李慧玉，袁梽漪，王玉剛，雷帆，邢東明，謝偉東，李俊，杜力軍＊＊

（1.清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院藥物藥理實(shí)驗(yàn)室北京100084；2.重慶醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院重慶400016；3.清華大學(xué)藥學(xué)院北京100084；4.清華大學(xué)深圳研究生院生命與健康學(xué)部深圳518005；5.江西中醫(yī)藥大學(xué)創(chuàng)新藥物與高效節(jié)能降耗制藥設(shè)備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室南昌330006）

小檗堿抑菌作用的研究：調(diào)控腸道菌代謝的可能性及其意義＊

李慧玉1，袁梽漪2，王玉剛1，雷帆3，邢東明1，謝偉東4，李俊5，杜力軍1＊＊

（1.清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院藥物藥理實(shí)驗(yàn)室北京100084；2.重慶醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院重慶400016；3.清華大學(xué)藥學(xué)院北京100084；4.清華大學(xué)深圳研究生院生命與健康學(xué)部深圳518005；5.江西中醫(yī)藥大學(xué)創(chuàng)新藥物與高效節(jié)能降耗制藥設(shè)備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室南昌330006）

小檗堿（BBR）作為抗腸道感染的經(jīng)典藥已為人們所熟知，其抑制腸道菌的作用是其治療腸道感染作用的核心。隨著對(duì)腸道菌在腸道的生存變化及其相關(guān)代謝產(chǎn)物對(duì)全身生理病理功能所產(chǎn)生影響的不斷認(rèn)知，越來越多的文獻(xiàn)顯示BBR可能通過影響腸道菌從而對(duì)體內(nèi)糖脂代謝以及腦功能活動(dòng)產(chǎn)生影響。本文在此背景下對(duì)BBR抑菌作用的研究進(jìn)行分析綜述，并依據(jù)原核生物基因表達(dá)的特點(diǎn)對(duì)BBR可能作用的分子靶點(diǎn)進(jìn)行分析，以期有助于對(duì)BBR調(diào)控腸道菌機(jī)制的深入研究，從而更全面的認(rèn)識(shí)BBR的藥理作用。

小檗堿腸道微生物基因轉(zhuǎn)錄

小檗堿（Berberine，BBR）具有廣譜的抑菌作用，對(duì)多種耐藥菌有抑制作用[1]，還具有抗腹瀉、抗腫瘤、抗腦缺血、調(diào)節(jié)糖脂代謝、抗炎、調(diào)節(jié)體溫等作用[2-6]。目前所表現(xiàn)出來的BBR的諸如降血糖調(diào)血脂等新的作用均需要長(zhǎng)期口服給藥。如此，BBR對(duì)腸道菌的抑制作用對(duì)于全身的生理功能調(diào)節(jié)勢(shì)必產(chǎn)生影響。對(duì)于腸道菌及其代謝產(chǎn)物對(duì)全身生理病理功能的調(diào)控作用己越來越為人們所重視，而BBR的對(duì)腸道菌的抑制作用也由簡(jiǎn)單的抗菌抗感染擴(kuò)展到對(duì)其他諸如內(nèi)分泌代謝、腦功能及其神經(jīng)退行性疾病的影響。因此，深入分析認(rèn)知BBR的這種對(duì)腸道菌的抑制作用，具有重要的理論和臨床意義。

1 BBR的理化特性

BBR為黃色結(jié)晶，熔點(diǎn)為145℃，分子量[C20H18NO4]+為 336.37（PubChem CID:2535.https://pubchem.ncbi.nlm. nih.gov/compound/2353#section=Top）。BBR結(jié)構(gòu)中的氮原子位于分子結(jié)構(gòu)的中心，帶正電氮原子是其主要活性部位，以此為基本結(jié)構(gòu)的BBR類似物其活性除了有強(qiáng)弱之分外基本一致[7]。BBR的帶正電的分子結(jié)構(gòu)提示其易與帶負(fù)電的分子或離子結(jié)合，推測(cè)可能是形成其基本活性的位點(diǎn)[8]。

2 BBR的抑菌作用

2.1 抑菌

到目前為止，BBR抑菌作用尚未完全闡明。已有研究表明，BBR抑菌作用與其影響細(xì)菌的細(xì)胞壁、影響細(xì)菌代謝等有關(guān)。BBR的抑菌作用與其促使細(xì)胞壁鈣離子通透性增強(qiáng)有關(guān)，BBR可以引起細(xì)胞內(nèi)鈣流失，由此增加細(xì)菌細(xì)胞的通透性，影響細(xì)菌的生長(zhǎng)[9]。此外，BBR能夠與細(xì)菌體內(nèi)的磷酸吡哆醛競(jìng)爭(zhēng)酪氨酸脫羧酶、色氨酸酶進(jìn)而產(chǎn)生抑菌作用；可以抑制細(xì)菌糖代謝及其主要的產(chǎn)物丙酮酸的氧化，同時(shí)影響細(xì)菌對(duì)維生素B6和煙酰胺的利用，使細(xì)菌生長(zhǎng)受到抑制[10]；通過抑制細(xì)菌體內(nèi)一些基本物質(zhì)的合成，影響細(xì)菌增殖[11]。此外，BBR可以直接與細(xì)胞分裂蛋白FtsZ相互作用，干擾FtsZ的組裝，抑制細(xì)菌的細(xì)胞分裂[12,13]。以上結(jié)果都是從蛋白表達(dá)的角度來認(rèn)識(shí)BBR的抑菌作用。由于BBR口服后不易被吸收，從而在胃腸道可以保持較高的藥物濃度，為抑制腸道菌提供了必要的條件[14]。

2.2 BBR抑菌的構(gòu)效關(guān)系

化學(xué)類抗菌藥喹諾酮類藥物通過作用于細(xì)胞的DNA回旋酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶和細(xì)胞壁多糖肽等產(chǎn)生抑菌作用[15]。通過相關(guān)軟件進(jìn)行分子擬合發(fā)現(xiàn)BBR與喹諾酮類藥物的立體結(jié)構(gòu)具有高度相似性[16]，提示BBR可能存在與喹諾酮類藥物類似的抑菌機(jī)制。通過合成一系列的原BBR類化合物并進(jìn)行的相關(guān)篩選實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，BBR芳環(huán)碳原子上的季銨結(jié)構(gòu)以及2、3位的二甲氧基，8、13位烷基鏈長(zhǎng)度，9位上的烷氧基鏈長(zhǎng)度對(duì)BBR的抗菌活性都有一定的影響[17-19]。

2.3 小分子與DNA的相互作用

藥物分子與核酸結(jié)合的部分包括有核酸的堿基、磷酸骨架和戊糖環(huán)。核酸的堿基、聚合的磷酸骨架以及由兩條核苷酸鏈形成的大、小溝都可能成為藥物識(shí)別的位點(diǎn)。一般來說，藥物小分子與核酸結(jié)合的方式可能有非共價(jià)、共價(jià)結(jié)合和剪切作用等三種形式[20,21]。

非共價(jià)結(jié)合。非共價(jià)結(jié)合主要有以下三種模式[22]：（1）以靜電形式結(jié)合（Electrostatic binding）：一般認(rèn)為由于電傾向性而在表面進(jìn)行接合的藥物分子作用于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面；（2）以溝槽形式結(jié)合（Groove binding）：指藥物分子與DNA雙鏈形成的大溝或小溝的堿基對(duì)外向邊緣作用；（3）以插入形式結(jié)合（Interca?lative binding）：指藥物分子直接插入到DNA雙螺旋溝中，并且與DNA堿基發(fā)生作用。藥物分子與DNA相互作用的方式與它們之間的分子結(jié)構(gòu)與構(gòu)象、電子云分布密切相關(guān)[23]。此外，小分子與DNA結(jié)合還有疏水作用、氫鍵作用和范德華力等弱結(jié)合形式。

共價(jià)結(jié)合。一般而言，親核和親電小分子傾向于與DNA共價(jià)結(jié)合[24]。

剪切作用。剪切作用指藥物分子可以特異性地與DNA結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，且能夠使DNA斷裂的一種作用[25-27]。通過多種光譜實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)，BBR可以通過插入方式與DNA雙鏈結(jié)合，但是其是否具有剪切作用尚不清楚，需要更多的實(shí)驗(yàn)證實(shí)[28]。

2.4 BBR與DNA鍵合模型的探討

BBR的熒光發(fā)射光譜主要來自其分子結(jié)構(gòu)中異喹啉部分的兩個(gè)帶，分別標(biāo)記為1La和1Lb帶[29]。1Lb發(fā)射帶的強(qiáng)度隨著DNA加入的濃度增高而顯著增強(qiáng)。在疏水環(huán)境中BBR的發(fā)射光譜中1Lb帶的熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，同時(shí)1La帶的發(fā)射強(qiáng)度也有一定程度的增加。推測(cè)BBR可能是通過其異喹啉結(jié)構(gòu)插入到DNA雙螺旋的小溝溝槽中與DNA發(fā)生相互作用。理論上BBR結(jié)構(gòu)中的N原子所帶的正電荷與DNA磷酸基團(tuán)的負(fù)電荷存在一定的靜電相互作用，但是從我們所觀察的BBR與單鏈dAMP的核磁共振二維譜結(jié)果來看，BBR與DNA磷酸基團(tuán)并無明顯作用[30]。提示DNA雙鏈形成的互補(bǔ)堿基是其與BBR的直接相互作用的主要影響因素，尤其與AT互補(bǔ)堿基結(jié)合時(shí)所缺少的一個(gè)氫鍵是BBR含正電結(jié)構(gòu)的插入位點(diǎn)，這也是為什么BBR與AT互補(bǔ)堿基鏈親和力強(qiáng)于GC互補(bǔ)堿基鏈的主要原因[31]。

此外，DNA對(duì)BBR的熒光有一定的加強(qiáng)作用。BBR能夠產(chǎn)生較弱的熒光，但是當(dāng)其與DNA結(jié)合后，其熒光強(qiáng)度大大增加，并且BBR和DNA之間互相作用后的發(fā)光具有濃度依賴性[32]。提示BBR是由DNA控制的發(fā)光開關(guān)，在有DNA存在時(shí)發(fā)光增強(qiáng)，無DNA時(shí)熒光變?nèi)?，顯示了較好的熒光增強(qiáng)性能。

3 原核生物啟動(dòng)子序列特征及RNA聚合酶

啟動(dòng)子（Promoter）是指一段存在于基因轉(zhuǎn)錄起始區(qū)特定的DNA序列。它可以通過與RNA聚合酶結(jié)合并在相關(guān)蛋白因子的復(fù)合作用下起動(dòng)該基因的轉(zhuǎn)錄[33]。原核生物類啟動(dòng)子大多是RNA聚合酶可以直接識(shí)別的DNA序列，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。細(xì)菌的啟動(dòng)子大多屬于此類[34,35]。真核生物的啟動(dòng)子較為復(fù)雜，多是需要多種蛋白質(zhì)作為輔助因子，與RNA聚合酶共同完成基因的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)。己知BBR對(duì)哺乳類基因的啟動(dòng)子TATA-box具有特異性作用，并為其作用的重要靶點(diǎn)之一[31,36]。如此，原核類病原菌生物啟動(dòng)子應(yīng)該也是BBR潛在作用靶點(diǎn)。

原核生物RNA聚合酶由5個(gè)蛋白亞基組成，其中α亞基主要與啟動(dòng)子的UP元件結(jié)合，增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄起始[37]，而б亞基決定著特異性識(shí)別DNA序列。大腸桿菌的RNA聚合酶含有7種б亞基，其中б70參與了絕大多數(shù)基因的起動(dòng)轉(zhuǎn)錄。原核生物的RNA聚合酶與啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄區(qū)基因序列結(jié)合的α亞基主要結(jié)合于轉(zhuǎn)錄區(qū)的UP元件（UP element），該元件富含TA堿基。б亞基原則主要結(jié)合于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（TSS，transcription start site）的-10區(qū)序列和-35區(qū)序列。-10區(qū)序列含有典型的TATA序列，而-35區(qū)序列也含有TA堿基。己知BBR主要對(duì)TA堿基結(jié)合有偏好性，因此這些序列可能是BBR抑制基因轉(zhuǎn)錄的主要作用靶點(diǎn)。大腸桿菌啟動(dòng)子的保守序列有：“-10區(qū)序列”、“-35區(qū)序列”以及“-10到-35區(qū)間序列”[38]。幾乎大腸桿菌所有的啟動(dòng)子都存在有一個(gè)含6個(gè)堿基（bp）的保守區(qū)域，因其中心通?？拷?10 bp處，而稱為-10區(qū)序列。其序列構(gòu)成TATAAT，其詳細(xì)形式為：T80A95T45A60A60T96（下標(biāo)數(shù)字表示堿基出現(xiàn)頻率的百分?jǐn)?shù)）。故-10區(qū)序列中最開始的高度保守的TA和最后一個(gè)幾乎完全保守的T是最重要的堿基。另一個(gè)比較保守的6 bp區(qū)域位于-35 bp處，稱為“-35區(qū)序列”，大多具有TTGACA（T82T84G78A65C54A45）的相同序列。另外，在-10和-35區(qū)的間隔序列直接影響了RNA聚合酶的空間結(jié)合幾何擬合度。一般來說，大多數(shù)的大腸桿菌啟動(dòng)子-10到-35區(qū)之間序列為16-18 bp。其距離的大小對(duì)適應(yīng)RNA聚合酶的幾何構(gòu)象有一定影響，這種幾何構(gòu)象對(duì)BBR與這些序列結(jié)合、進(jìn)而阻滯RNA聚合酶結(jié)合并抑制基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)將產(chǎn)生何種影響尚不清楚，有待于進(jìn)一步研究[39,40]?？傊私馍鲜鲈松锏幕蜣D(zhuǎn)錄啟動(dòng)子區(qū)的分子特征，將有助于深入認(rèn)識(shí)和探討B(tài)BR的抑菌作用的分子機(jī)制。原核生物啟動(dòng)子區(qū)相關(guān)元件及序列特征綜合示意圖參見圖1。

4 BBR對(duì)腸道菌群作用的臨床意義

近年來腸道菌對(duì)機(jī)體生理功能的影響逐漸為人們所重視，并得到一定的揭示[41]。長(zhǎng)期以來BBR作為抗胃腸感染藥而被用于治療腸道疾病，又BBR口服吸收較差，因此BBR對(duì)腸道菌的影響進(jìn)而由此對(duì)全身生理及其病理生理功能的影響具有重要的研究?jī)r(jià)值?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，其對(duì)腸道菌的影響不僅僅局限于腸道感染性疾病，還有可能通過腸道菌的抑制還影響全身。尤其是對(duì)于那些與飲食有關(guān)的代謝紊亂性疾病，例如高血糖高血脂癥，進(jìn)而影響肥胖[42-46]。

研究發(fā)現(xiàn)腸道菌可以影響機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)及其生長(zhǎng)發(fā)育[47，48]，還可以影響大腦功能，影響一些神經(jīng)遞質(zhì)，尤其是神經(jīng)肽類遞質(zhì)的生成和釋放，進(jìn)而影響到腦功能[49,50]，因此也有人提出微生物-腸-腦軸（microbiotagut-brain axis）的模式[51]。鑒于BBR對(duì)腸道菌的抑制作用、并由此而對(duì)其調(diào)控腦功能的作用是未來研究的重要方向[52]。腸道菌對(duì)機(jī)體功能的影響一方面通過影響一些代謝產(chǎn)物，并通過這些代謝產(chǎn)物的吸收進(jìn)入體內(nèi)，而對(duì)機(jī)體功能產(chǎn)生影響；另一方面，腸道菌及其代謝產(chǎn)物本身直接作用于腸粘膜相關(guān)受體，由此進(jìn)行信號(hào)遞呈傳導(dǎo)，進(jìn)而影響全身功能。BBR對(duì)腸道菌的調(diào)控作用可以從這兩個(gè)方面影響全身功能，BBR也可以直接作用于腸粘膜相應(yīng)受體而產(chǎn)生直接的調(diào)控作用。

所有這些都是建立在BBR長(zhǎng)期口服給藥的前提下的。對(duì)于急性給藥，例如一些急性腸道感染，這些作用的可能性影響較小。而對(duì)于目前所提及的針對(duì)糖尿病，高血脂癥，以及未來重點(diǎn)關(guān)注的抗神經(jīng)退行性疾病等，都需要長(zhǎng)期給藥。因此，探討B(tài)BR對(duì)腸道菌的影響進(jìn)而是否對(duì)全身功能進(jìn)行調(diào)控，以及調(diào)控的機(jī)制等，有著重要的臨床意義[53]。

圖1 RNA聚合酶α亞基和б亞基與原核生物啟動(dòng)子保守序列相互作用模式示意圖?！?1”表示基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)

5 小結(jié)

綜上，BBR對(duì)腸道菌的抑制作用不僅僅是著眼于治療腸道感染，更應(yīng)該置于通過影響腸道菌生長(zhǎng)及其代謝產(chǎn)物、進(jìn)而影響整體生理病理功能角度考慮。盡管己有一些相關(guān)文章發(fā)表，但由于腸道菌環(huán)境的復(fù)雜性，BBR抑菌作用的病理生理意義有待于更多的工作研究，尤其是對(duì)于那些需要長(zhǎng)期服藥的疾病。由于原核生物中的相關(guān)基因啟動(dòng)子區(qū)也存在TATA序列，BBR的這種在真核生物中結(jié)合TATA序列進(jìn)而影響相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的作用特性值得借鑒和考慮。由于BBR口服生物利用度較低，且主要集中在腸道，因此BBR對(duì)腸道微生物影響的人體的生長(zhǎng)發(fā)育、代謝、衰老等生理學(xué)病理學(xué)意義還需更深入全面的研究，此具有挑戰(zhàn)性。

1Zhou X,Yang C,Li Y,et al.Potential of berberine to enhance antimicro?bial activity of commonly used antibiotics for dairy cow mastitis caused by multiple drug-resistant Staphylococcus epidermidis infection.Genet?ics Mol Res,2015,14(3):9683-9692.

2Shirwaikar A,Rajendran K,Punitha I S,et al.In vitro antioxidant stud?ies on the benzyl tetra isoquinoline alkaloid berberine.Biol Pharm Bull, 2006,29(9):1906-1910.

3張明發(fā),沈雅琴.非處方藥BBR抗腹瀉作用的再評(píng)價(jià).中國(guó)醫(yī)院用藥評(píng)價(jià)與分析,2003,3:148-153.

4Hu J,Chai Y S,Wang Y G,et al.PI3K p55γpromoter activity enhance?ment is involved in the anti-apoptotic effect of berberine against cere?bral ischemia–reperfusion.Eur J Pharmacol,2012,674:132-142.

5Chai Y S,Yuan Z Y,Lei F,et al.Inhibition of retinoblastoma mRNA degradation through poly(A)involved in the neuroprotective effect of berberine against cerebral ischemia.PLoS One,2014,9(3):e90850.

6Jiang J F,Wang Y G,Hu J,et al.Novel effect of berberine on thermoreg?ulation in mice model induced by hot and cold environmental stimula?tion.PLoS One,2013,8(1):e54234.

7Pang Y,Hu J,Chai Y,et al.Comparison of berberine and its five ana?logues on cell viability and COX2 expression during glucoseoxygen de?privation and reperfusion in PC12 cells.J Chin Pharm Sci,2014,23(9): 617-625.

8Kang KI,Hiroaki N,Dong-Ung L,et al.Structure-activity relationships of protoberberines having antimicrobial activity.Planta Med,2007,64: 748-751.

9華國(guó)強(qiáng).BBR抑菌特點(diǎn)及抑菌機(jī)制的初步研究.濟(jì)南:山東大學(xué)碩士學(xué)位論文,2005.

10張茜,樸香淑.BBR抑菌作用研究進(jìn)展.中國(guó)畜牧雜志,2010,46(3): 58-61.

11?？?高維智.黃連素的藥理和臨床應(yīng)用.中原醫(yī)刊,1995,2:47-48.

12 Domadia P N,Bhunia A,Sivaraman J,et al.Berberine targets assembly of Escherichia coli cell division protein FtsZ.Biochemistry,2008,47 (10):3225-3234.

13 Boberek J M,Stach J,Good L.Genetic evidence for inhibition of bacteri?al division protein FtsZ by berberine.PLoS One,2010,5(10):e13745.

14朱志勇.BBR在人及大鼠體內(nèi)代謝產(chǎn)物的研究.沈陽:沈陽藥科大學(xué)碩士學(xué)位論文,2002.

15李宵寧,柴蕓.國(guó)外醫(yī)藥抗生素分冊(cè),2015,36(3):91-102.

16鄭洪艷.原BBR類生物堿作用差異的機(jī)理研究.天津:天津醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文,2004.

17 Nanba K I,Miyoko K,Makiko S,et al.Antimicrobial activity of some 13-alkyl substituted protoberberinium salts.Planta Med,2007,63: 196-198.

18 Iwasa K,Nanba H,Lee D U,et al.Structure-activity relationships of protoberberines having antimicrobial activity.Planta Med,1998,64(8): 748-751.

19 Iwasa K,Lee D U,Kang S I,et al.Antimicrobial activity of 8-alkyland 8-phenyl-substituted berberines and their 12-bromo derivatives.J Nat Prod,1998,61(9):1150-1153.

20劉科輝,錢小紅.抗癌藥物和DNA鏈之間相互作用的電化學(xué)研究方法.國(guó)外醫(yī)學(xué).藥學(xué)分冊(cè),2005,5:311-314.

21王薇,王升富.抗癌藥物與DNA作用的電化學(xué)研究進(jìn)展.化學(xué)通報(bào), 2003,5:317-322.

22 Asuncion C,Emma H.DNA binding studies and site selective fluores?cence sensitization of an anthryl probe.J Am Chem Soc,2002,115(19): 8547-8553.

23 Ci Y,Zheng Y,Tie J,et al.Chemiluminescence investigation of the in?teraction of metalloporphyrins with nucleic acids.Anal Chim Acta, 1993,282(3):695-701.

24 Li F,Chen W,Tang C,et al.Recent development of interaction of transi?tion metal complexes with DNA based on biosensor and its applications. Talanta,2008,77(1):1-8.

25胡勁波,李啟隆.博萊霉素在Ni/GC離子注入修飾電極上的電化學(xué)行為及其應(yīng)用.藥學(xué)學(xué)報(bào),2000,2:50-52.

26董潤(rùn)安,邱勇,宋心琦.卟啉類化合物對(duì)生物分子的光敏化氧化.化學(xué)進(jìn)展,1998,1:47-56.

27于婷婷,何平,梁艷,等.有機(jī)藥物分子與DNA相互作用的研究進(jìn)展.化學(xué)研究與應(yīng)用,2009,21(7):937-944.

28賀吉香,江崇球,高明霞.鹽酸BBR與脫氧核糖核酸相互作用的研究.光譜學(xué)與光譜分析,2003,(4):755-758.

29鄭秀榮.DNA分子熒光探針的研究.西安:西北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007.

30 Yuan Z,Lu X,Lei F,et al.Berberine inhibits mRNA degradation by pro?moting the interaction between the poly A tail and its binding protein PABP.J Chin Pharm Sci,2017,26(1):53-62.

31 Wang Y,Kheir M,Chai Y,et al.Comprehensive study in the inhibitory effect of berberine on gene transcription,including TATA box.PLoS ONE,2011,6(8):e23495.

32趙長(zhǎng)春,于俊生,章杰兵.藥物與DNA的相互作用研究Ⅰ.BBR作為DNA的發(fā)光開關(guān)及pH的影響.無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),1997,3:89-93.

33 Weiss A,Shaw L N.Small things considered:The small accessory sub?units of RNA polymerase in Gram-positive bacteria.FEMS Microbiol Rev,2015,39(4):541-554.

34 Grainger D C,Lee D J,Busby S J.Direct methods for studying transcrip?tion regulatory proteins and RNA polymerase in bacteria.Curr Opin Mi?crobiol,2009,12(5):531-535.

35杜耀華,王正志.原核啟動(dòng)子識(shí)別研究進(jìn)展.生物技術(shù),2005,15(5): 80-83.

36 Yuan Z,Lu X,Lei F,et al.TATA boxes in gene transcription and poly (A)tails in mRNA stability:New perspective on the effects of berberine. Sci Rep,2015,5:18326.

37 Braun F,Marhuenda F B,Morin A,et al.Similarity and divergence be?tween the RNA polymerase α subunits from hyperthermophilic Thermo?toga maritima and mesophilic Escherichia coli bacteria.Gene,2006, 380(2):120-126.

38 Fenton M,Lee S,Gralla J.Escherichia coli promoter opening and?10 recognition:mutational analysis ofσ70.EMBO J,2000,19(5):1130-1137.

39 Ross W,Aiyar S,Salomon J,et al.Escherichia coli promoters with UP el?ements of different strengths:modular structure of bacterial promoters.J Bacteriol,1998,180(20):5375-5383.

40 Merrick M J.In a class of its own:the RNA polymerase sigma factor б54(бN).Mol Microbiol,1993,10(5):903-909.

41 Villanueva-Millán M,Pérez-Matute P,Oteo J.Gut microbiota:a key player in health and disease.A review focused on obesity.J Physiol Bio?chem,2015,71(3):509-525.

42 Caesar R,Fa K,B?ckhed F.Effects of gut microbiota on obesity and ath? erosclerosis via modulation of inflammation and lipid metabolism:Re?view.J Inter Med,2010,268(4):320-328.

43 Xie W,Gu D,Li J,et al.Effects and action mechanisms of berberine and rhizoma coptidis on gut microbes and obesity in high-fat diet-fed C57BL/6J mice.PLoS One,2011,6(9):e24520.

44 Zhang X,Zhao Y,Xu J,et al.Modulation of gut microbiota by berberine and metformin during the treatment of high-fat diet-induced obesity in rats.Sci Rep,2015,5:e14405.

45 Zhang X,Zhao Y,Zhang M,et al.Structural changes of gut microbiota during berberine-mediated prevention of obesity and insulin resistance in high-fat diet-fed rats.PLoS One,2012,7(8):e42529.

46 Han J,Lin H,Huang W.Modulating gut microbiota as an anti-diabetic mechanism of berberine.Med Sci Monit,2011,17(7):RA164-RA167.

47 Rutayisire E,Huang K,Liu Y,et al.The mode of delivery affects the di?versity and colonization pattern of the gut microbiota during the first year of infants'life:A systematic review.BMC Gastroenterol,2016,16 (1):e86.

48 Gao J,Wu H,Liu J.Importance of gut microbiota in health and diseases of new born infants.Exp Ther Med,2016,12(1):28-32.

49 McKay K,Kowalec K,Brinkman F,et al.From bugs to brains:The micro?biome in neurological health.Multiple Sclerosis Related Disorders,2017, 12:1-3.

50 Dinan T,Cryan J.Gut instincts:microbiota as a key regulator of brain development,ageing and neurodegeneration.J Physiol,2017,595(2): 489-503.

51 Sandhu K,Sherwin E,Schellekens H,et al.Feeding the microbiota-gutbrain axis:diet,microbiome,and neuropsychiatry.Translational Res, 2017,179:223-244.

52 Sun H,Wang N,Cang Z,et al.Modulation of microbiota-gut-brain axis by berberine resulting in improved metabolic status in high-fat diet-fed rats.Obesity Facts,2017,9(6):365-378.

53袁梽漪,王玉剛,柴玉爽,等.小檗堿作用靶點(diǎn)及其吸收特點(diǎn)---老藥如何新用.中國(guó)中藥雜志,2016,41(12):2362-2370.

Berberine Effect ofAnti-microbiota--Possibility and Clinical Significance on Gut Microbiota and Metabolism:AReview

Li Huiyu1,Yuan Zhiyi2,Wang Yugang1,Lei Fan3,Xing Dongming1,Xie Weidong4,Li Jun5,Du Lijun1
(1.Laboratory of Molecular Pharmacology and Pharmaceutical Sciences,School of Life Sciences,Tsinghua University, Beijing 100084,China;2.College of Pharmacy,Chongqing Medical University,Chongqing 400016,China;3.School of Pharmaceutical Sciences,Tsinghua University,Beijing 100084,China;4.Division of Life Science&Health,Graduate School at Shenzhen,Tsinghua University,Shenzhen 518005,China;5.State Key Laboratory of Innovative Drugs and Efficient Energy-saving Pharmaceutical Equipment,Jiangxi University of Chinese Medicine,Nancang 330006,China)

Berberine(BBR)is known as a classic drug for intestinal infection treatment.BBR inhibits intestinal bacteria,which is the core of its role in the treatment of intestinal infection.With the survival of local intestinal bacteria and its related metabolites on the physiological and pathological functions of the body continue to recognize the impact of it, more and more literatures have presented the effect of BBR through the impact of intestinal bacteria on the body glycollipid metabolism,even brain function.This allows us to re-understand the pathophysiology of BBR in inhibiting gut microbiome.In this paper,the antibacterial activity of BBR was reviewed and analyzed.The possible molecular target of BBR was analyzed according to the characteristics of prokaryotes gene expression,which was helpful to the in-depth study of BBR on intestinal bacteria.Thus,a more comprehensive understanding of the pharmacological effects of BBR is given.

Berberine,gut,microbiota,gene transcription

10.11842/wst.2017.04.009

R285

A

（責(zé)任編輯：郭嫦娥，責(zé)任譯審：王晶）

2017-02-27

修回日期：2017-04-02

＊國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)90713043）：基于BBR神經(jīng)元保護(hù)作用探討其PI3-K/AKT作用的始動(dòng)位點(diǎn)及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，負(fù)責(zé)人：杜力軍；國(guó)家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：81374006）：基于BBR作為DNA插入子探討其對(duì)正常與缺血再灌神經(jīng)元基因轉(zhuǎn)錄作用差異的機(jī)制，負(fù)責(zé)人：邢東明。

＊＊通訊作者：杜力軍，本刊編委，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：藥理學(xué)。