小檗碱对口服降糖药糖尿病患者的胃肠激素及肠道菌群的影响

熊红萍，徐静，周强，吴埼淇，甘国翔，陈忠山

(1.厦门大学附属福州市第二医院，福建 福州 350007；2.厦门大学，福建 厦门 361102；3.福建中医药大学，福建 福州 350122)

糖尿病常累及消化道，出现如腹胀、纳差、恶心等症状，称为糖尿病性胃肠病变。一般认为糖尿病性胃肠病与糖尿病植物神经病变有关。而胃肠功能的改变与胃、肠、胰等激素有密切关系。黄连素是从中药黄连中提取的单体，又称小檗碱(Berberine)，是一种很有临床应用前景的降糖药物。笔者通过口服降糖药物联合小檗碱对2型糖尿病患者进行为期12周临床治疗，观察小檗碱对糖尿病患者胃泌素、胰高血糖素及肠道菌群的影响，探讨治疗2型糖尿病的新疗法。

1 资料与方法

1.1 临床资料

治疗组选择2017年1月—2017年10月就诊于厦门大学附属福州市第二医院内分泌门诊及住院病区的口服降糖药的2型糖尿病患者，对照组选取同期体检中心体检的健康人群。其中治疗组25例，男/女为11/14例，平均年龄(57.8±9.6)岁，平均BMI(26.9±4.4)kg/m2,平均腹围(94.6±9.6)cm，平均病程(4.9±3.4)年。健康对照组10例，男/女为5/5例，平均年龄(48.5±12.4)岁，平均BMI(24.7±6.0)kg/m2,平均腹围(87.1±17.0)cm。两组年龄、性别无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2 入选标准

糖尿病患者符合2013版中国2型糖尿病防治指南[1]且谷氨酸脱羧酶抗体(GADAb)、胰岛细胞自身抗体(ICA)均为阴性，近4周未服用双胍类、α葡萄糖苷酶抑制剂、二肽基肽酶抑制剂(DPP-4)、胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体激动剂、小檗碱、抗生素、微生态活菌制剂及乳果糖等药物，入选患者依从性较好，签署知情同意书，能配合各项检查。健康对照组人群经口服葡萄糖耐量试验(OGTT)证实血糖正常，同意参加本实验，签署知情同意书的健康体检者，年龄≥20岁。

1.3 排除标准

(1)严重感染；(2)严重肝肾疾患及心功能不全；(3)1型糖尿病及使用胰岛素治疗的2型糖尿病患者;(4)胃肠、胰腺疾病及胃肠手术史；(5)酮症酸中毒及高渗性昏迷；(6)甲状腺功能异常；(7)孕妇及哺乳期妇女。

1.4 方法

1.4.1 基本参数测量

入选对象均于入选当日由专人用标准体重计、身高测量计分别测量身高(cm)、体重(kg)，BMI=体重(kg)/身高(m2)，空腹状态下测腰围(cm)。

1.4.2 生化指标测定及肠道菌群培养

治疗组根据血糖情况调整降糖药，同时给予盐酸小檗碱(东北制药集团沈阳第一制药有限公司，国药准字H21022453)每次500 mg，每日3次，连续12周。治疗组分别于0、4、8、12周清晨空腹分别采集静脉血标本，测定血浆葡萄糖浓度(采用贝克曼库尔特公司AU5811仪器，己糖激酶法测定)、胃泌素(采用西门子DPC IMMULITE化学发光仪，化学发光法测定)、胰高血糖素(采用γ-计数仪，放射免疫法测定)，于75 g口服葡萄糖耐量实验后60 min测定餐后1 h血糖。于0周、12周嘱受试者将清晨空腹粪便排泄到粪便采集盒上，用无菌采集勺取排泄出来的中后段粪便1 g于含有保存液的TinyGene粪便DNA保存管(产品编号：CJ-01KA)中,通过上下震荡摇晃，使样品完全浸入保存液中，拧紧管盖，将保存管放到-20℃冰箱进行冷冻存储。在采集完成后10日内将采集到的所有样品送检至由维基生物科技(上海)有限公司采用Realtime PCR技术进行测定。通过荧光定量的方法对16S基因进行定量。所用引物分别为515F/926R。qPCR反应在专用的PCR八连管(Axygen, USA)中进行，25 μL体系。所有样品做3个重复，使用Takara的SRBR Premix Ex TaqTM试剂盒。对照组只进行0周的静脉采血及粪便菌群培养。

治疗组在服药期间每周进行电话随访，记录服药后情况及是否有不良反应。服药期间维持原生活习惯及饮食习惯。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 生化指标

见表1～表4。由表1表2可知治疗组治疗后空腹血糖及餐后1h血糖有不同程度的下降，同组治疗前后差异有统计学意义(P<0.05)。由表3可知与0周比较，治疗组治疗后胃泌素水平持续升高(P<0.05)。治疗组治疗前后胃泌素水平均明显高于对照组(P<0.05)。由表4可知治疗组治疗后胰高血糖素均明显高于对照组(P<0.05)，治疗前后无差异(P>0.05)。

2.2 肠道菌群

见表5、表6。由表5可知治疗前治疗组厚壁菌门明显高于治疗后(P<0.05)。治疗后治疗组大肠杆菌属明显高于治疗前(P<0.05)。治疗后治疗组厚壁菌门明显低于对照组(P<0.01)。由表6可知治疗前后治疗组拟杆菌均明显低于对照组(P<0.05)。治疗前治疗组柔嫩梭菌属明显低于对照组(P<0.01)。

表1 治疗前后空腹血糖的变化

注：与0周比较，*P<0.05

表2 治疗前后餐后1 h血糖的变化

注：与0周比较，*P<0.05，**P<0.01

表3 治疗前后胃泌素的变化

注：与0周比较，**P<0.01；与对照组比较，△△P<0.01

表4 治疗前后胰高血糖素的变化

注：与对照组比较，△P<0.05

表5 治疗前后肠道菌群的变化

注：与0周比较，*P<0.05;与对照组比较，△△P<0.01

表6 治疗前后肠道菌群的变化

注：与对照组比较，△P<0.05，△△P<0.01

3 讨论

糖尿病是一种严重危害人类健康的全身慢性疾病，其病因与发病机制复杂，至今尚未完全阐明，目前认为胰岛素分泌缺陷和胰岛素抵抗是2型糖尿病发病机制的两个基本环节。生理状态下机体血糖维持稳定依赖于精细的神经内分泌调节，多种内分泌激素参与调节血糖使之保持在一定范围内的稳定状态。近年来研究发现，糖尿病患者胰岛素分泌异常的同时，胰高血糖素(glugacon，GLC)水平亦明显升高[2]，提示糖尿病患者可能同时存在α细胞胰岛素抵抗。作为胰岛素的拮抗激素，胰高血糖素是由仅占胰岛10%的α细胞分泌，是影响机体血糖波动的重要因素[3]，当人体摄入食物后，血糖浓度升高，刺激胰腺β细胞分泌胰岛素，胰岛素通过胰腺旁分泌机制抑制α细胞分泌胰高血糖素。但当胰岛β细胞功能进行性下降时，胰岛素分泌不足，不能有效地抑制α细胞分泌胰高血糖素，胰高血糖素随之升高。升高后的胰高血糖素具有促进糖原分解和糖异生的作用，进一步加剧了糖尿病的进程。Unger[4]提出“双激素”学说认为 T2DM 患者血糖水平升高不能正常抑制胰高血糖素的分泌，有胰岛素和胰高血糖素紊乱的参与。胰高血糖素绝对或相对过多是造成糖尿病高血糖的重要因素之一。本研究发现，胰高血糖素治疗后均明显高于正常对照组(P<0.05)，与该学说相一致。胰岛素分泌的相对不足和胰高血糖素分泌的相对过剩是同时存在的。胰高血糖素对于高血糖的调节起着重要作用，有关胰高血糖素分泌异常的调节机制研究可能成为治疗糖尿病的新靶点。

胃泌素是主要由胃窦和十二指肠G细胞分泌释放一种由17个氨基酸组成的多肽，对糖尿病的一些并发症例如糖尿病性神经病变、糖尿病性胃肠病变的发生有着重要意义。现已知其生物学功能主要是调节胃相胃酸分泌和刺激胃黏膜生长，但近年来随着对胃泌素作用机制的不断探索，发现黏膜营养和促进细胞增殖也是其重要的生物学功能[5]。有研究发现外源性注射胃泌素能诱导β细胞的再生，是介导胰岛再生的一种生长因子。该研究还发现，高胃泌素血症患者伴有胰岛细胞畸形生长，胰岛素分泌显著增加，萎缩性胃炎患者的血清胰岛素水平也有升高[6]。动物实验发现胚胎小鼠胰腺中即有胃泌素表达，提示胃泌素可能与胰腺早期发育有关,且胚胎时期胃泌素的主要靶器官也可能是胰腺[7]。可见，外源性和内源性胃泌素均可增加胰岛素的分泌，但机制尚不明确。本研究发现治疗组胃泌素均明显高于对照组(P<0.01)，提示2型糖尿病胃泌素可能高于健康人群,可能与胰岛素抵抗有关。胰岛素抵抗促进了葡萄糖摄取，但胰岛素的生物利用效率下降，机体代偿性的分泌过多胰岛素产生高胰岛素血症，以维持血糖的稳定，是2型糖尿病的始动环节，并且参与到2型糖尿病的发生、发展过程中。因此，能否通过补充外源性胃泌素来增加胰岛素的分泌，这可能是糖尿病治疗的一个新方向，有待进一步研究。

人体的肠道内寄居着数以万亿的细菌，这些细菌组成了人体最大的微生物群，即肠道菌群。微生态学研究发现，肠道菌群数量与糖尿病的发生发展有一定的关系。当血糖值偏高时(>20 mmol/L，小鼠)，肠道内的有益菌(双歧杆菌、乳酸杆菌等)数量减少;药物治疗后，血糖值降低(<14 mmol/L，小鼠)，有益菌数量增加，表现出肠道菌群的数量变化与血糖值变化呈负相关[8]。目前国内研究显示2型糖尿病亦存在明显炎症表现[9]，有研究结果提示柔嫩梭菌属具有抗炎作用，对宿主有益[10]，而本研究发现有抗炎作用的柔嫩梭菌属明显低于对照组(P<0.01)，考虑可能是糖尿病患者体内炎症反应造成具有抗炎作用的细菌失衡。国内亦有作者研究发现，糖尿病患者拟杆菌属较健康人群显著减少[11]。本研究中治疗组拟杆菌属明显低于对照组(P<0.05)，还观察到厚壁菌门含量在治疗组中稍高,但两组差异不显著(P>0.05)，考虑可能跟治疗组纳入人群肥胖，而对照组相对于治疗组BMI、腹围较低(P>0.05)有关。本次还观察到大肠杆菌属在对照组中稍高,但无统计学差异(P>0.05)，可能与标本污染或样本量少有关，统计误差造成。乳酸杆菌在治疗组中稍高，但与对照组比较无统计学意义(P>0.05)。

糖尿病在中医学属于消渴的范畴，早在唐代名医孙思邈所著的《千金要方》中就有黄连配伍生地治疗消渴症的记载。黄连素是从中药黄连中提取的单体，又名小檗碱，《本草正义》中提到“黄连大苦大寒，苦燥湿，寒胜热，能泄一切有余之火”，是黄连解毒汤、玉女煎等泻火药中的主药，尤其善清中焦湿热，故为中焦湿热消渴的要药。现代药理学发现小檗碱对修复细胞、抗炎有一定作用，且抗菌谱广，对多种革兰阳性菌和革兰阴性菌均有作用[12]。近年来研究发现，小檗碱具有调节肠道菌群，增加糖酵解，抑制肝脏糖原生成，减少糖异生，减轻胰岛素抵抗，改善胰岛β细胞功能作用，调节脂质代谢等作用[13]。对于小檗碱降血糖机制的研究已经成为糖尿病治疗的新热点。小檗碱与二甲双胍的降糖作用相似，一项纳入36名新诊断2型糖尿病患者单用小檗碱(500 mg,每日3次)3个月后糖化血红蛋白显著降低,从(9.5±0.5)%～(7.5±0.4)%，P<0.01，甘油三酯下降,从(1.13±0.13)mmol/L～(0.89±0.03)mmol/L,P<0.05[14]。Zhang X[15]等研究发现小檗碱调节肠道菌群的作用，同时可升高瘦素、降低血清脂联素水平，提示其可改善胰岛素抵抗的作用。本研究发现，小檗碱干预的糖尿病患者治疗前厚壁菌门明显高于治疗后(P<0.05)，胃泌素整体较0周明显上升(P<0.01)，治疗后血糖下降(P<0.05)，证实了黄连素具有改善肠道菌群失调的作用，同时还观察到小檗碱对胃肠激素紊乱有改善作用，但对二者的调节是协同或是单独作用还有待进一步研究，笔者推测可能是肠道菌群紊乱的纠正，抑制了胃肠道对脂肪的吸收，改善了体内糖脂代谢紊乱，减轻了胰岛素抵抗，从而刺激胃泌素的升高，增加了胰岛β细胞分泌胰岛素的功能，但具体机制有待进一步研究。

目前关于肠道菌群失调参与2型糖尿病患者胰岛素抵抗，糖脂代谢紊乱的发现得到越来越多学者的认可，关于小檗碱调节肠道菌群紊乱，降低血糖的研究越来越多，预示小檗碱对于2型糖尿病治疗的广阔前景。但由于肠道微生态太过复杂且研究方法繁多，各项关于肠道菌群的研究结果不尽相同。本次研究虽然发现2型糖尿病患者存在肠道菌群紊乱的现象，小檗碱具有一定改善肠道菌群失调，刺激胃泌素的分泌，可能参与了降糖过程。但同时本研究也存在一定不足，由于是前瞻性研究，研究样本量小，缺少常规药物治疗组对照组，阳性指标有限，胰高血糖素治疗前后虽有降低，但无统计学差异，未观察到乳酸杆菌、双歧杆菌益生菌的治疗前后的差异。小檗碱通过调节肠道菌群治疗糖尿病仍然需更大的样本量及更严谨的临床实验来评估。