武雪揚(yáng)，崔德芝

1 山東中醫(yī)藥大學(xué)，濟(jì)南250013；2 山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院

糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，是由胰島β細(xì)胞功能失調(diào)及胰島素抵抗引起的胰島素分泌相對(duì)和（或）絕對(duì)不足，可以導(dǎo)致機(jī)體廣泛的神經(jīng)、血管病變。2019 年國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)（IDF）發(fā)布的最新數(shù)據(jù)（第9 版）顯示，2019 年全球20～79歲成年人中約有4.63 億罹患糖尿病，占全部人口的1/11，其中2 型糖尿病（T2DM）占糖尿病患者90%以上［1］。目前臨床上廣泛應(yīng)用的治療T2DM 的藥物主要有胰島素、胰島素類(lèi)似物和口服降糖藥［2］。由于長(zhǎng)期皮下注射帶來(lái)的不良反應(yīng)，以及現(xiàn)有口服藥物的潛在毒性和不良反應(yīng)（如體質(zhì)量增加、骨質(zhì)流失和心血管事件風(fēng)險(xiǎn)增加），研發(fā)有效、低毒的T2DM 治療藥物對(duì)于糖尿病的控制具有重要意義。黃連素又名鹽酸小檗堿，是中藥黃連的主要有效成分，是一種安全有效的天然產(chǎn)物，具有多重藥理作用。黃連素可以通過(guò)緩解胰島素抵抗、保護(hù)胰島β 細(xì)胞等來(lái)治療T2DM，其機(jī)制與調(diào)節(jié)血糖、改善血脂紊亂、抗氧化應(yīng)激、抗炎作用和調(diào)節(jié)腸道菌群的作用有關(guān)。黃連素口服生物利用度極低，腸道菌群可能成為其治療T2DM 的新靶點(diǎn)?，F(xiàn)就黃連素治療T2DM 的作用機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為T(mén)2DM 及其并發(fā)癥的治療提供新思路。

1 調(diào)節(jié)血糖

高血糖是T2DM 的最主要特征，也是導(dǎo)致T2DM患者廣泛血管、神經(jīng)病變的病理基礎(chǔ)。ZHANG 等［3］證實(shí)口服黃連素（1.0 g/d，3 個(gè)月）能有效、安全地改善糖尿病和血脂異?；颊叩难?、糖化血紅蛋白和血脂水平。黃連素調(diào)節(jié)血糖的作用與其促胰島素分泌、增加胰島素敏感性、促外周組織葡萄糖吸收利用、抑制葡萄糖產(chǎn)生有關(guān)。

1.1 促胰島素分泌 KO 等［4］發(fā)現(xiàn)，黃連素通過(guò)激活胰島素/類(lèi)胰島素生長(zhǎng)因子-1級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促進(jìn)Min6細(xì)胞的增殖以及葡萄糖刺激依賴(lài)性胰島素分泌。SHEN 等［5］發(fā)現(xiàn)黃連素可以通過(guò)調(diào)控胰島素基因Ins2 啟動(dòng)子，激活肝和肌肉中AMP 活化蛋白激酶（AMPK），促進(jìn)胰島β 細(xì)胞釋放胰島素。值得注意的是，黃連素促進(jìn)胰島素分泌尚存爭(zhēng)議。在CHEN等［6］研究中，黃連素沒(méi)有促進(jìn)胰島素分泌的作用。

1.2 增加胰島素敏感性 胰島素抵抗是周?chē)薪M織細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性降低導(dǎo)致葡萄糖攝取和利用障礙而產(chǎn)生的一系列臨床表現(xiàn)，是T2DM 的重要發(fā)病機(jī)制之一。KO 等［4］在 3T3-L1 脂肪細(xì)胞中觀察到黃連素有顯著的胰島素增敏活性，這與黃連素增強(qiáng)胰島素信號(hào)通路和胰島素受體底物-1（IRS-1）的磷酸化有關(guān)。CHEN等［6］研究表明，黃連素通過(guò)抑制3T3-L1 脂肪細(xì)胞中蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的活性，增加了胰島素受體（InsR）、IRS-1 和Akt 的磷酸化。黃連素通過(guò)激活蛋白激酶C（PKC）依賴(lài)性InsR啟動(dòng)子，來(lái)誘導(dǎo)InsR基因表達(dá)［7］。

1.3 促外周組織葡萄糖吸收利用 黃連素可以促進(jìn)外周組織對(duì)葡萄糖的吸收。CHEN等［6］研究表明，黃連素可以增加3T3-L1 脂肪細(xì)胞和L6 肌細(xì)胞的葡萄糖攝取能力，起到降血糖作用。血液中的葡萄糖主要由葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體（GLUTs）轉(zhuǎn)移進(jìn)入細(xì)胞。其中GLUT1 在所有組織中均有表達(dá)，GLUT4 主要表達(dá)于胰島素敏感的骨骼肌、脂肪細(xì)胞和心肌中。黃連素可以通過(guò)激活并增強(qiáng)GLUT1 的表達(dá)來(lái)增加3T3-L1脂肪細(xì)胞的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)活性，刺激細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取。視黃醇結(jié)合蛋白4（RBP4）是脂肪細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)其與胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)下GLUT4 的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，且與胰島素抵抗及T2DM有密切關(guān)系。黃連素可以通過(guò)降低血清RBP4 水平［8］，或激活 IRS-1-PI3K-Akt-GLUT-4 通路［4］，上調(diào)組織GLUT4表達(dá)，增加3T3-L1脂肪細(xì)胞葡萄糖攝取及對(duì)胰島素的敏感性。

黃連素還可以促進(jìn)外周組織對(duì)葡萄糖的消耗利用。AMPK 信號(hào)通路的激活與抑制合成代謝、促進(jìn)分解代謝有關(guān)。黃連素可以通過(guò)激活A(yù)MPK，上調(diào)線粒體解偶連蛋白2（UCP2），增加能量消耗，促進(jìn)葡萄糖分解代謝［5］。

1.4 抑制肝臟葡萄糖異生 肝臟在糖脂代謝中起重要作用，黃連素主要通過(guò)調(diào)節(jié)核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子來(lái)調(diào)節(jié)糖脂代謝。參與糖原和脂質(zhì)合成的轉(zhuǎn)錄因子有多種，包括FoxO1、SREBP1、ChREBP。XIA 等［9］證明黃連素可以通過(guò)下調(diào)上述三種轉(zhuǎn)錄因子以及葡萄糖異生基因PEPCK和G6Pase的表達(dá)，抑制糖原合成。此外，黃連素通過(guò)直接抑制肝臟糖異生來(lái)降低血糖。肝核因子-4α（HNF-4α）可以抑制糖異生，WANG等［10］研究表明黃連素通過(guò)增加HNF-4α mRNA 的表達(dá)，來(lái)抑制糖異生并降低血糖。

2 改善血脂紊亂

肥胖是一種慢性疾病，其特征是持續(xù)的低級(jí)別炎癥，并改變腸道蠕動(dòng)，影響機(jī)體代謝，引起胰島素抵抗，是T2DM 的重要致病因素［11］。黃連素的抗肥胖作用已在許多實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械玫阶C實(shí)，其在大鼠和人類(lèi)中都具有降甘油三酯（TG）、膽固醇和低密度脂蛋白水平，升高高密度脂蛋白、一氧化氮濃度作用以及中等的減肥效果［12］。在一項(xiàng)臨床研究中，肥胖受試者（白種人）口服500 mg 黃連素，每天3 次，持續(xù)12 周，平均每位受試者體質(zhì)量減輕5 磅，TG 降低23%，膽固醇降低12.2%［13］。

黃連素的降脂作用主要是通過(guò)激活肝臟的AMPK 依賴(lài)性 Raf-1 信號(hào)通路［14］，以及通過(guò)激活 Jun激酶（JNK）的方式［15］，來(lái)穩(wěn)定和上調(diào)低密度脂蛋白受體（LDLR）的表達(dá)。黃連素還可以干擾腸內(nèi)膽固醇的膠束化、抑制腸Caco-2細(xì)胞的膽固醇攝?。?6］。

3 降低炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)與胰島素抵抗以及胰島β細(xì)胞損傷密切相關(guān)。黃連素是改善炎癥，尤其是腸道相關(guān)炎癥性疾病最有效的天然產(chǎn)物之一［17］。黃連素的抗炎作用主要是通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄、保護(hù)腸道上皮屏障實(shí)現(xiàn)的［18］。

一方面，黃連素主要通過(guò)激活A(yù)MPK 以作用于其下游靶點(diǎn)，包括抑制核因子-κB（NF-κB）和雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號(hào)通路，激活紅系衍生的核因子2 相關(guān)因子（Nrf2）信號(hào)通路，減少促炎細(xì)胞因子的表達(dá)來(lái)抑制炎癥。JEONG等［19］研究表明黃連素可以通過(guò)活化巨噬細(xì)胞AMPK抑制促炎反應(yīng)。在肥胖小鼠的脂肪組織中，黃連素顯著下調(diào)多種促炎基因，如腫瘤壞死因子（TNF-α）、白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）、單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）、一氧化氮合酶（Inos）和環(huán)氧合酶-2（COX-2）的表達(dá)，抑制蛋白激酶MAPKs，如p38、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）和Jun 激酶（JNK）的磷酸化，降低巨噬細(xì)胞中活性氧（ROS）的水平。AMPK 抑制劑消除了黃連素的抗炎作用進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論。FAN 等［20］的研究顯示黃連素通過(guò)阻斷AMPK/mTOR 信號(hào)通路，降低了氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。JING 等［21］的研究顯示，大鼠結(jié)腸炎模型中Nrf2信號(hào)通路被病理性抑制，而黃連素可以逆轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)，提高Nrf2的表達(dá)以達(dá)到抗炎作用。

另一方面，黃連素可以逆轉(zhuǎn)內(nèi)毒素血癥導(dǎo)致小鼠腸閉鎖蛋白、緊密連接蛋白和肌動(dòng)蛋白表達(dá)水平病理性下降，保護(hù)腸道黏膜屏障，減少內(nèi)毒素入血［22-23］。體外研究表明，黃連素有改善促炎細(xì)胞因子誘導(dǎo)的腸上皮緊密連接損傷的能力［24］。

4 抗氧化應(yīng)激反應(yīng)

黃連素可以增強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng)且減輕氧化應(yīng)激，提高細(xì)胞活力同時(shí)減少細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和細(xì)胞凋亡［25］。其抗氧化功能可以起到保護(hù)胰島β細(xì)胞的作用。黃連素抗氧化應(yīng)激的作用，主要是通過(guò)激活A(yù)MPK，以作用于其下游靶點(diǎn)，包括激活SIRT1/FOXO 和 Nrf2 信號(hào)通路，阻斷 mTOR/S6K 和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）信號(hào)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)的；此外，激活A(yù)MPK 信號(hào)也可以直接減少活性氧的產(chǎn)生同時(shí)提高抗氧化酶的活性，起到抑制線粒體氧化應(yīng)激的作用［26］。

5 黃連素調(diào)節(jié)腸道菌群

腸道菌群被稱(chēng)為“第二基因組”，受多種因素的影響，處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，并與多種腸外疾病相關(guān)。YAZIGIZ 等［27］發(fā)現(xiàn)，將肥胖小鼠的腸道菌群移植到消瘦無(wú)菌小鼠腸道后，消瘦無(wú)菌小鼠的體質(zhì)量和血脂均升高，說(shuō)明腸道菌群和肥胖及機(jī)體代謝紊亂間存在關(guān)系。黃連素口服生物利用度極低（參考LIU等［28］為 0.36%，參 考 CHEN 等［29］為 0.68%）。 研究［30-32］表明，口服黃連素可以引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腸道菌群數(shù)量和結(jié)構(gòu)的變化，誘導(dǎo)腸道有害菌的細(xì)胞死亡，同時(shí)顯著增加有益菌，如雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌和阿克曼菌的組成，提示腸道菌群可能是黃連素發(fā)揮多藥理作用的靶點(diǎn)。黃連素通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群，影響其代謝產(chǎn)物，并發(fā)揮腸道菌群對(duì)微生物—腦—腸軸、內(nèi)毒素相關(guān)免疫炎癥反應(yīng)、腸內(nèi)激素和氧化應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用，最終起到治療T2DM的作用。

短鏈脂肪酸（SCFAs）作為微生物的代謝產(chǎn)物，主要包括乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽，影響腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定及糖脂代謝，反之，SCFAs的水平也受到共生腸道菌群比例的顯著影響［33］。SCFAs（尤其是丙酸鹽）可以刺激腸道L細(xì)胞，促進(jìn)腸內(nèi)激素［胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)肽（PYY）］的分泌［34］。SCFAs 也被證明是一種大腦的食欲調(diào)節(jié)劑，通過(guò)激活下丘腦弓狀核（ARC）神經(jīng)元，減少促食欲神經(jīng)肽agouti相關(guān)肽（AgRP）的表達(dá)，可以在注射后1～2 h導(dǎo)致急性食物攝入減少［35］。

SCFAs還可以通過(guò)抑制內(nèi)毒素相關(guān)炎癥和保護(hù)腸黏膜屏障，緩解胰島素抵抗。黃連素可以通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群增加腸道中SCFA 含量，增加腸道上皮閉鎖蛋白和ZO-1緊密連接蛋白的表達(dá)，下調(diào)內(nèi)毒素相關(guān)基因（TLR4 和 Myd88）和促炎基因（MCP-1、TNF-α、IL-1、IL-1β、IL-6 和IFN-γ 等）的表達(dá)［36］；維護(hù)腸道上皮細(xì)胞的完整性和杯狀細(xì)胞的分泌功能，增加固有層淋巴細(xì)胞（LPL）活性［37］；降低結(jié)腸PH 值，抑制有害菌生長(zhǎng)［38］，最終起到修復(fù)腸黏膜損傷，緩解炎癥反應(yīng)和胰島素抵抗的作用。

黃連素可以通過(guò)調(diào)節(jié)膽固醇代謝和膽汁酸（BAs）穩(wěn)態(tài)，發(fā)揮降脂作用，緩解胰島素抵抗。膽固醇7α-羥化酶（CYP7A1）是催化膽固醇在肝內(nèi)分集的限速酶，決定BAs 池大??；甾醇27-羥化酶（CYP27A1）和氧甾醇-7α-羥化酶（CYP7B1）含量與BAs 生產(chǎn)量成正相關(guān)。黃連素通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群，提高 CYP7A1、CYP27A1、CYP7B1 的表達(dá)與活性來(lái)增加BAs 生成。腸道菌群是膽汁鹽水解酶（BSH）的來(lái)源［39］。黃連素通過(guò)調(diào)節(jié)腸道微生物抑制了BSH活性，顯著增加了?；悄懰嵩谀c道中的含量，由此激活腸道法氏體X 受體（FXR）信號(hào)通路，起到顯著的降脂作用［40］。

6 總結(jié)與展望

糖尿病是一種需要長(zhǎng)期治療的慢性疾病，在治療過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)藥物耐藥、不良反應(yīng)和嚴(yán)重的伴隨癥狀。黃連素是一種安全有效的天然產(chǎn)物，可以作為糖尿病長(zhǎng)期治療和管理的潛在選擇。此外，考慮到代謝性疾病、心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病之間的密切聯(lián)系，黃連素有望應(yīng)用于糖尿病及其并發(fā)癥的預(yù)防和治療。黃連素口服生物利用度極低，腸道菌群是其多藥理作用的靶點(diǎn)，黃連素通過(guò)對(duì)病理?xiàng)l件下腸道菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)量的逆轉(zhuǎn)，發(fā)揮對(duì)T2DM 及其并發(fā)癥的治療作用。腸道菌群作為一個(gè)功能復(fù)雜的虛擬的內(nèi)分泌器官，其代謝作用對(duì)于體內(nèi)多種化合物均具有生產(chǎn)和調(diào)節(jié)的能力，并有影響遠(yuǎn)端器官和系統(tǒng)的功能。例如，碳水化合物的腸道代謝產(chǎn)物SCFAs對(duì)于宿主消化系統(tǒng)具有廣泛的調(diào)節(jié)作用。近年來(lái)提出的“微生物—腸—腦軸”概念，更提示腸道菌群通過(guò)激素、信號(hào)通路等途徑實(shí)現(xiàn)其與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的相互聯(lián)系。微生物—腸—腦軸功能復(fù)雜且作用廣泛，目前尚未完全清楚。研究腸道菌群，明確各菌群的特殊功能，尤其是腸道菌群代謝產(chǎn)物的多重藥理作用，不僅有助于開(kāi)發(fā)黃連素對(duì)T2DM 的治療潛力，更有助于為多系統(tǒng)疾病的治療提供新思路。