小檗碱的药理学研究进展及其在眼科中应用现状

张艳，陶海，白芳

小檗碱（berberine，BBR）是一种异喹啉生物碱，存在于小檗科和毛茛科等植物中。从中草药中提取出来的小檗碱单体，具有清热解毒的功效，毒副作用小[1]。它作为传统的抗炎[2]、抗菌药物治疗肠炎[3]以及痢疾已被广泛应用。近年来，中草药研究倍受国内外研究者的关注，而小檗碱的药理学机制研究取得了较大进展[4]，在眼科的应用也日益受到重视[5]。本文对小檗碱在抗炎、抗菌、抗纤维化以及治疗糖尿病、自身免疫性疾病方面的研究进展及在眼科的应用现状做一扼要综述，为小檗碱在眼科的应用提供依据。

1 小檗碱的药理机制研究进展

1.1 小檗碱的抗炎作用机制

炎症的基本过程主要为白细胞粘附在血管内皮细胞的表面，刺激活化细胞因子和趋化因子，并穿过血管壁的基底膜进入到炎症组织间隙中。近年来体内外实验均报道小檗碱有多种抗炎作用机制，其主要机制如下。

1.1.1 小檗碱抑制白细胞粘附 小檗碱能抑制白细胞粘附在血管内皮细胞的表面，从而抑制其向炎症部位迁移，减少炎性细胞的浸润，从而减轻炎症反应[6]。

1.1.2 小檗碱抑制核因子κB 炎症组织中核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的启动与细胞黏附分子、趋化因子和致炎细胞因子表达有密切关系[7]。李正浩等[8]发现小檗碱能明显减少哮喘模型实验小鼠支气管灌洗液中炎症细胞以及肺部组织白细胞的浸润，并有一定的剂量依赖性。卵清蛋白引起的哮喘，气道中会有嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、嗜中性粒细胞和淋巴细胞等浸润，应用小檗碱治疗哮喘模型实验小鼠后，以上的炎症细胞数量明显减少。其主要机制是小檗碱通过抑制NF-κB 的信号，减少IL-1β、IL-6、IL-4、IL-5、IL-13 和IL-17 等细胞因子的产生，从而减轻实验小鼠气道炎症反应，缓解哮喘症状。

1.1.3 小檗碱抑制炎症细胞因子 在众多炎症细胞因子中，起主要作用的是TNF-α、IL-1β、IL-6、TGF-β、IL-8 等。研究表明，小檗碱能抑制促炎细胞因子，如TNF-α、IL-1β、IL-8 和IL-6 的表达[6]。前葡萄膜炎的炎症反应特征性表现为房水屏障的破坏和血管通透性的增加，房水中蛋白质和细胞成分的增加。IL-8 和单核细胞趋化性蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1,MCP-1）在脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）诱导的葡萄膜炎的大鼠动物模型的发病机制中发挥关键作用，活动性葡萄膜炎的房水细胞中IL-8 和MCP-1 会增加。研究发现小檗碱能抑制实验性LPS 诱导的葡萄膜炎小鼠体内IL-8 和MCP-1 的表达，减少炎性细胞浸润以及房水中蛋白质和细胞的数量，保护血房水屏障，减轻实验鼠的前葡萄膜炎症状[9]。

1.2 小檗碱抗菌作用机制

小檗碱对细菌、真菌均有抑制作用[10]。小檗碱抑制肠道杆菌的机制目前仍不明确，推测可能是通过直接抑制细菌酶蛋白的活性、抗粘附和病原菌肠毒素拮抗等多靶点共同达到体内抑菌作用。

1.2.1 小檗碱抑制细菌酶蛋白活性的机制 人们在革兰氏阳性菌中发现了stortase 酶蛋白酶，它能够介导革兰氏阳性菌细胞壁共价结合细菌表面蛋白。Kim 等[11]发现小檗碱能够抑制革兰氏阳性菌stortase 酶的活性，推测小檗碱抑制革兰氏阳性菌的机制可能是通过抑制stortase 酶的活性，从而抑制革兰氏阳性菌细胞壁与细菌表面蛋白的结合，达到抑菌的作用。

1.2.2 小檗碱抗粘附和病原菌肠毒素拮抗作用机制 大量体外研究表明小檗碱可以直接作用于致病菌，抑制其生长；而体内研究发现小檗碱对致病菌具有抗粘附和拮抗病原菌肠毒素活性的作用。相关文献报导[10]，小檗碱能够降低致病菌与红细胞和上皮细胞的粘附作用，使之失去介导物质从而降低病原菌的感染能力，能有效减少致病菌内毒素引起的水和电解质分泌失衡，并呈剂量依赖性关系，证实小檗碱具有拮抗肠道杆菌毒素对人体的毒性作用。

1.2.3 小檗碱抗真菌作用机制 小檗碱对多种致病真菌的活性具有抑制作用。对于植物致病真菌，盐酸小檗碱能够明显抑制小麦赤霉菌菌丝生长，使其电导率增加，细胞膜通透性降低，细胞膜结构、功能的稳定性遭到破坏。同时，盐酸小檗碱还会影响小麦赤霉菌菌丝的还原糖利用率[12]。对于常见的条件致病菌—白假丝酵母菌，研究表明小檗碱可能是通过下调白假丝酵母菌丝形成的关键基因efg1、hwp1、ece1、als1 的表达，从而影响白假丝酵母菌早期生物膜的形成，破坏其生物膜结构、减低生物膜厚度、抑制菌丝形成，达到抗真菌的作用，并减少其耐药性[13]。

1.3 小檗碱抗纤维化作用机制

纤维增殖粘连引起的肠梗阻是肠道术后最常见的并发症。医用聚乙二醇小檗碱液是外科手术中使用的一种抗粘连药物，具有抗纤维化、减轻术后组织粘连的作用。其主要成分盐酸小檗碱，经动物和临床实验证明，可通过体内浆膜组织吸收入血代谢，具有抗纤维化和防止粘连的作用[14]。Zhang等[15]通过建立大鼠腹腔术后模型进行观察，实验组术后立即给予0.75 mg/ml 和1.5 mg/ml 小檗碱溶液浸润腹腔，对照组给予生理盐水浸润腹腔，实验结果显示小檗碱可通过AK1/JNK和TAK1/NF-κB 信号途径降低粘附分子的含量，下调各种炎症分子的表达，达到抗粘连和炎症作用。

1.4 小檗碱治疗糖尿病的作用机制

黄连用于治疗糖尿病由来已久，小檗碱便是其发挥降血糖作用的最重要成分[16]。对于小檗碱发挥降血糖机制的相关研究甚多，主要可概括为以下几个方面。

1.4.1 小檗碱具有保护胰岛的作用 小檗碱保护胰岛主要体现在两个方面。首先，改善以胰岛素抵抗为特征的2 型糖尿病（type 2 diabetes,T2DM）患者的胰岛素敏感性[17]。此外，它还可通过抗氧化作用保护1 型糖尿病（type 1 diabetes mellitus,T1DM）患者的胰岛功能，防止其受损伤，以及保护晚期T2DM患者的胰岛细胞，促进胰岛素分泌[18-19]。小檗碱能够增加葡萄糖激酶活性，增加胰岛素分泌和抑制肝脏糖异生，从而刺激糖酵解来改变葡萄糖代谢[20-21]。小檗碱还能以蛋白激酶D 依赖性的方式上调胰岛素受体基因在肝和肌肉细胞中的表达，恢复其胰岛素的灵敏度[22]。小檗碱也可通过启动一磷酸腺苷启动蛋白激酶通路抑制线粒体，减低氧的消耗、增加糖酵解，降低空腹血糖浓度[23-24]。

1.4.2 小檗碱对肝脏中葡萄糖脂代谢的影响 小檗碱可通过调控核内的转录因子调节糖脂代谢。在肝脏中，Forkhead 转录因子O1、胆固醇调节元件结合蛋白1c 和碳水化合物回应元件结合蛋白等转录因子参与糖原和脂质的合成，而研究证明小檗碱可以降低这三种转录因子的表达[25]。此外，小檗碱还可直接抑制肝的糖异生从而降低血糖。

1.4.3 小檗碱通过调节miRNA 降血糖 临床前期和临床研究已经证明了miRNA 具有调节胰岛素抵抗、改善肥胖和降糖的药理作用。miRNA 的调节与小檗碱治疗糖尿病进展中的几种作用机制相关，如降低糖异生和高脂血症，并修饰自噬[26]。最近的研究表明，以高剂量小檗碱（160 mg/kg/d）持续治疗高脂饮食诱导的糖尿病小鼠4 周，检测血清中miR-122 提高了119%，即使是低剂量的小檗碱（40 mg/kg/d）也能提高糖尿病小鼠肝脏中47%的miR-122 水平[27]，说明小檗碱可以通过提高机体内miRNA 的数量达到降血糖的作用。

1.5 小檗碱治疗自身免疫性疾病的作用机制

近几年，许多学者研究小檗碱在免疫调节以及自身免疫性疾病中的作用及机制。Ma X 等[28]用髓鞘少突胶质细胞糖蛋白35-55 氨基酸肽免疫雌性C57BL/6 小鼠，在小鼠疾病发作当天用小檗碱治疗，并且以后每天口服小檗碱治疗直到小鼠死亡。实验结果显示小檗碱能够降低实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠血脑屏障的通透性，抑制基质金属蛋白酶-9 在自身免疫性脑脊髓炎小鼠大脑和脑脊液中的活性和表达以及炎性细胞的浸润。所以，小檗碱可能成为治疗实验性自身免疫性脑脊髓炎的药物，可以有效的改善实验室自身免疫性脑脊髓膜炎的病情和病程。

2 小檗碱在眼科的研究及应用现状

2.1 小檗碱在眼科基础研究的现状

2.1.1 小檗碱治疗免疫性葡萄膜炎 大量研究表明Th17 细胞与免疫性葡萄膜炎的发病机制有关[9,29]。Th17 细胞能够产生特征性细胞因子IL-17、CD4+T 辅助细胞及其相关的细胞因子。研究发现，活跃期白塞氏病的IL-17 细胞因子数量被上调，体外实验表明小檗碱可下调Th17 细胞反应，减少IL-17数量，推测小檗碱可能与抑制白塞氏病的眼内炎症有关[30]。

伏格特-小柳-原田综合征（Vogt-Koyanagi-Harada syndrome,VKH）是一种自身免疫性疾病，影响全身许多组织及器官，包括眼睛、听觉系统、皮肤以及中枢系统。研究显示活动期VKH 患者的Th17 细胞表达增强。Yan Yang 等[31]筛选12名VKH 活动期的患者和20 名健康患者进行实验研究，分离VHK 患者和健康患者外周血单核细胞置于培养基中进行培养。将50 mM 小檗碱加入到二甲亚砜中溶解制作成5 uM 浓度的小檗碱溶液，-20℃储存。分别将二甲亚砜溶液（对照组）和小檗碱溶液（实验组）加入到培养基中培养24 h，分离提取上清液并检测Th17 含量，结果显示，VKH 患者和健康患者的Th17 均降低，说明小檗碱能够抑制Th17 细胞的反应。因此，我们推测小檗碱可以作为辅助药物用于治疗葡萄膜炎。

2.1.2 小檗碱治疗视网膜疾病 视网膜色素上皮细胞（retinal pigment epithelial cells,RPE）形成了血-视网膜屏障。血-视网膜屏障的作用是控制正常视网膜功能所需的离子和代谢梯度，血-视网膜屏障的渗透性增加可导致视网膜水肿。有研究表明[32]人类RPE 细胞系（ARPE-19）是具有结构和功能特性的RPE 细胞。Abe 等[33]研究表明刺激IL-1β 可改变ARPE-19细胞的紧密连接，破坏血-视网膜屏障，增加血-视网膜屏障的渗透性。胡山崔等[34]研究表明，小檗碱剂量依赖性减少由IL-1β 引起ARPE-19 细胞系屏障功能的破坏，故推测小檗碱可保护血-视网膜屏障，减少视网膜水肿。赵亚飞等[35]发现小檗碱干预能够减轻急性光损伤小鼠模型视网膜损伤，减轻视网膜氧化应激反应和炎症反应。

糖尿病性视网膜病变是糖尿病常见的微血管并发症之一。大量证据表明增加氧化应激[36]和局部炎症[37]在糖尿病视网膜病变的发生和发展中起到重要作用，而白细胞是参与炎症反应的特征细胞，同时糖尿病性视网膜病的动物实验研究表明，白细胞在糖尿病性视网膜病变的血管并发症的发展中起关键作用[38]。裴天等[39]将人视网膜内皮细胞与分离的非糖尿病和糖尿病患者的白细胞共培养24 h，并加入不同浓度的小檗碱。结果表明糖尿病患者的白细胞可通过直接细胞-细胞接触诱导视网膜内皮细胞凋亡，而小檗碱能显著抑制白细胞介导杀死视网膜内皮细胞，抑制炎症标志物的诱导和氧化应激升高葡萄糖。故小檗碱有可能被用于治疗糖尿病性视网膜病变。

2.2 小檗碱在眼科临床的应用情况

2.2.1 小檗碱治疗沙眼 对51 例感染沙眼衣原体的受试者分别用小檗碱的滴眼液和磺胺醋酰滴眼液进行治疗。结果显示，尽管磺胺醋酰滴眼液的临床效果较好，但是这些患者的结膜被刮削下的碎屑检查朊病毒仍是阳性，并且沙眼还会复发。相比之下，用小檗碱滴眼剂滴眼，治疗以后朊病毒的结果是阴性，并随访一年均未再复发。证明小檗碱滴眼液虽然没有直接抗衣原体的作用，但它有可能是通过刺激人体内的免疫机制来抗感染[40]。

2.3 小檗碱在眼科的应用面临的问题

国内外已有较多文献报道小檗碱可以治疗多种眼部疾病，但至今真正应用眼科于临床的小檗碱溶液也尚未问世，大多数都处于基础研究阶段。目前小檗碱作用于眼部的安全性研究也仅停留在动物实验阶段，对小檗碱作用于眼部的最高安全浓度也无相关报道。小檗碱抗炎、抗菌、抗增殖的作用在眼科各种疾病中都有重要价值，需进一步研究，为以后临床用药提供依据。

3 结语

综上所述，小檗碱具有多种生物学活性，如抗炎、抗菌、抗增殖、抗纤维化及治疗糖尿病、自身免疫性疾病等作用，不良反应及毒副作用小，偶有恶心、呕吐、皮疹和药物热，但停药后即消失。近年来，其作用机制的研究取得了较大进展，在眼科的基础研究和临床应用方面也日益被关注。它作为抗瘢痕粘连药物，在外科手术抗粘连的应用中已取得较大进展。多种眼科疾病术后也存在纤维增殖，影响远期效果的问题，而小檗碱具有抗炎、抗增殖、抗纤维化等作用，能否将其用于眼科术后治疗，从而达到抑制纤维增殖，提高远期效果，将是一个新的研究方向。随着医学科学的发展，小檗碱的药理作用机制会取得更大进展，在眼科领域将有望更为广泛的应用前景。