小檗堿治療腎臟疾病研究現(xiàn)狀

李德倫，吳玲玲，董哲毅，王聰慧，陳香美*

1廣東藥科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，廣州 510000；2解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心腎臟病科/解放軍腎臟病研究所/腎臟疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國家慢性腎病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京 100853

腎臟疾病是臨床上的常見病，已成為全球范圍內(nèi)危害人類健康的公共衛(wèi)生問題。腎臟疾病具有病因病理類型復(fù)雜多樣、發(fā)病率高、臨床癥狀相似等特點(diǎn)。我國每年有近10萬人因各種腎臟疾病而出現(xiàn)腎衰竭[1-3]，隨著患者數(shù)量的快速增長，治療費(fèi)用持續(xù)增加，給社會及家庭帶來沉重的負(fù)擔(dān)[4]。小檗堿(berberine，BBR)是一種異喹啉類生物堿，廣泛存在于小檗屬和黃連屬植物中，具有廣泛的藥理活性[5-6]，如抗氧化應(yīng)激、抗炎、降血糖、抗腫瘤、降血壓、降血脂、抗菌等[7-9]。BBR具有多靶點(diǎn)、標(biāo)本兼顧的治療特點(diǎn)，使其在腎臟疾病治療方面具有巨大潛能。本文就BBR在腎臟疾病治療中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，主要?dú)w納近年來BBR治療腎臟疾病的研究進(jìn)展，為腎臟疾病的治療提供可行性的治療思路及手段，以期能夠促進(jìn)中醫(yī)藥發(fā)展。

1 BBR及其藥理作用

黃連是毛莨科植物黃連(C o p t i s C h i n e s i sFranch)、三角葉黃連(Coptis deltoideaC.Y.Cheng et Hisao)或云連(Coptis teetaWall)的干燥根莖，具有清熱燥濕、瀉火解毒等功效。黃連含有多種生物堿，其中含量最高的是高達(dá)3.6%以上的BBR，其次為黃連堿(coptisine)、藥根堿(jatrorrhizine)、甲基黃連堿(worenine)等[10]。BBR(C20H19NO5，MW336.37)是一種異喹啉類生物堿，又稱黃連素[11]，臨床 常用于治療腹瀉，近幾十年發(fā)現(xiàn)其具有抗氧化應(yīng)激、抗炎、降血糖、降血壓、降血脂、抗腫瘤的效果[12-13]。

1.1 抗氧化應(yīng)激 氧化應(yīng)激是細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生活性氧(ROS)并誘導(dǎo)細(xì)胞毒性作用的過程，ROS包括超氧陰離子、羥基自由基、過氧化氫及一氧化氮(NO)衍生的過氧亞硝酸鹽[14-15]，可造成線粒體功能紊亂，ROS進(jìn)一步蓄積，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的細(xì)胞損傷。研究表明，BBR可通過抗氧化應(yīng)激來減輕移植物所受到的缺血再灌注損傷(ischemical reperfusion injury，IRI)[16]。同時(shí)，在慢性肝纖維化小鼠模型及人成神經(jīng)細(xì)胞瘤中的研究表明，BBR有助于預(yù)防ROS的形成[17-18]，還可通過降低耗氧率及增加線粒體膜電位來抵抗氧化損傷，從而改善線粒體功能[19]。BBR抗氧化應(yīng)激不僅抑制有機(jī)氧自由基的產(chǎn)生，還可增強(qiáng)抗氧化酶的活性。此外，BBR可通過多種細(xì)胞信號通路減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，如sirtuin 1蛋白(SRIT1)是一種具有抗氧化作用的去乙?；福醒芯堪l(fā)現(xiàn)BBR可增加人肝臟L02細(xì)胞中SRIT1的表達(dá)[20]；單磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPactivated protein kinase，AMPK)是BBR發(fā)揮抗氧化作用的重要介質(zhì)，BBR可通過上調(diào)過氧化物歧化酶(SOD)進(jìn)而激活A(yù)MPK[21]。

1.2 抗炎 研究表明，BBR抗炎活性的機(jī)制涉及多種細(xì)胞激酶及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，如AMPK、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和核因子κB(NF-κB)途徑[22]。AMPK通路不僅是BBR抗氧化的重要途徑，在抗炎中同樣是重要的信號分子[23-24]。用BBR干預(yù)脂肪細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其可抑制脂多糖、游離脂肪酸及腫瘤壞死因子α(TNF-α)等炎癥反應(yīng)刺激因子對MAPK的激活作用，通過減少M(fèi)APK的磷酸化，抑制MAPK信號通路激活[24-25]。NF-κB是哺乳動物體內(nèi)重要的炎癥信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，如在LPS誘導(dǎo)的大鼠內(nèi)毒素血癥模型及大鼠非酒精性脂肪肝模型中，BBR通過減少環(huán)氧合酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)、白細(xì)胞介素1(interleukin 1，IL-1)、TNF-α、IL-6、基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metallo-protease 9，MMP-9)、 誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶(inducible nitric ox ide synthase，iNOS)、單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein 1，MCP-1)、C反應(yīng)蛋白(C-reaction protein，CRP)及觸珠蛋白(haptoglobin，HP)等促炎分子的表達(dá)，抑制NF-κB的核轉(zhuǎn)錄來發(fā)揮抗炎作用[26-29]。另外BBR發(fā)揮抗炎作用還可通過抑制胰島素抵抗模型中IL-6及TNF-α的生成，調(diào)控胰島素受體底物1的表達(dá)及絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B(PKB或Akt)磷酸化，抑制I-κB激酶(IKK-β)的激活，從而減少炎性因子的生成[30-32]。

1.3 降血糖 體內(nèi)外及臨床試驗(yàn)證實(shí)BBR具有降血糖作用，被認(rèn)為是治療2型糖尿病最具前景的天然降糖藥物之一。BBR通過刺激胰島素分泌、激活胰島素活性及誘導(dǎo)糖酵解等機(jī)制發(fā)揮降糖作用[27]。AMPK是BBR降糖作用的重要靶點(diǎn)。BBR通過激活A(yù)MPK，刺激葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(glucose transporter 4，GLUT4)轉(zhuǎn)位，改善胰島素抵抗[33]，激活線粒體功能，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)葡萄糖氧化，改善胰島素敏感性[34]； 同時(shí)還可通過激活A(yù)kt信號通路，上調(diào)GLUT1的表達(dá)，促進(jìn)葡萄糖攝取來降低血糖水平[35]。腸道菌群是目前的研究熱點(diǎn)，文獻(xiàn)表明多種疾病與腸道菌群失衡有一定關(guān)系。BBR可通過抑制腸道微生物抵抗血糖異常升高[36]。

1.4 抗腫瘤 BBR通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的周期停止、凋亡及抑制其轉(zhuǎn)移等方式發(fā)揮抗腫瘤作用[37]。腫瘤發(fā)生的重要機(jī)制是Wnt/β-catenin信號通路中β-catenin的異?；罨种屏说蛲龅鞍妆磉_(dá)，而BBR可以通過抑制β-catenin表達(dá)，阻斷腫瘤細(xì)胞生長及存活[38-39]。AMPK信號通路也是BBR發(fā)揮抗腫瘤作用的重要通路之一。BBR通過AMPK信號通路既可以激活半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)及caspase-9的表達(dá)而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[40]，還可抑制ERK的活性及COX-2的表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[41]。

1.5 其他 血管內(nèi)皮舒張因子具有舒張血管平滑肌及抑制血小板活性的作用，它能介導(dǎo)許多內(nèi)源性血管活性物質(zhì)的釋放。BBR可以直接作用于血管，間接促進(jìn)動脈釋放血管內(nèi)皮舒張因子，發(fā)揮降壓作用[42]；BBR拮抗細(xì)菌脂多糖(LPS)，抑制LPS/TLR4信號通路，抑制炎癥因子NF-κB、IL-6、TNF-α和人β干擾素(IFN-β)的分泌，減輕LPS引起的胃腸道黏膜損傷，發(fā)揮其抗菌作用[43]。此外，BBR通過上調(diào)低密度脂蛋白受體(LDLR)，下調(diào)PCSK9并激活A(yù)MPK等，產(chǎn)生降脂作用[44]。

2 BBR與腎臟疾病

BBR因其抗氧化、抗炎作用可以保護(hù)腎臟，并通過多種通路減輕血糖、缺血等其他因素引起的腎臟損傷，從而發(fā)揮治療作用。

2.1 BBR與糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN) DN是終末期腎衰竭的重要誘因，同時(shí)也是糖尿病最常見、最嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥[45]。腎小球足細(xì)胞作為腎臟組織中重要的固有細(xì)胞，其功能改變在DN的發(fā)生發(fā)展過程中同樣起著至關(guān)重要的作用[46]。 DN的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，表現(xiàn)為糖脂代謝紊亂、炎性介質(zhì)釋放、氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡等多種因素的共同作用，從而引起腎小球?yàn)V過屏障破壞、腎小管炎性細(xì)胞浸潤、腎小球硬化、小管間質(zhì)纖維化等[47]。 BBR對高糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷的保護(hù)作用體現(xiàn)在促進(jìn)增殖、提高存活率、改善凋亡、降低遷移能力、提高黏附力等方面[48]。有研究表明，BBR可抑制高糖誘導(dǎo)的腎臟細(xì)胞增生肥大，控制細(xì)胞外基質(zhì)的累積及腎小球硬化。BBR因其良好的降糖、降脂、抗炎、抗氧化且可影響足細(xì)胞的作用而對DN有顯著的療效[7,49]。

BBR可通過MAPK-GLUT4通路刺激GLUT4轉(zhuǎn)位，提高胰島素敏感性，促進(jìn)葡萄糖的攝取和利用，降低血糖，阻止腎臟生理功能破壞[50]。研究發(fā)現(xiàn)，BBR發(fā)揮降脂作用是通過增加LDLR mRNA的表達(dá)、有效控制低密度脂蛋白含量、降低血脂異常激活的巨噬細(xì)胞在腎小球產(chǎn)生的氧化應(yīng)激反應(yīng)水平、減少DN的趨化因子及細(xì)胞因子水平等方式實(shí)現(xiàn)的[51]。BBR在DN中的抗氧化作用通過抑制Nrf-2通路，并抑制AMPK、PI3K/Akt及P38通路的活性，同時(shí)激活抗氧化酶如超氧化物歧化酶及谷胱甘肽的表達(dá)，最終可阻止腎小球硬化的形成及腎組織纖維化進(jìn)程[52]；BBR通過影響外部途徑caspase-8、caspase-3及線粒體內(nèi)部途徑Bcl-2、caspase-9、caspase-3減少足細(xì)胞的凋亡[53]，還可通過提高黏附分子α1、β3mRNA表達(dá)水平，提高足細(xì)胞的黏附能力，減輕其在高糖環(huán)境中的脫失程度[54]。此外，BBR還可通過激活PI3K/Akt信號通路，上調(diào)水通道蛋白1(aquaporin-1，AQP-1)，調(diào)控水的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而保護(hù)糖尿病腎組織[55]。

2.2 BBR與急性腎損傷(acute kidney injury，AKI) AKI是臨床上一種常見的急危重癥，具有發(fā)病率高、病死率高、臨床表現(xiàn)多樣等特點(diǎn)[56]。AKI的致病因素較多，如缺血再灌注、手術(shù)對比劑的應(yīng)用、服用藥物不當(dāng)、橫紋肌溶解癥、感染等[57-58]。其中，缺血再灌注和腎毒性藥物是AKI的主要病 因[59-61]。目前，臨床上主要通過控制感染、改善心功能、維持血流動力學(xué)穩(wěn)定、保持電解質(zhì)及酸堿平衡、腎臟替代療法等治療AKI，但療效仍欠佳。BBR因其毒副作用小、治療靶點(diǎn)多、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)和抗氧化應(yīng)激、抗炎等藥理特點(diǎn)，在AKI的治療中發(fā)揮著重要作用。

2.2.1 BBR與IRI-AKI IRI是AKI的主要病因，約占所有AKI的47%[62]。近年來，隨著腎移植及心臟大手術(shù)的開展增多，腎臟的IRI發(fā)生率及病死率也逐年上升[63]。缺血的病理生理學(xué)包括細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)，能量池疏散，增加線粒體通透性以及細(xì)胞骨架和結(jié)構(gòu)的脆弱性[64-65]。缺血期間，反應(yīng)物過度產(chǎn)生的ROS對生物膜造成損害，使其流動性降低、通透性增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致如細(xì)胞膜破裂、線粒體膜腫脹溶解、溶酶體膜溶解破裂等生物膜功能性障礙。同時(shí)，ROS增加可損傷核酸，可能是由于ROS攻擊核酸堿基或攻擊糖苷鍵，使DNA鏈斷裂，從而造成細(xì)胞功能受損。ROS誘發(fā)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+遷移，胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度增加，加劇了AKI的發(fā)生[66]。 近端腎小管細(xì)胞是對IRI最敏感的腎細(xì)胞，是急性腎損傷的主要部位。因此，保護(hù)近端腎小管細(xì)胞免受IRI的侵害已被認(rèn)為是一種合理的策略[67-68]。

在體外實(shí)驗(yàn)中，BBR給藥后可明顯保護(hù)缺氧/復(fù)氧(H/R)誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷，并明顯抑制了線粒體應(yīng)激相關(guān)蛋白(如Bcl-2、Bax、細(xì)胞色素C)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白[如葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白(GRP78)及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白(CHOP)]的表達(dá)[69]。同樣，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，BBR是通過caspase-線粒體依賴性途徑[70]介導(dǎo)發(fā)揮腎臟保護(hù)作用的。測量血清總氧化劑狀態(tài)(TOS)和總抗氧化劑狀態(tài)(TAS)水平并計(jì)算比值可用于反映BBR通過抗氧化活性對IR誘導(dǎo)的腎臟損傷表現(xiàn)出的保護(hù)作用[71]。小檗堿納米粒子(BBR-NP)在保護(hù)腎臟免受IR損傷方面優(yōu)于單獨(dú)使用BBR[72]。BBR主要通過線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑保護(hù)遭受缺血再灌注損傷的腎臟。

2.2.2 BBR與藥物性急性腎損傷(drug-induced acute kidney injury，D-AKI) D-AKI是指腎臟暴露于具有毒性或潛在毒性的藥物后，所引起的不超過3個(gè)月的腎臟功能或結(jié)構(gòu)方面的異常，約占所有AKI的25%[73-74]。D-AKI的臨床病理特征主要表現(xiàn)為急性腎小管壞死(acute tubular necrosis，ATN)及急性間質(zhì)性腎炎(acute interstitial nephritis，AIN)。引起ATN的常見藥物有化療藥物順鉑，氨基糖苷類抗生素慶大霉素、卡那霉素，造影劑及雙磷酸鹽等[74]。引起AIN的常見藥物有非甾體抗炎藥、質(zhì)子泵抑制劑及抗生素[75]。阿霉素(DOX)是一種有效的廣譜化療藥物，用于治療多種類型的癌癥；慶大霉素(GM)是抵抗革蘭陰性菌感染的常用抗生素。但這些藥物可對非目標(biāo)器官腎臟造成嚴(yán)重?fù)p傷，如AKI等，限制了其臨床應(yīng)用。

研究發(fā)現(xiàn)，BBR可通過降低血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶及尿素氮水平來減輕DOX引起的肝腎損傷。此外，BBR還可通過逆轉(zhuǎn)DOX誘導(dǎo)的丙二醛、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽含量的變化而發(fā)揮一定的抗氧化作用[76]。同樣，在GM誘導(dǎo)的腎毒性大鼠模型中，BBR可劑量依賴性地恢復(fù)腎毒性引起的氧化、炎癥、凋亡、AKI標(biāo)記物和線粒體酶耗竭等變化，如腎損傷分子-1(kidney injury molecule 1，KIM-1)、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(neutrophil gelatinaseassociated lipocalin，NGAL)、NF-κB、Bcl-2、NADH脫氫酶及細(xì)胞色素C氧化酶，同時(shí)減輕了組織病理學(xué)改變[77]。雙氯芬酸可通過升高血尿素、血清肌酐、KIM-1、NGAL水平而導(dǎo)致AKI。BBR與己酮可可堿聯(lián)用可明顯改善腎功能指標(biāo)及腎損傷標(biāo)志物的表達(dá)，緩解雙氯芬酸引起的AKI[78]。單獨(dú)使用BBR還能明顯降低MDA、IL-18的含量，證實(shí)BBR可通過提高SOD、NAD(P)的血清水平來增強(qiáng)抗氧化能力[79]。

2.3 BBR與其他腎臟疾病 慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)的腎組織炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致其進(jìn)展至終末期腎病的重要原因。研究表明，BBR可抑制p38MAPK的活化，降低腎組織的炎癥反應(yīng)，從而緩解CKD進(jìn)展[80]。腎間質(zhì)纖維化是終末期腎病的最終結(jié)果，在大鼠單側(cè)輸尿管梗阻模型中發(fā)現(xiàn)，BBR治療可通過抑制氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)及轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)/Smad3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)來改善腎間質(zhì)纖維化[81]。自身免疫性腎小管間質(zhì)性腎炎是常見的腎臟病之一，在小鼠模型的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中BBR可通過減少CD3q、CD4q、CD8q及sIgq淋巴細(xì)胞數(shù)量，抑制免疫反應(yīng)來保護(hù)腎臟[82]。

3 總結(jié)及展望

BBR主要由我國傳統(tǒng)中藥黃連經(jīng)現(xiàn)代制藥工藝提取，具有清熱燥濕、瀉火解毒的功效。近年來大量研究表明，BBR具有抗氧化應(yīng)激、降糖、抗炎、抗腫瘤等藥理作用，在DN、AKI等腎臟疾病的治療中具有一定的潛力。但是大部分研究尚停留在動物及體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)階段，缺乏大樣本、長期的臨床隊(duì)列及規(guī)范化的RCT研究。因此，應(yīng)根據(jù)BBR藥效作用及其機(jī)制的特點(diǎn)，進(jìn)一步完善BBR的臨床研究，并結(jié)合各種腎臟疾病的病理特點(diǎn)及進(jìn)程，制定科學(xué)規(guī)范的臨床應(yīng)用方案，為腎臟疾病的防治提供可行的中西醫(yī)臨床思路，推動腎臟疾病的治療及中西醫(yī)結(jié)合的發(fā)展。綜上所述，BBR有望成為腎臟疾病的有效治療藥物而被運(yùn)用于臨床。