-junction damage and down-regulates myosin light chain kinase pathways in a mouse model of endotoxinemia[J].J Infect Dis,2011,203(11):1602-1612.

[18]索占伟,胡格,段慧琴,等.小檗碱对大鼠肠黏膜微血管内皮细胞分泌一氧化氮的影响 [J].中国中西医结合杂志,2007,27(9): 832-834.

[19]张日东，白瑞苗，魏敬.盐酸小檗碱对大鼠肾小管上皮细胞缺血再灌注损伤的保护作用 [J].中国实验方剂学杂志,2011,17(4): 165-168.

[20]Yokozawa T,Satoh A,Cho EJ,et al.Protective role of coptidis rihizoma alkaloids against peroxynitrite-induced damage to renal tubular epithelial cells[J].Pharm pharmacol,2005,57(3):367-374.

[21]Wu D,Wen W,Qi CL,et al.Ameliorative effect of berberine on renal damage in rats with diabetes induced by high-fat diet and streptozotocin[J].Phytomedicine,2012,19(8):712-718.

[22]Jang MH,Kim HY,Kang KS,et al.Hydroxyl radical scavenging activities of isoquinoline alkaloids isolated from coptis chinensis [J].Arch Pharm Res,2009,32(3):341-345.

[23]Cheng F,Wang Y,Li J,et al.Berberine improves endothelial function by reducing endothelial microparticles-mediated oxidative stress in humans[J].Int J Cardiol,2012,[Epub ahead of print]. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijcard.2012.03.090.

[24]Zhu F,Wu F,Ma Y,etal.Decrease in the production of beta-amyloid by berberine inhibition ofthe expression of beta-secretase in HEK293 cells[J].BMC Neurosci,2011,12: 125-131.

（收稿：2012-08-10 修回：2012-11-06）

（责任编辑 李文硕）

R975+.5

A

1007-6948(2012)06-0636-03

10.3969/j.issn.1007-6948.2012.06.044

天津市第一中心医院麻醉科（天津 300192）

杜洪印，E-mail:duhongyin@medmail.com