小檗碱治疗肾脏疾病研究现状

李德伦，吴玲玲，董哲毅，王聪慧，陈香美*

1广东药科大学临床医学院，广州 510000；2解放军总医院第一医学中心肾脏病科/解放军肾脏病研究所/肾脏疾病国家重点实验室/国家慢性肾病临床医学研究中心，北京 100853

肾脏疾病是临床上的常见病，已成为全球范围内危害人类健康的公共卫生问题。肾脏疾病具有病因病理类型复杂多样、发病率高、临床症状相似等特点。我国每年有近10万人因各种肾脏疾病而出现肾衰竭[1-3]，随着患者数量的快速增长，治疗费用持续增加，给社会及家庭带来沉重的负担[4]。小檗碱(berberine，BBR)是一种异喹啉类生物碱，广泛存在于小檗属和黄连属植物中，具有广泛的药理活性[5-6]，如抗氧化应激、抗炎、降血糖、抗肿瘤、降血压、降血脂、抗菌等[7-9]。BBR具有多靶点、标本兼顾的治疗特点，使其在肾脏疾病治疗方面具有巨大潜能。本文就BBR在肾脏疾病治疗中的应用进行综述，主要归纳近年来BBR治疗肾脏疾病的研究进展，为肾脏疾病的治疗提供可行性的治疗思路及手段，以期能够促进中医药发展。

1 BBR及其药理作用

黄连是毛莨科植物黄连(C o p t i s C h i n e s i sFranch)、三角叶黄连(Coptis deltoideaC.Y.Cheng et Hisao)或云连(Coptis teetaWall)的干燥根茎，具有清热燥湿、泻火解毒等功效。黄连含有多种生物碱，其中含量最高的是高达3.6%以上的BBR，其次为黄连碱(coptisine)、药根碱(jatrorrhizine)、甲基黄连碱(worenine)等[10]。BBR(C20H19NO5，MW336.37)是一种异喹啉类生物碱，又称黄连素[11]，临床 常用于治疗腹泻，近几十年发现其具有抗氧化应激、抗炎、降血糖、降血压、降血脂、抗肿瘤的效果[12-13]。

1.1 抗氧化应激 氧化应激是细胞内外产生活性氧(ROS)并诱导细胞毒性作用的过程，ROS包括超氧阴离子、羟基自由基、过氧化氢及一氧化氮(NO)衍生的过氧亚硝酸盐[14-15]，可造成线粒体功能紊乱，ROS进一步蓄积，从而导致严重的细胞损伤。研究表明，BBR可通过抗氧化应激来减轻移植物所受到的缺血再灌注损伤(ischemical reperfusion injury，IRI)[16]。同时，在慢性肝纤维化小鼠模型及人成神经细胞瘤中的研究表明，BBR有助于预防ROS的形成[17-18]，还可通过降低耗氧率及增加线粒体膜电位来抵抗氧化损伤，从而改善线粒体功能[19]。BBR抗氧化应激不仅抑制有机氧自由基的产生，还可增强抗氧化酶的活性。此外，BBR可通过多种细胞信号通路减轻氧化应激反应，如sirtuin 1蛋白(SRIT1)是一种具有抗氧化作用的去乙酰基酶，有研究发现BBR可增加人肝脏L02细胞中SRIT1的表达[20]；单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPactivated protein kinase，AMPK)是BBR发挥抗氧化作用的重要介质，BBR可通过上调过氧化物歧化酶(SOD)进而激活AMPK[21]。

1.2 抗炎 研究表明，BBR抗炎活性的机制涉及多种细胞激酶及信号转导途径，如AMPK、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和核因子κB(NF-κB)途径[22]。AMPK通路不仅是BBR抗氧化的重要途径，在抗炎中同样是重要的信号分子[23-24]。用BBR干预脂肪细胞，发现其可抑制脂多糖、游离脂肪酸及肿瘤坏死因子α(TNF-α)等炎症反应刺激因子对MAPK的激活作用，通过减少MAPK的磷酸化，抑制MAPK信号通路激活[24-25]。NF-κB是哺乳动物体内重要的炎症信号转导通路，如在LPS诱导的大鼠内毒素血症模型及大鼠非酒精性脂肪肝模型中，BBR通过减少环氧合酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)、白细胞介素1(interleukin 1，IL-1)、TNF-α、IL-6、基质金属蛋白酶9(matrix metallo-protease 9，MMP-9)、 诱导型一氧化氮合成酶(inducible nitric ox ide synthase，iNOS)、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein 1，MCP-1)、C反应蛋白(C-reaction protein，CRP)及触珠蛋白(haptoglobin，HP)等促炎分子的表达，抑制NF-κB的核转录来发挥抗炎作用[26-29]。另外BBR发挥抗炎作用还可通过抑制胰岛素抵抗模型中IL-6及TNF-α的生成，调控胰岛素受体底物1的表达及丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶B(PKB或Akt)磷酸化，抑制I-κB激酶(IKK-β)的激活，从而减少炎性因子的生成[30-32]。

1.3 降血糖 体内外及临床试验证实BBR具有降血糖作用，被认为是治疗2型糖尿病最具前景的天然降糖药物之一。BBR通过刺激胰岛素分泌、激活胰岛素活性及诱导糖酵解等机制发挥降糖作用[27]。AMPK是BBR降糖作用的重要靶点。BBR通过激活AMPK，刺激葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4，GLUT4)转位，改善胰岛素抵抗[33]，激活线粒体功能，促进细胞内葡萄糖氧化，改善胰岛素敏感性[34]； 同时还可通过激活Akt信号通路，上调GLUT1的表达，促进葡萄糖摄取来降低血糖水平[35]。肠道菌群是目前的研究热点，文献表明多种疾病与肠道菌群失衡有一定关系。BBR可通过抑制肠道微生物抵抗血糖异常升高[36]。

1.4 抗肿瘤 BBR通过诱导肿瘤细胞的周期停止、凋亡及抑制其转移等方式发挥抗肿瘤作用[37]。肿瘤发生的重要机制是Wnt/β-catenin信号通路中β-catenin的异常活化抑制了凋亡蛋白表达，而BBR可以通过抑制β-catenin表达，阻断肿瘤细胞生长及存活[38-39]。AMPK信号通路也是BBR发挥抗肿瘤作用的重要通路之一。BBR通过AMPK信号通路既可以激活半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)及caspase-9的表达而诱导肿瘤细胞凋亡[40]，还可抑制ERK的活性及COX-2的表达，抑制肿瘤细胞转移[41]。

1.5 其他 血管内皮舒张因子具有舒张血管平滑肌及抑制血小板活性的作用，它能介导许多内源性血管活性物质的释放。BBR可以直接作用于血管，间接促进动脉释放血管内皮舒张因子，发挥降压作用[42]；BBR拮抗细菌脂多糖(LPS)，抑制LPS/TLR4信号通路，抑制炎症因子NF-κB、IL-6、TNF-α和人β干扰素(IFN-β)的分泌，减轻LPS引起的胃肠道黏膜损伤，发挥其抗菌作用[43]。此外，BBR通过上调低密度脂蛋白受体(LDLR)，下调PCSK9并激活AMPK等，产生降脂作用[44]。

2 BBR与肾脏疾病

BBR因其抗氧化、抗炎作用可以保护肾脏，并通过多种通路减轻血糖、缺血等其他因素引起的肾脏损伤，从而发挥治疗作用。

2.1 BBR与糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN) DN是终末期肾衰竭的重要诱因，同时也是糖尿病最常见、最严重的微血管并发症[45]。肾小球足细胞作为肾脏组织中重要的固有细胞，其功能改变在DN的发生发展过程中同样起着至关重要的作用[46]。 DN的发病机制十分复杂，表现为糖脂代谢紊乱、炎性介质释放、氧化应激、细胞凋亡等多种因素的共同作用，从而引起肾小球滤过屏障破坏、肾小管炎性细胞浸润、肾小球硬化、小管间质纤维化等[47]。 BBR对高糖诱导的足细胞损伤的保护作用体现在促进增殖、提高存活率、改善凋亡、降低迁移能力、提高黏附力等方面[48]。有研究表明，BBR可抑制高糖诱导的肾脏细胞增生肥大，控制细胞外基质的累积及肾小球硬化。BBR因其良好的降糖、降脂、抗炎、抗氧化且可影响足细胞的作用而对DN有显著的疗效[7,49]。

BBR可通过MAPK-GLUT4通路刺激GLUT4转位，提高胰岛素敏感性，促进葡萄糖的摄取和利用，降低血糖，阻止肾脏生理功能破坏[50]。研究发现，BBR发挥降脂作用是通过增加LDLR mRNA的表达、有效控制低密度脂蛋白含量、降低血脂异常激活的巨噬细胞在肾小球产生的氧化应激反应水平、减少DN的趋化因子及细胞因子水平等方式实现的[51]。BBR在DN中的抗氧化作用通过抑制Nrf-2通路，并抑制AMPK、PI3K/Akt及P38通路的活性，同时激活抗氧化酶如超氧化物歧化酶及谷胱甘肽的表达，最终可阻止肾小球硬化的形成及肾组织纤维化进程[52]；BBR通过影响外部途径caspase-8、caspase-3及线粒体内部途径Bcl-2、caspase-9、caspase-3减少足细胞的凋亡[53]，还可通过提高黏附分子α1、β3mRNA表达水平，提高足细胞的黏附能力，减轻其在高糖环境中的脱失程度[54]。此外，BBR还可通过激活PI3K/Akt信号通路，上调水通道蛋白1(aquaporin-1，AQP-1)，调控水的转运，从而保护糖尿病肾组织[55]。

2.2 BBR与急性肾损伤(acute kidney injury，AKI) AKI是临床上一种常见的急危重症，具有发病率高、病死率高、临床表现多样等特点[56]。AKI的致病因素较多，如缺血再灌注、手术对比剂的应用、服用药物不当、横纹肌溶解症、感染等[57-58]。其中，缺血再灌注和肾毒性药物是AKI的主要病 因[59-61]。目前，临床上主要通过控制感染、改善心功能、维持血流动力学稳定、保持电解质及酸碱平衡、肾脏替代疗法等治疗AKI，但疗效仍欠佳。BBR因其毒副作用小、治疗靶点多、价格低廉等优点和抗氧化应激、抗炎等药理特点，在AKI的治疗中发挥着重要作用。

2.2.1 BBR与IRI-AKI IRI是AKI的主要病因，约占所有AKI的47%[62]。近年来，随着肾移植及心脏大手术的开展增多，肾脏的IRI发生率及病死率也逐年上升[63]。缺血的病理生理学包括细胞内钙稳态失调，能量池疏散，增加线粒体通透性以及细胞骨架和结构的脆弱性[64-65]。缺血期间，反应物过度产生的ROS对生物膜造成损害，使其流动性降低、通透性增强，进而导致如细胞膜破裂、线粒体膜肿胀溶解、溶酶体膜溶解破裂等生物膜功能性障碍。同时，ROS增加可损伤核酸，可能是由于ROS攻击核酸碱基或攻击糖苷键，使DNA链断裂，从而造成细胞功能受损。ROS诱发细胞凋亡，导致细胞内Ca2+迁移，胞质内Ca2+浓度增加，加剧了AKI的发生[66]。 近端肾小管细胞是对IRI最敏感的肾细胞，是急性肾损伤的主要部位。因此，保护近端肾小管细胞免受IRI的侵害已被认为是一种合理的策略[67-68]。

在体外实验中，BBR给药后可明显保护缺氧/复氧(H/R)诱导的细胞损伤，并明显抑制了线粒体应激相关蛋白(如Bcl-2、Bax、细胞色素C)、内质网应激相关蛋白[如葡萄糖调节蛋白(GRP78)及内质网应激相关蛋白(CHOP)]的表达[69]。同样，体内实验也证实，BBR是通过caspase-线粒体依赖性途径[70]介导发挥肾脏保护作用的。测量血清总氧化剂状态(TOS)和总抗氧化剂状态(TAS)水平并计算比值可用于反映BBR通过抗氧化活性对IR诱导的肾脏损伤表现出的保护作用[71]。小檗碱纳米粒子(BBR-NP)在保护肾脏免受IR损伤方面优于单独使用BBR[72]。BBR主要通过线粒体和内质网途径保护遭受缺血再灌注损伤的肾脏。

2.2.2 BBR与药物性急性肾损伤(drug-induced acute kidney injury，D-AKI) D-AKI是指肾脏暴露于具有毒性或潜在毒性的药物后，所引起的不超过3个月的肾脏功能或结构方面的异常，约占所有AKI的25%[73-74]。D-AKI的临床病理特征主要表现为急性肾小管坏死(acute tubular necrosis，ATN)及急性间质性肾炎(acute interstitial nephritis，AIN)。引起ATN的常见药物有化疗药物顺铂，氨基糖苷类抗生素庆大霉素、卡那霉素，造影剂及双磷酸盐等[74]。引起AIN的常见药物有非甾体抗炎药、质子泵抑制剂及抗生素[75]。阿霉素(DOX)是一种有效的广谱化疗药物，用于治疗多种类型的癌症；庆大霉素(GM)是抵抗革兰阴性菌感染的常用抗生素。但这些药物可对非目标器官肾脏造成严重损伤，如AKI等，限制了其临床应用。

研究发现，BBR可通过降低血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶及尿素氮水平来减轻DOX引起的肝肾损伤。此外，BBR还可通过逆转DOX诱导的丙二醛、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽含量的变化而发挥一定的抗氧化作用[76]。同样，在GM诱导的肾毒性大鼠模型中，BBR可剂量依赖性地恢复肾毒性引起的氧化、炎症、凋亡、AKI标记物和线粒体酶耗竭等变化，如肾损伤分子-1(kidney injury molecule 1，KIM-1)、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(neutrophil gelatinaseassociated lipocalin，NGAL)、NF-κB、Bcl-2、NADH脱氢酶及细胞色素C氧化酶，同时减轻了组织病理学改变[77]。双氯芬酸可通过升高血尿素、血清肌酐、KIM-1、NGAL水平而导致AKI。BBR与己酮可可碱联用可明显改善肾功能指标及肾损伤标志物的表达，缓解双氯芬酸引起的AKI[78]。单独使用BBR还能明显降低MDA、IL-18的含量，证实BBR可通过提高SOD、NAD(P)的血清水平来增强抗氧化能力[79]。

2.3 BBR与其他肾脏疾病 慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)的肾组织炎症反应是导致其进展至终末期肾病的重要原因。研究表明，BBR可抑制p38MAPK的活化，降低肾组织的炎症反应，从而缓解CKD进展[80]。肾间质纤维化是终末期肾病的最终结果，在大鼠单侧输尿管梗阻模型中发现，BBR治疗可通过抑制氧化应激、炎症反应及转化生长因子-β1(TGF-β1)/Smad3信号转导来改善肾间质纤维化[81]。自身免疫性肾小管间质性肾炎是常见的肾脏病之一，在小鼠模型的体内实验中BBR可通过减少CD3q、CD4q、CD8q及sIgq淋巴细胞数量，抑制免疫反应来保护肾脏[82]。

3 总结及展望

BBR主要由我国传统中药黄连经现代制药工艺提取，具有清热燥湿、泻火解毒的功效。近年来大量研究表明，BBR具有抗氧化应激、降糖、抗炎、抗肿瘤等药理作用，在DN、AKI等肾脏疾病的治疗中具有一定的潜力。但是大部分研究尚停留在动物及体外细胞实验阶段，缺乏大样本、长期的临床队列及规范化的RCT研究。因此，应根据BBR药效作用及其机制的特点，进一步完善BBR的临床研究，并结合各种肾脏疾病的病理特点及进程，制定科学规范的临床应用方案，为肾脏疾病的防治提供可行的中西医临床思路，推动肾脏疾病的治疗及中西医结合的发展。综上所述，BBR有望成为肾脏疾病的有效治疗药物而被运用于临床。