小檗堿在抗動脈粥樣硬化中的作用機制研究進展

楊蒙香，張樂綜述 劉聰審校

動脈粥樣硬化(AS)是目前心腦血管疾病的主要原因，其發(fā)病機制至今仍未闡明。動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的病理生理機制包括脂質(zhì)浸潤、血小板活化、血栓形成、內(nèi)膜損傷、炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激、血管平滑肌細胞激活等[1]。

小檗堿(BBR)又稱黃連素，是在黃柏、黃連等植物中發(fā)現(xiàn)的一種異喹諾酮類生物堿。BBR在國內(nèi)臨床上長期認(rèn)為是治療細菌性腹瀉的抗菌藥物[2]。隨著進一步深入研究發(fā)現(xiàn)小檗堿具有降脂作用[3]，因此，國內(nèi)外學(xué)者就其降脂及在動脈粥樣硬化各環(huán)節(jié)的作用進行了研究。研究證實，小檗堿可以從調(diào)節(jié)腸道菌群、調(diào)節(jié)血脂、抗炎、抗氧化應(yīng)激、下調(diào)內(nèi)脂素表達及抑制血管平滑肌細胞增生等方面發(fā)揮作用，從而發(fā)揮抗AS作用。現(xiàn)對BBR抗動脈粥樣硬化的可能機制及進展作一綜述。

1 調(diào)節(jié)腸道菌群

近來已有研究表明，BBR可以通過調(diào)節(jié)腸道微生物發(fā)揮抗肥胖作用[4]。而且，有研究顯示心血管疾病患者的腸道菌群分布與健康人不同[5-6]。近年來，越來越多的證據(jù)表明，腸道微生物能調(diào)節(jié)代謝途徑和代謝產(chǎn)物。氧化三甲胺(TMAO)是腸道微生物代謝產(chǎn)物三甲胺經(jīng)肝含黃素單氧化酶(FMO3)代謝而產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物，它在動脈粥樣硬化的進展中發(fā)揮重要作用[7-9]。TMAO可通過引起血管炎性反應(yīng)、單核細胞—內(nèi)皮細胞相互作用和內(nèi)皮功能障礙從而引發(fā)AS發(fā)展[10]。此外，TMAO能夠促進泡沫細胞的形成和動脈粥樣硬化斑塊的進展[11-12]。Shi等[13]研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)小鼠可增加FMO3的表達，而BBR治療可降低FMO3的表達，提示BBR可以通過介導(dǎo)TMA-FMO3-TMAO通路抑制動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。并且還發(fā)現(xiàn)高脂飼料喂養(yǎng)的小鼠和正常飼料喂養(yǎng)的小鼠腸道菌群存在差異,而且BBR組與高脂飲食組的腸道菌群組成不同。同樣，實驗認(rèn)為BBR可以通過調(diào)節(jié)腸道微生物群來降低高脂飲食誘導(dǎo)的動脈粥樣硬化。這一發(fā)現(xiàn)支持腸道微生物群落與動脈粥樣硬化進展相關(guān)的結(jié)論。而且,研究顯示TMAO水平與腦血管疾病(CVD)風(fēng)險相關(guān)[10]。此外，Sun等[14]研究結(jié)果顯示:口服BBR通過改變微生物膽汁酸代謝和腸道FXR信號通路調(diào)節(jié)肝臟脂質(zhì)代謝。而且，學(xué)者推測口服BBR的藥理作用是通過BBR介導(dǎo)腸道菌群調(diào)控發(fā)揮的。也有證據(jù)表明BBR通過減少梭狀芽孢桿菌直接改變腸道微生物區(qū)系，隨后改變了腸道FXR信號[15]。同時有研究證實，BBR治療增加了腸道中的Akkermansia細菌，從而改善了載脂蛋白E(ApoE)基因敲除小鼠高脂飲食引起的動脈粥樣硬化[16]。研究亦發(fā)現(xiàn)口服Akkermansia通過改善主動脈和全身代謝性炎性反應(yīng)，顯著降低了高脂飲食誘導(dǎo)的動脈粥樣硬化[17]。因此，調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成可能是未來預(yù)防動脈粥樣硬化的一種藥理學(xué)方法，而BBR可能是調(diào)節(jié)腸道菌群的一種新型藥物。

2 調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝

脂質(zhì)浸潤是AS的發(fā)病機制之一。當(dāng)含有膽固醇的低密度脂蛋白(LDL)在內(nèi)膜中積聚并激活內(nèi)皮細胞時，動脈粥樣硬化過程啟動。脂質(zhì)可被認(rèn)為是AS炎性反應(yīng)過程的觸發(fā)因素。臨床和流行病學(xué)觀察一致證明LDL-C濃度與動脈粥樣硬化呈正相關(guān)[18]。研究表明，氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)是導(dǎo)致AS發(fā)生的重要因素，其在血管內(nèi)膜下堆積，破壞血管內(nèi)皮細胞，產(chǎn)生泡沫細胞，誘導(dǎo)血管壁發(fā)生慢性炎性反應(yīng)，從而進一步促使AS的發(fā)生。Kong等[19]將68例高脂血癥患者按治療方法分為BBR組和安慰劑組，研究結(jié)果表明，BBR組與安慰劑組相比血漿總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水平分別下降21.41%、26.40%、28.22%，BBR治療前后差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.000)。BBR口服耐受性好，對腎功能無不良反應(yīng)。此外，它可以改善肝功能。其降血脂機制與提高LDL受體表達作用有關(guān)。相關(guān)研究顯示，BBR可以通過激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)來抑制肝細胞的脂質(zhì)合成，從而降低血漿膽固醇。Wang等[20]通過小鼠動脈粥樣硬化的解偶聯(lián)實驗發(fā)現(xiàn)，BBR可激活A(yù)MPK通路，增加LDL受體的表達，從而改善動脈粥樣硬化小鼠的脂質(zhì)代謝。也有研究表明，BBR可通過激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)途徑穩(wěn)定LDL受體mRNA，從而增加肝細胞中LDL受體的表達[21]。還有研究表明，BBR通過原蛋白轉(zhuǎn)化酶 (PCSK9)—LDL—受體通路促進LDL受體表達[22]。肝細胞內(nèi)的PCSK9將細胞表面的LDL受體轉(zhuǎn)向溶酶體降解，BBR抑制PCSK9的表達。而且,BBR加速肝細胞的退化核轉(zhuǎn)錄因子1α(HNF - 1α)蛋白介導(dǎo)PCSK9基因轉(zhuǎn)錄。此外，Shi等[13]研究結(jié)果表明，BBR可以通過調(diào)節(jié)脂代謝從而顯著改善ApoE基因敲除小鼠中西方飲食誘導(dǎo)的動脈粥樣硬化。也有研究發(fā)現(xiàn)，BBR治療可明顯降低 LDL-C、TC、TG及載脂蛋白的水平，減少脂質(zhì)過氧化及增強超氧化物歧化酶(SOD)的活性。迄今為止報道的BBR調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的各種機制主要集中在影響腸道膽固醇吸收、LDL受體介導(dǎo)的LDL膽固醇清除和膽固醇分解代謝。這些機制是相互調(diào)節(jié)的，到目前為止，它們之間的關(guān)系和相互作用尚不清楚，這意味著觀察到的效果可能是對多個過程起作用的結(jié)果。

3 抗炎作用

炎性反應(yīng)在動脈粥樣硬化的發(fā)病機制中起著至關(guān)重要的作用。促炎細胞因子主要由動脈粥樣硬化斑塊中的巨噬細胞分泌。如腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素(IL)-6、單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)在動脈粥樣硬化的發(fā)生和加速中發(fā)揮重要作用。相關(guān)研究顯示，BBR可以抑制巨噬細胞中TNF-α、MCP-1、IL-6的表達和分泌。另外，轉(zhuǎn)錄因子激活子蛋白-1(AP-1)可以調(diào)控IL-6和環(huán)氧化酶-2(COX-2) 等多種炎性因子的表達。還有研究顯示，BBR能通過抑制AP-1的轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制炎性因子的表達和AS的發(fā)生[23]。此外有研究發(fā)現(xiàn)，BBR抗動脈粥樣硬化的活性也依賴于AMPK的激活。有研究顯示在ox-LDL誘導(dǎo)的巨噬細胞中，BBR通過激活A(yù)MPK和增加巨噬細胞自噬來發(fā)揮抗炎作用[24]。BBR可以抑制炎性因子的表達，其機制包括3個部分:(1)BBR可以抑制中性粒細胞的表達趨勢，阻止黏附分子的表達; (2)通過抑制AP-1調(diào)控炎性反應(yīng)區(qū)前列腺素I2(PGI2)和血栓素A2(TXA2)的表達; (3)通過抑制PGI2和TXA2的組成，可以保持PGI2和TXA2的平衡[25-26]。此外，有研究證實，BBR可通過抑制NF-κB信號通路，從而降低TNF-α和白細胞介素-1β(IL-1β)的水平，發(fā)揮抗炎作用[27]。

4 抗氧化應(yīng)激

LDL過氧化是AS發(fā)生的中心環(huán)節(jié)，ox-LDL促使黏附因子及多種炎性因子表達，誘導(dǎo)單核細胞進入動脈內(nèi)膜并轉(zhuǎn)化為巨噬細胞，誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞增生、移行，促進血小板黏附、聚集及血栓形成，抑制一氧化氮(NO)的釋放，從而啟動及加速AS的發(fā)生。有研究顯示，BBR治療可以通過SIRT1信號通路來降低心臟超氧化物生成、gp91phox表達及丙二醛(MDA)的濃度，同時增加SOD的活性，發(fā)揮其抗氧化作用[28]。還有研究表明，BBR的抗氧化能力主要取決于其對Nrf2信號通路的影響，減少NADPH氧化酶2(NOX2)依賴的活性氧(ROS)生成和線粒體ROS的產(chǎn)生從而增強抗氧化防御系統(tǒng)，保護機體免受氧化損傷[29]。BBR不僅可以抑制與谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)、SOD超活化相關(guān)的脂類氧化(TBARS)，也可以抑制NO的生成和DPPH的氧化，而且這些特性以濃度依賴的方式發(fā)揮作用。此外，研究發(fā)現(xiàn)高同型半胱氨酸血癥(Hcy)具有氧化應(yīng)激作用，其氧化會產(chǎn)生大量的中間物質(zhì)，如生成的自由基及過氧化氫抑制NO的合成與釋放，繼而導(dǎo)致血管功能障礙，使血管內(nèi)皮受損，從而引起AS。Li等[30]研究結(jié)果顯示，Hcy小鼠經(jīng)BBR處理后動脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性增加，主要是因為BBR通過激活PPARγ信號通路抑制氧化應(yīng)激，從而改善內(nèi)皮功能和增強動脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性。而且，體外和體內(nèi)同型半胱氨酸硫內(nèi)酯(HTL)誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙均被BBR逆轉(zhuǎn)，而且呈劑量依賴性。

5 抑制血管平滑肌細胞增殖

血管平滑肌細胞(VSMC)是動脈粥樣硬化斑塊的主要成分，動脈中膜的VSMC遷入內(nèi)膜，吞噬脂質(zhì)形成肌源性泡沫細胞，增生遷移形成纖維帽，是形成動脈粥樣硬化纖維斑塊的重要環(huán)節(jié)。有研究發(fā)現(xiàn)BBR在G0和G1/M期阻斷細胞周期，對VSMC具有抑制增殖作用。G1抑制的機制與細胞周期蛋白D1的減少有關(guān)。進一步的結(jié)果表明,BBR可以通過延遲或使部分Akt通路的激活來抑制血管緊張素Ⅱ(AngII)和肝素結(jié)合表皮生長因子(HB-EGF),并抑制VSMC增殖和遷移。然而，有研究表明，BBR通過失活ERK/Egr-1信號通路和降低下游靶點(Egr-1、c-Fos、cyclin D1和PDGF-A)的表達，阻斷損傷誘導(dǎo)的VSMC再生長[31]。而且，Liang等[32]發(fā)現(xiàn)BBR通過激活A(yù)MPK/p53/p21(Cip1)信號來抑制血小板衍生生長因子(PDGF)誘導(dǎo)的VSMC生長，同時通過抑制Ras/Rac1/Cyclin D/Cdks來抑制PDGF刺激的遷移。這些觀察結(jié)果為BBR的抗增殖和抗遷移特性提供了分子解釋。此外，國內(nèi)有研究發(fā)現(xiàn)，BBR抑制溶酶原誘導(dǎo)的VSMCs DNA合成和細胞增殖，抑制溶酶原刺激的VSMCs遷移。它還能抑制細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERKs)的激活，降低轉(zhuǎn)錄因子AP-1的活性，以及溶解氧誘導(dǎo)的細胞內(nèi)活性氧種類(ROS)的增加[33]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，BBR可通過激活A(yù)MPK信號通路降低ox-LDL誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)，間接抑制VSMC的增殖和遷移，而且BBR呈劑量和時間依賴性[34]。

6 下調(diào)內(nèi)脂素的表達

內(nèi)脂素(visfatin)是一種長度為52 kDa的促炎因子，具有潛在胰島素樣脂肪因子的作用，由浸潤脂肪組織的巨噬細胞表達，并在炎性反應(yīng)信號的作用下產(chǎn)生[35]。其可作為 AS形成、內(nèi)皮功能紊亂、血管損傷的臨床標(biāo)志物[36]。近年來，visfatin已成為CVD患者診斷和風(fēng)險分層最可靠、最具吸引力的生物標(biāo)志物之一，被認(rèn)為是頸動脈內(nèi)膜增厚(IMT)的獨立危險因素[37]。visfatin與代謝綜合征呈正相關(guān)，此外還與炎性細胞因子有關(guān),如IL-6和TNF-α,這些細胞因子促進炎性反應(yīng)和動脈粥樣硬化的進展[38]。另外有研究顯示，visfatin可顯著降低載脂蛋白E基因敲除小鼠動脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性[39]。還有研究顯示，在一定濃度范圍內(nèi), 小檗堿以濃度和時間依賴性的方式促進離體脂肪細胞visfatin mRNA 及蛋白表達。

7 小結(jié)與展望

目前AS仍是心腦血管疾病發(fā)生發(fā)展的主要原因，預(yù)防AS的發(fā)生已成為當(dāng)下熱點。然而AS的形成是多因素相互作用的進行性疾病。因此，在動脈粥樣硬化的研究中，應(yīng)從多途徑、多環(huán)節(jié)、多靶點深入研究。綜上所述，BBR可能是通過調(diào)節(jié)腸道菌群、減少炎性反應(yīng)、下調(diào)內(nèi)脂素表達、調(diào)節(jié)血脂及抗氧化應(yīng)激等發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用。但目前對小檗堿藥理作用的了解還不夠全面與透徹，BBR的抗動脈粥樣硬化研究仍處于實驗階段，尚未確定最佳劑量。因此，仍需要更深入的研究及實驗來探討小檗堿抗動脈粥樣硬化的作用機制，以及應(yīng)用BBR的臨床安全性及有效性。