小檗堿對臟器缺血再灌注損傷保護研究進展

盛明薇，杜洪印

綜述

小檗堿對臟器缺血再灌注損傷保護研究進展

盛明薇，杜洪印

小檗堿是從黃連或黃柏皮中提煉出來的一種異喹啉生物堿，具有廣泛的藥理作用。最近發(fā)現(xiàn)小檗堿可以通過多種途徑對缺血再灌注臟器產(chǎn)生保護作用，其機制涉及到抗炎反應(yīng)、抗氧化應(yīng)激、抗凋亡作用等。本文將小檗堿保護臟器缺血再灌注損傷的相關(guān)機制進行綜述。

小檗堿；缺血再灌注；藥代動力學(xué)；作用機制

小檗堿是從黃連或黃柏皮中提煉出來的一種異喹啉生物堿，早期多用于治療腸道細菌感染性疾病?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究證實，小檗堿具有降血糖、抗腫瘤、抗血小板聚集等作用。最新的研究表明，小檗堿可以通過多種途徑對缺血再灌注損傷(ischemia reperfusion injury，IRI)臟器產(chǎn)生保護作用，其機制涉及到抗炎反應(yīng)、抗氧化應(yīng)激、抗凋亡等。作為一種結(jié)構(gòu)明確、藥理作用確實可靠的中藥單體，小檗堿很有可能為器官IRI提供一種多靶點的治療方法。

1 理化性質(zhì)和藥代動力學(xué)特點

小檗堿是一種常見的異喹啉生物堿，為黃色針狀結(jié)晶體，分子式為C20H18NO4，能溶于水，難溶于乙醚及氯仿。傳統(tǒng)觀念認為，小檗堿口服吸收差。近年來研究發(fā)現(xiàn)[1]，利用超微粉碎技術(shù)可以使小檗堿的藥物血漿峰濃度提高61.59%，藥時曲線下面積提高46.00%。聯(lián)合用藥也可以增加小檗堿的吸收率。Zhang等[2]證實，相比于給予小檗堿單體，小檗堿、黃芩苷和梔子的復(fù)方制劑可以明顯提高其在腸道的吸收。

小檗堿在機體內(nèi)的分布廣泛。焉巧娜等[3]經(jīng)大鼠腹腔給予小檗堿后0.25 h，各組織的藥物濃度分布順序為胃＞大腸＞小腸＞肺＞腎＞胰＞肝＞心＞睪丸/子宮。相比于服用小檗堿單體，服用黃連粉后小檗堿在各個組織的濃度有明顯提升。說明黃連粉中的其他成分對小檗堿的吸收和生物學(xué)分布方面有一定的協(xié)同作用。

肝臟是小檗堿代謝的主要器官。在肝微粒體酶催化下，小檗堿脫去二氧亞甲基或甲基，在葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶和硫酸轉(zhuǎn)移酶催化下生成最終代謝產(chǎn)物[4]。小檗堿排泄主要經(jīng)尿和膽汁?？诜o藥后原形經(jīng)尿排出量僅為總量的0.013%，提示在人體小檗堿口服吸收困難。關(guān)于小檗堿在人體內(nèi)的代謝情況目前尚無詳細報道。

2 冠狀動脈左旋支阻塞模型

在冠狀動脈左旋支阻塞模型[5]中，提前1周給予小檗堿灌胃，將冠狀動脈左旋支結(jié)扎30 min，進行再灌注6 h，可升高Sprague-Dawley大鼠缺血再灌注后心室收縮壓和左室壓力變化速率，降低左室舒張末壓，抑制血清乳酸脫氫酶和肌酸激酶同功酶活性，減小心肌梗死范圍。

關(guān)于小檗堿對心肌的保護作用，國內(nèi)外學(xué)者的研究認為，抑制活性氧（reactive oxygen species，ROS）的過度產(chǎn)生是重要機制之一。于丁等[6]發(fā)現(xiàn)，小檗堿抑制缺氧時兒茶酚胺釋放過多造成的心肌耗氧量增加。Qi等[7]報道，小檗堿衍生物可以減低受磷蛋白(phospholamban，PLB)的水平，促進細胞內(nèi)鈣離子外流，從而抑制細胞內(nèi)鈣超載所致的細胞凋亡。還有人發(fā)現(xiàn)，小檗堿對Ca2+的調(diào)節(jié)具有雙向性，即小劑量的小檗堿可通過增加心肌細胞環(huán)磷酸腺苷濃度來增加鈣離子內(nèi)流，增強心肌收縮性。大劑量的小檗堿則會減低Ca2+內(nèi)流，減弱心肌收縮力，改善心臟舒張功能。此外，小檗堿對主動脈血管平滑肌細胞內(nèi)Ca2+通道也有拮抗作用，這可以很好地降低主動脈收縮性，并最終達到心肌舒張功能保護[8]。除此之外，Wang等[9]通過全細胞膜片鉗技術(shù)和心電圖觀察到，小檗堿（100 mg·kg-1）可以很好地緩解大鼠心肌缺血所致心律紊亂，使延長的QTc間期由（214±6）ms縮短至（189±5）ms。

3 腦IRI模型

小檗堿在腦IRI模型[10]中可以減小腦梗死面積。采用大腦中動脈阻斷2 h建立大腦局灶缺血再灌注模型，分別在阻斷前15 min和阻斷后2 h經(jīng)腹腔給予小檗堿（30 mg·kg-1），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小檗堿可使腦梗死面積從25%降至17%。也有研究證實[11]，小檗堿能明顯減輕腦IRI所造成的行為障礙，提高大鼠不完全性腦缺血后海馬及皮質(zhì)神經(jīng)元超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力，降低丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平，通過減少ROS來保護缺血腦組織。

大量證據(jù)表明，炎癥反應(yīng)是造成腦IRI的主要原因。這一過程主要由細胞間黏附分子和其配體介導(dǎo)，與之密切相關(guān)的黏附分子有選擇素家族和免疫球蛋白超家族兩種，其中又以P-選擇素和細胞間黏附分子-1(intercellular adhesion modecule-1,ICAM-1)最為重要。研究發(fā)現(xiàn)[12]，在大鼠IRI模型中，ICAM-1陽性細胞百分率從65%降至35%，P-選擇素從平均60%降至30%，表明小檗堿能夠顯著降低與IRI相關(guān)ICAM-1和P-選擇素表達，從而抑制炎癥反應(yīng)。Yoo等[13]通過建立腦IRI的沙鼠模型發(fā)現(xiàn)，小檗堿的抗炎效應(yīng)與細胞環(huán)氧化物酶-2的表達和前列腺素E生成的抑制密切相關(guān)。另一方面，以小檗堿預(yù)處理可以減少基質(zhì)金屬蛋白酶-9的含量，修復(fù)基底膜，降低血腦屏障通透性，從而減輕腦水腫，可能成為其保護缺血腦組織的機制之一[14]。鈣超載不僅是心肌IRI的原因之一，也是造成腦IRI過程中各種病理改變的共同通路。Yoo等[15]報道，小檗堿可通過抑制N-甲基-D-天冬氨酸受體1的活性，減少興奮性氨基酸、ROS過度產(chǎn)生所致的Ca2+內(nèi)流，從而抑制缺血性神經(jīng)元死亡。不僅如此，小檗堿還可通過減少缺血神經(jīng)元中鉀離子的外流，抑制缺血后海馬CA1區(qū)神經(jīng)元凋亡，從而保護缺血腦組織。Hu等[16]發(fā)現(xiàn)，小檗堿可能通過上調(diào)特異性PI3K調(diào)節(jié)性亞基p55γ表達，進而抑制凋亡蛋白Bad和半胱氨酸天冬酶-3，發(fā)揮神經(jīng)元保護作用。

大量基礎(chǔ)研究已證實，小檗堿有明確的防止神經(jīng)元IRI和腦保護作用，但仍缺少大量臨床研究證實。

4 預(yù)處理

小檗堿預(yù)處理也可明顯改善缺血再灌注引起的大鼠腸黏膜損傷。以小檗堿（200 mg·kg-1）連續(xù)灌胃7 d，隨后阻斷腸系膜上動脈30 min，建立腸IRI模型[17]。病理學(xué)結(jié)果顯示，小檗堿預(yù)處理組大鼠絨毛上皮脫落、絨毛萎縮及結(jié)構(gòu)紊亂等黏膜損傷現(xiàn)象有明顯改善，血漿D乳酸濃度也從0.70 mmol·L-1降至0.57 mmol·L-1，通過雙糖實驗檢測乳果糖/甘露醇(Lactulose/Mannitol,L/M)的比值發(fā)現(xiàn)，小檗堿預(yù)處理組的L/M比值降低，說明小檗堿可以通過保護腸上皮緊密連接來抑制缺血再灌注引起的的黏膜破壞。

進一步的研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿可以通過抑制核因子-kB從胞漿到細胞核的轉(zhuǎn)運，以及肌球蛋白輕鏈激酶來保護腸上皮緊密連接。索占偉等[18]在體外培養(yǎng)大鼠腸黏膜微血管內(nèi)皮細胞，采用第Ⅷ因子相關(guān)抗原免疫熒光染色的方法進行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小檗堿能直接刺激腸黏膜微血管內(nèi)皮細胞釋放NO，抑制血小板以及白細胞與微血管壁之間的粘附，改善腸道微循環(huán)，保護腸上皮細胞間的緊密連接。

5 體外實驗

體外實驗中，小檗堿可緩解腎小管上皮細胞缺氧/復(fù)氧損傷[19]，應(yīng)用化學(xué)性缺氧模擬劑氯化鈷(CoCl2)建立大鼠腎小管上皮細胞化學(xué)性缺氧/復(fù)氧損傷模型，以小檗堿（1×10-5mol·L-1）預(yù)處理細胞0.5 h，結(jié)果證實，小檗堿預(yù)處理組細胞的氧化應(yīng)激水平得到一定程度的抑制。通過Annexin V-FITC/PI染色流式細胞儀檢測細胞的凋亡率，其值也從未經(jīng)藥物處理的56.2%降至11.1%。

Yokozawa等[20]利用豬腎細胞（LLC-PK1細胞）建立腎臟細胞氧化應(yīng)激損傷的體外模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小檗堿可以明顯提高腎臟細胞的存活率。Wu等[21]發(fā)現(xiàn)，給予小檗堿（100～200）mg·kg-1預(yù)處理，腎損傷大鼠血清中SOD水平升高，而MDA水平下降，顯微鏡下也觀察到腎小管細胞壞死有明顯改善。有文獻報道[22]，小檗堿具備可以螯合亞鐵離子的官能團，如C-9上的羥基基和C-10上的亞甲二氧基，這些官能團的存在，使得小檗堿具備抗氧化應(yīng)激的活性。而它對脂質(zhì)的抑制作用可能與其高親脂性有關(guān)。

6 其他

Cheng等[23]發(fā)現(xiàn)，小檗堿可以改善血管內(nèi)皮功能。他們對12名血管內(nèi)皮退化的受試對象給予1個月小檗堿治療（0.4 g,3次/d）。在治療前后血清中MDA濃度以及CD31+/ CD42-微粒（內(nèi)皮損傷的敏感標記物）出現(xiàn)明顯減低。隨后的實驗證實，小檗堿是通過抑制NADPH氧化酶Nox4的表達來改善內(nèi)皮功能。另外小檗堿對阿爾茲海默病也有很好療效[24]，這主要是通過激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2通路抑制β-分泌酶的表達，從而減少β淀粉樣蛋白40/42的產(chǎn)生。更令人欣喜的是，在體外建立模擬缺血再灌注誘導(dǎo)的骨髓間充質(zhì)干細胞損傷模型中，小檗堿還可以通過激活磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKt）通路同時抑制c-jun氨基末端激酶（c-jun NH2-terminal kinase,JNK）通路，減少ROS誘導(dǎo)的細胞凋亡，提高干細胞移植成功率。

綜上所述，小檗堿對臟器IRI確有保護作用，其機制涉及到氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)以及鈣超載等方面。進一步研究小檗堿對各個不同器官特有機制，將為我們對器官IRI的機制提供新的認識，也為器官IRI的預(yù)防和治療翻開新的一頁。

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（收稿：2012-08-10 修回：2012-11-06）

（責任編輯 李文碩）

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A

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