小檗碱在抗动脉粥样硬化中的作用机制研究进展

杨蒙香，张乐综述 刘聪审校

动脉粥样硬化(AS)是目前心脑血管疾病的主要原因，其发病机制至今仍未阐明。动脉粥样硬化发生发展的病理生理机制包括脂质浸润、血小板活化、血栓形成、内膜损伤、炎性反应、氧化应激、血管平滑肌细胞激活等[1]。

小檗碱(BBR)又称黄连素，是在黄柏、黄连等植物中发现的一种异喹诺酮类生物碱。BBR在国内临床上长期认为是治疗细菌性腹泻的抗菌药物[2]。随着进一步深入研究发现小檗碱具有降脂作用[3]，因此，国内外学者就其降脂及在动脉粥样硬化各环节的作用进行了研究。研究证实，小檗碱可以从调节肠道菌群、调节血脂、抗炎、抗氧化应激、下调内脂素表达及抑制血管平滑肌细胞增生等方面发挥作用，从而发挥抗AS作用。现对BBR抗动脉粥样硬化的可能机制及进展作一综述。

1 调节肠道菌群

近来已有研究表明，BBR可以通过调节肠道微生物发挥抗肥胖作用[4]。而且，有研究显示心血管疾病患者的肠道菌群分布与健康人不同[5-6]。近年来，越来越多的证据表明，肠道微生物能调节代谢途径和代谢产物。氧化三甲胺(TMAO)是肠道微生物代谢产物三甲胺经肝含黄素单氧化酶(FMO3)代谢而产生的氧化产物，它在动脉粥样硬化的进展中发挥重要作用[7-9]。TMAO可通过引起血管炎性反应、单核细胞—内皮细胞相互作用和内皮功能障碍从而引发AS发展[10]。此外，TMAO能够促进泡沫细胞的形成和动脉粥样硬化斑块的进展[11-12]。Shi等[13]研究发现，高脂饮食喂养小鼠可增加FMO3的表达，而BBR治疗可降低FMO3的表达，提示BBR可以通过介导TMA-FMO3-TMAO通路抑制动脉粥样硬化的发生发展。并且还发现高脂饲料喂养的小鼠和正常饲料喂养的小鼠肠道菌群存在差异,而且BBR组与高脂饮食组的肠道菌群组成不同。同样，实验认为BBR可以通过调节肠道微生物群来降低高脂饮食诱导的动脉粥样硬化。这一发现支持肠道微生物群落与动脉粥样硬化进展相关的结论。而且,研究显示TMAO水平与脑血管疾病(CVD)风险相关[10]。此外，Sun等[14]研究结果显示:口服BBR通过改变微生物胆汁酸代谢和肠道FXR信号通路调节肝脏脂质代谢。而且，学者推测口服BBR的药理作用是通过BBR介导肠道菌群调控发挥的。也有证据表明BBR通过减少梭状芽孢杆菌直接改变肠道微生物区系，随后改变了肠道FXR信号[15]。同时有研究证实，BBR治疗增加了肠道中的Akkermansia细菌，从而改善了载脂蛋白E(ApoE)基因敲除小鼠高脂饮食引起的动脉粥样硬化[16]。研究亦发现口服Akkermansia通过改善主动脉和全身代谢性炎性反应，显著降低了高脂饮食诱导的动脉粥样硬化[17]。因此，调节肠道微生物群的组成可能是未来预防动脉粥样硬化的一种药理学方法，而BBR可能是调节肠道菌群的一种新型药物。

2 调节脂质代谢

脂质浸润是AS的发病机制之一。当含有胆固醇的低密度脂蛋白(LDL)在内膜中积聚并激活内皮细胞时，动脉粥样硬化过程启动。脂质可被认为是AS炎性反应过程的触发因素。临床和流行病学观察一致证明LDL-C浓度与动脉粥样硬化呈正相关[18]。研究表明，氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)是导致AS发生的重要因素，其在血管内膜下堆积，破坏血管内皮细胞，产生泡沫细胞，诱导血管壁发生慢性炎性反应，从而进一步促使AS的发生。Kong等[19]将68例高脂血症患者按治疗方法分为BBR组和安慰剂组，研究结果表明，BBR组与安慰剂组相比血浆总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平分别下降21.41%、26.40%、28.22%，BBR治疗前后差异有统计学意义(P=0.000)。BBR口服耐受性好，对肾功能无不良反应。此外，它可以改善肝功能。其降血脂机制与提高LDL受体表达作用有关。相关研究显示，BBR可以通过激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)来抑制肝细胞的脂质合成，从而降低血浆胆固醇。Wang等[20]通过小鼠动脉粥样硬化的解偶联实验发现，BBR可激活AMPK通路，增加LDL受体的表达，从而改善动脉粥样硬化小鼠的脂质代谢。也有研究表明，BBR可通过激活细胞外信号调节激酶(ERK)途径稳定LDL受体mRNA，从而增加肝细胞中LDL受体的表达[21]。还有研究表明，BBR通过原蛋白转化酶 (PCSK9)—LDL—受体通路促进LDL受体表达[22]。肝细胞内的PCSK9将细胞表面的LDL受体转向溶酶体降解，BBR抑制PCSK9的表达。而且,BBR加速肝细胞的退化核转录因子1α(HNF - 1α)蛋白介导PCSK9基因转录。此外，Shi等[13]研究结果表明，BBR可以通过调节脂代谢从而显著改善ApoE基因敲除小鼠中西方饮食诱导的动脉粥样硬化。也有研究发现，BBR治疗可明显降低 LDL-C、TC、TG及载脂蛋白的水平，减少脂质过氧化及增强超氧化物歧化酶(SOD)的活性。迄今为止报道的BBR调节脂质代谢的各种机制主要集中在影响肠道胆固醇吸收、LDL受体介导的LDL胆固醇清除和胆固醇分解代谢。这些机制是相互调节的，到目前为止，它们之间的关系和相互作用尚不清楚，这意味着观察到的效果可能是对多个过程起作用的结果。

3 抗炎作用

炎性反应在动脉粥样硬化的发病机制中起着至关重要的作用。促炎细胞因子主要由动脉粥样硬化斑块中的巨噬细胞分泌。如肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-6、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)在动脉粥样硬化的发生和加速中发挥重要作用。相关研究显示，BBR可以抑制巨噬细胞中TNF-α、MCP-1、IL-6的表达和分泌。另外，转录因子激活子蛋白-1(AP-1)可以调控IL-6和环氧化酶-2(COX-2) 等多种炎性因子的表达。还有研究显示，BBR能通过抑制AP-1的转录活性，从而抑制炎性因子的表达和AS的发生[23]。此外有研究发现，BBR抗动脉粥样硬化的活性也依赖于AMPK的激活。有研究显示在ox-LDL诱导的巨噬细胞中，BBR通过激活AMPK和增加巨噬细胞自噬来发挥抗炎作用[24]。BBR可以抑制炎性因子的表达，其机制包括3个部分:(1)BBR可以抑制中性粒细胞的表达趋势，阻止黏附分子的表达; (2)通过抑制AP-1调控炎性反应区前列腺素I2(PGI2)和血栓素A2(TXA2)的表达; (3)通过抑制PGI2和TXA2的组成，可以保持PGI2和TXA2的平衡[25-26]。此外，有研究证实，BBR可通过抑制NF-κB信号通路，从而降低TNF-α和白细胞介素-1β(IL-1β)的水平，发挥抗炎作用[27]。

4 抗氧化应激

LDL过氧化是AS发生的中心环节，ox-LDL促使黏附因子及多种炎性因子表达，诱导单核细胞进入动脉内膜并转化为巨噬细胞，诱导内皮细胞、平滑肌细胞增生、移行，促进血小板黏附、聚集及血栓形成，抑制一氧化氮(NO)的释放，从而启动及加速AS的发生。有研究显示，BBR治疗可以通过SIRT1信号通路来降低心脏超氧化物生成、gp91phox表达及丙二醛(MDA)的浓度，同时增加SOD的活性，发挥其抗氧化作用[28]。还有研究表明，BBR的抗氧化能力主要取决于其对Nrf2信号通路的影响，减少NADPH氧化酶2(NOX2)依赖的活性氧(ROS)生成和线粒体ROS的产生从而增强抗氧化防御系统，保护机体免受氧化损伤[29]。BBR不仅可以抑制与谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、SOD超活化相关的脂类氧化(TBARS)，也可以抑制NO的生成和DPPH的氧化，而且这些特性以浓度依赖的方式发挥作用。此外，研究发现高同型半胱氨酸血症(Hcy)具有氧化应激作用，其氧化会产生大量的中间物质，如生成的自由基及过氧化氢抑制NO的合成与释放，继而导致血管功能障碍，使血管内皮受损，从而引起AS。Li等[30]研究结果显示，Hcy小鼠经BBR处理后动脉粥样硬化斑块稳定性增加，主要是因为BBR通过激活PPARγ信号通路抑制氧化应激，从而改善内皮功能和增强动脉粥样硬化斑块的稳定性。而且，体外和体内同型半胱氨酸硫内酯(HTL)诱导的内皮功能障碍均被BBR逆转，而且呈剂量依赖性。

5 抑制血管平滑肌细胞增殖

血管平滑肌细胞(VSMC)是动脉粥样硬化斑块的主要成分，动脉中膜的VSMC迁入内膜，吞噬脂质形成肌源性泡沫细胞，增生迁移形成纤维帽，是形成动脉粥样硬化纤维斑块的重要环节。有研究发现BBR在G0和G1/M期阻断细胞周期，对VSMC具有抑制增殖作用。G1抑制的机制与细胞周期蛋白D1的减少有关。进一步的结果表明,BBR可以通过延迟或使部分Akt通路的激活来抑制血管紧张素Ⅱ(AngII)和肝素结合表皮生长因子(HB-EGF),并抑制VSMC增殖和迁移。然而，有研究表明，BBR通过失活ERK/Egr-1信号通路和降低下游靶点(Egr-1、c-Fos、cyclin D1和PDGF-A)的表达，阻断损伤诱导的VSMC再生长[31]。而且，Liang等[32]发现BBR通过激活AMPK/p53/p21(Cip1)信号来抑制血小板衍生生长因子(PDGF)诱导的VSMC生长，同时通过抑制Ras/Rac1/Cyclin D/Cdks来抑制PDGF刺激的迁移。这些观察结果为BBR的抗增殖和抗迁移特性提供了分子解释。此外，国内有研究发现，BBR抑制溶酶原诱导的VSMCs DNA合成和细胞增殖，抑制溶酶原刺激的VSMCs迁移。它还能抑制细胞外信号调节激酶(ERKs)的激活，降低转录因子AP-1的活性，以及溶解氧诱导的细胞内活性氧种类(ROS)的增加[33]。此外，有研究发现，BBR可通过激活AMPK信号通路降低ox-LDL诱导的炎性反应，间接抑制VSMC的增殖和迁移，而且BBR呈剂量和时间依赖性[34]。

6 下调内脂素的表达

内脂素(visfatin)是一种长度为52 kDa的促炎因子，具有潜在胰岛素样脂肪因子的作用，由浸润脂肪组织的巨噬细胞表达，并在炎性反应信号的作用下产生[35]。其可作为 AS形成、内皮功能紊乱、血管损伤的临床标志物[36]。近年来，visfatin已成为CVD患者诊断和风险分层最可靠、最具吸引力的生物标志物之一，被认为是颈动脉内膜增厚(IMT)的独立危险因素[37]。visfatin与代谢综合征呈正相关，此外还与炎性细胞因子有关,如IL-6和TNF-α,这些细胞因子促进炎性反应和动脉粥样硬化的进展[38]。另外有研究显示，visfatin可显著降低载脂蛋白E基因敲除小鼠动脉粥样硬化斑块的稳定性[39]。还有研究显示，在一定浓度范围内, 小檗碱以浓度和时间依赖性的方式促进离体脂肪细胞visfatin mRNA 及蛋白表达。

7 小结与展望

目前AS仍是心脑血管疾病发生发展的主要原因，预防AS的发生已成为当下热点。然而AS的形成是多因素相互作用的进行性疾病。因此，在动脉粥样硬化的研究中，应从多途径、多环节、多靶点深入研究。综上所述，BBR可能是通过调节肠道菌群、减少炎性反应、下调内脂素表达、调节血脂及抗氧化应激等发挥抗动脉粥样硬化作用。但目前对小檗碱药理作用的了解还不够全面与透彻，BBR的抗动脉粥样硬化研究仍处于实验阶段，尚未确定最佳剂量。因此，仍需要更深入的研究及实验来探讨小檗碱抗动脉粥样硬化的作用机制，以及应用BBR的临床安全性及有效性。