荷葉堿藥理作用及機(jī)制研究進(jìn)展△

俞月，路娟，呂欣鍇，鄧明慧，胡美賡，陳曦*

1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 藥用植物研究所，北京 100193；2.山東中醫(yī)藥大學(xué)，山東 濟(jì)南 250355

荷葉為睡蓮科植物蓮NelumbonuciferaGaertn.的干燥葉，在我國江西、江蘇、湖北、湖南、福建等地均有種植，具有清暑化濕、升發(fā)清陽、涼血止血之功[1]。研究表明，荷葉主要含有生物堿類[2]和黃酮類[3]等有效成分，荷葉堿是荷葉中富含的一種異喹啉類生物堿，其不僅是荷葉中的指征成分，也是產(chǎn)生藥理作用的重要成分，具有較強(qiáng)的降糖、調(diào)脂以及減肥功效。荷葉堿能在靜脈注射后分布于腦、肝臟和脂肪組織[4]，對(duì)人體正常細(xì)胞無明顯毒性[5]，與臨床常用降糖藥物格列本脲相比不良反應(yīng)小[6]，具有一定的開發(fā)價(jià)值。筆者對(duì)荷葉堿的藥理作用及機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)梳理總結(jié)，通過查閱荷葉堿藥理作用及機(jī)制的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)國內(nèi)外報(bào)道的荷葉堿可能產(chǎn)生的藥理作用及其作用機(jī)制進(jìn)行歸納總結(jié)，并對(duì)未來可期的研究方向進(jìn)行展望。

1 藥理作用

1.1 調(diào)脂作用

高血脂臨床表現(xiàn)為患者體內(nèi)血脂異常，是心血管疾病、非酒精性脂肪肝和肥胖的重要危險(xiǎn)因素[7]，例如，低水平高密度脂蛋白(HDL)和高水平三酰甘油(TG)會(huì)增加個(gè)體患心臟病的風(fēng)險(xiǎn)[8]，糖脂代謝緊密關(guān)聯(lián)，總膽固醇(TC)過度累積可引起活性氧增多，導(dǎo)致脂毒性而產(chǎn)生糖尿病[9]等。目前常用的調(diào)脂藥物為他汀和貝特類，這兩類藥物長(zhǎng)期使用均有嚴(yán)重的不良反應(yīng)，荷葉堿調(diào)脂作用良好且不良反應(yīng)小，為此，對(duì)其調(diào)脂作用進(jìn)行了重點(diǎn)關(guān)注。

荷葉堿作為荷葉發(fā)揮調(diào)脂作用的重要成分，在多種動(dòng)物模型中均能顯著改善血脂異常：采用高脂飼料(HFD)喂養(yǎng)的金黃地鼠模型中，灌胃給予不同劑量荷葉堿，劑量分別為10、15 mg·kg-1·d-1，給藥8周后，觀察到不同劑量組地鼠血清TC、TG、低密度脂蛋白(LDL)和游離脂肪酸(NEFA)均有降低[10]；同時(shí)在金黃地鼠和糖尿病小鼠模型中，給予荷葉堿后，肝組織的脂質(zhì)水平均有改善，肝脂肪變性和損傷減輕，脂滴數(shù)量減少[10-11]。細(xì)胞模型中，觀察到荷葉堿2 mg·L-1使胰島素抵抗型3T3-L1成熟脂肪細(xì)胞中脂滴形成減少[12]，表現(xiàn)出良好的調(diào)脂活性。

荷葉堿主要通過影響脂代謝相關(guān)基因的表達(dá)，抑制脂肪生成并促進(jìn)脂質(zhì)代謝。其中，過氧化物酶體增殖劑激活受體(PPAR)信號(hào)通路是其產(chǎn)生作用的一條重要途徑，PPARs能夠控制糖脂代謝并維持糖脂穩(wěn)態(tài)，其中PPARα是影響脂肪吸收、脂肪代謝、脂肪酸氧化、糖異生等代謝相關(guān)功能的重要環(huán)節(jié)，而PPARγ主要在脂肪細(xì)胞中表達(dá)，能夠下調(diào)脂質(zhì)合成相關(guān)基因水平[13]。在高脂飼料誘導(dǎo)的肝纖維化模型中觀察到了PPARα表達(dá)上升，同時(shí)脂肪生成相關(guān)固醇調(diào)控元件結(jié)合蛋白1c(SREBP-1c)、脂肪酸合酶(FAS)以及游離脂肪酸浸潤(rùn)和極低密度脂蛋白分泌相關(guān)蛋白CD36表達(dá)下調(diào)[10]。過氧化物酶體增殖物激活受體輔激活因子1α(PGC1α)作為PPARα的共激活劑，與PPARs協(xié)同作用，參與糖異生關(guān)鍵酶的表達(dá)和脂肪酸氧化，是一個(gè)改善脂質(zhì)代謝功能障礙的重要途徑[14]。在高脂飼料和鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，荷葉堿可激活PGC1α，導(dǎo)致PPARα表達(dá)明顯上調(diào)，進(jìn)而引起參與脂肪酸氧化的過氧化物酶體酰基輔酶A氧化酶1(Acox1)、過氧化物酶體雙功能酶(Ehhadh)和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子21(Fgf21)上調(diào)，改善糖尿病小鼠的脂質(zhì)分布，并減輕肝脂肪變性(圖1)[11]。

注：荷葉堿通過激活肝臟PGC1α，引起PPARα表達(dá)水平上升，下游脂肪酸氧化基因表達(dá)上調(diào)，扭轉(zhuǎn)了高脂飼料引起的脂質(zhì)增加。圖1 荷葉堿通過PGC1α/PPARα通路產(chǎn)生調(diào)脂作用途徑

胰島素雖然主要調(diào)控血糖，但其在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝方面也具有重要作用，2型糖尿病患者體內(nèi)胰島素絕對(duì)缺乏導(dǎo)致糖脂代謝紊亂[15]，研究發(fā)現(xiàn)，荷葉堿可改善糖尿病小鼠體內(nèi)的糖脂代謝紊亂情況[11]，從糖脂代謝層面補(bǔ)充說明了荷葉堿調(diào)脂的機(jī)制。

此外，在非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)模型中，荷葉堿通過抑制周期性-芳香烴受體核轉(zhuǎn)位子-專一性蛋白結(jié)構(gòu)域(PAS)激酶下調(diào)含有PAS結(jié)構(gòu)域的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(PASK)和SREBP-1c水平，上調(diào)腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、磷酸變化AMPK(p-AMPK)和p-AMPK/AMPK水平，調(diào)控脂肪生成靶基因的表達(dá)，抑制油酸(OA)誘導(dǎo)脂肪變性的肝癌(HepG2)細(xì)胞中TG和NEFA積累[16]。在人肝癌細(xì)胞Bel-7402模型中發(fā)現(xiàn)，荷葉堿導(dǎo)致LDL、3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMGCoAR)和酰基輔酶A膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(ACAT)水平升高，說明荷葉堿能夠通過抑制細(xì)胞內(nèi)膽固醇合成和抑制膽堿酯酶活性來產(chǎn)生調(diào)血脂作用[17]。

1.2 降糖作用

目前，全球共有4.15億糖尿病患者，2型糖尿病患者占90%以上，2型糖尿病的特征為高胰島素血癥、胰島素抵抗和胰腺β細(xì)胞衰竭，控制患者的血糖是糖尿病治療中的重要內(nèi)容[18]。在高脂飼料和和STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型中，不同劑量的荷葉堿均能改善糖尿病小鼠的血糖，同時(shí)，在降低血糖的基礎(chǔ)上，還改善了2型糖尿病小鼠的口服糖耐量和胰島素抵抗，穩(wěn)定小鼠糖尿病病情[11]，改善了腎臟果糖負(fù)荷，增強(qiáng)了果糖排泄[6]。荷葉堿還能夠促進(jìn)脂肪細(xì)胞和肌肉細(xì)胞對(duì)葡萄糖的消耗[19-20]，促進(jìn)胰島β細(xì)胞分泌胰島素。與傳統(tǒng)降糖藥物格列本脲相比，荷葉堿在作用劑最小的情況下毒性小，且具有顯著的降糖作用[6]，其開發(fā)前景值得關(guān)注。

研究表明，荷葉堿明顯導(dǎo)致葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(GLUT4)表達(dá)上調(diào)，葡萄糖攝取能力增加[12]，產(chǎn)生降糖作用。GLUT4是肌肉組織和脂肪組織攝取葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)體，其功能受到轉(zhuǎn)位的影響。在受刺激的脂肪細(xì)胞和肌細(xì)胞中，GLUT4儲(chǔ)存于細(xì)胞囊泡中，不發(fā)揮作用；受胰島素刺激后，GLUT4轉(zhuǎn)位至細(xì)胞膜，參與葡萄糖攝取[21]。AMPK作為一種代謝調(diào)節(jié)劑，其幫助維持細(xì)胞內(nèi)能量平衡，參與物質(zhì)代謝和腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)的生成[22]，廣泛地影響糖脂代謝。荷葉堿主要通過AMPK通路和G蛋白-PLC-PKC通路促進(jìn)GLUT4的表達(dá)和轉(zhuǎn)位，同時(shí)通過誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加，促進(jìn)了GLUT4與細(xì)胞膜的融合(圖2)[20]，進(jìn)而增加葡萄糖的攝取。

注：荷葉堿作用于AMPK或G蛋白耦聯(lián)通路引起下游GLUT4上調(diào)。圖2 荷葉堿促進(jìn)細(xì)胞攝取葡萄糖的部分通路

荷葉堿不僅能增加葡萄糖消耗，還能夠促進(jìn)胰島素分泌。在胰島β細(xì)胞中，荷葉堿能夠通過關(guān)閉三磷酸鉀腺苷(K-ATP)通路促進(jìn)胰島素的分泌，也能刺激 K-ATP的擴(kuò)增通路發(fā)揮作用，增強(qiáng)胰島素分泌的第二階段，推測(cè)該階段K-ATP通過與環(huán)腺苷酸(cAMP)的放大通路產(chǎn)生作用，從而增強(qiáng)胰島素分泌[6，23]。

1.3 抗炎作用

炎癥是機(jī)體對(duì)抗感染的一種防御機(jī)制，當(dāng)機(jī)體遭遇病原體侵襲時(shí)，會(huì)釋放出一系列的細(xì)胞因子，將免疫細(xì)胞吸引到感染位點(diǎn)并引起炎癥，但是炎癥失控也會(huì)引起一系列的病理反應(yīng)，如阿爾茨海默病、動(dòng)脈粥樣硬化和2型糖尿病等[24]。炎癥和多種疾病均有不可分割的聯(lián)系，疾病的發(fā)生和發(fā)展過程中也伴隨著強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)，炎癥易導(dǎo)致癌癥的發(fā)展，促進(jìn)腫瘤發(fā)生、生長(zhǎng)、增殖和轉(zhuǎn)移[25]，如肺部組織損傷引起炎癥可引起小細(xì)胞肺癌[26]，在脂肪組織、肝臟組織、骨骼肌、腸道和血管壁中，代謝受到干擾時(shí)容易發(fā)生炎癥，將促進(jìn)2型糖尿病、肥胖和心血管疾病發(fā)生、發(fā)展和機(jī)體的代謝異常[27-28]。研究荷葉堿的抗炎活性對(duì)研究荷葉堿治療高血脂、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化等多種疾病的作用及機(jī)制均具有重要意義。

在多種細(xì)胞及動(dòng)物模型中均觀察到，荷葉堿引起的炎癥因子分泌減少，肝[16]、腎[29]、肺[30]、乳腺[31]等組織器官炎性病理損傷減輕：荷葉堿降低了血清炎癥因子白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、IL-6和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)[29]水平。在組織器官病理損傷方面，經(jīng)文獻(xiàn)分析在不同模型中，荷葉堿分別預(yù)防肝實(shí)質(zhì)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)[10]，減輕了高尿酸血癥小鼠腎臟炎癥[29]，治療了脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的肺損傷和乳腺小葉損傷[30-31]。該作用主要通過Toll樣受體4(TLR4)介導(dǎo)的核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)信號(hào)通路抑制炎癥反應(yīng)[32]，介導(dǎo)該作用的相關(guān)通路有TLR4/過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)/NF-κB[30，33](圖3)、TLR4/骨髓分化因子MyD88/NF-κB[34](圖3)和TLR4/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/ NF-κB信號(hào)通路。

注：荷葉堿抑制TLRs及其下游基因活性，或者通過PPARγ影響TLRs通路，抑制炎癥因子釋放。圖3 荷葉堿介導(dǎo)TLRs通路減輕炎癥反應(yīng)

另外，荷葉堿還可激活復(fù)合結(jié)構(gòu)域(NLRP3)炎癥小體[29，35]，產(chǎn)生對(duì)損傷引起的生理病理反應(yīng)的防御機(jī)制[36]，激活Nrf2/HO-1通路，產(chǎn)生抗炎作用[35，37]，該通路中，荷葉堿是通過結(jié)合HO-1產(chǎn)生作用的。

1.4 抗腫瘤作用

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)篩選發(fā)現(xiàn)，荷葉堿除了具有調(diào)節(jié)脂肪酶的活性外，還可能具有調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖的作用[38]。細(xì)胞無限增殖是腫瘤細(xì)胞的重要特征，推測(cè)荷葉堿可能具有抗腫瘤效果，并有多篇文章對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證。通過對(duì)不同癌細(xì)胞進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)不同癌細(xì)胞株對(duì)荷葉堿敏感性不同：荷葉堿可在裸鼠模型中抑制非小細(xì)胞肺癌生長(zhǎng)[39]；在細(xì)胞模型中，荷葉堿可抑制人神經(jīng)母細(xì)胞瘤(SY5Y)、小鼠結(jié)腸癌細(xì)胞(CT26)[39]、人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞(U87MG)、人膠質(zhì)瘤細(xì)胞(U251)[40]和黑色素瘤[41]等細(xì)胞生長(zhǎng)，不過對(duì)人乳腺癌細(xì)胞(MDA-MB-231)、人乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)的作用不顯著[40]，對(duì)人胃癌細(xì)胞(AGS)和人前列腺癌細(xì)胞(DU-145)無明顯作用[42]。荷葉堿可引起部分腫瘤細(xì)胞凋亡[40]，影響細(xì)胞周期[41]，還能夠影響癌癥相關(guān)因子轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子1β前蛋白(TGF-β1)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)的分泌[43]。

荷葉堿可通過以下通路產(chǎn)生作用：荷葉堿作用于PI3K絲蘇氨酸蛋白激酶(Akt)信號(hào)通路的IL-1β和磷脂酰肌醇4，5-二磷酸3激酶催化亞基α亞型(PIK3CA)靶點(diǎn)減少Akt磷酸化，抑制細(xì)胞增殖[38]；作用于SOX2-Akt/STAT3-Slug信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；抑制細(xì)胞遷移和上皮間質(zhì)樣轉(zhuǎn)化，抑制血管生成，誘導(dǎo)G2細(xì)胞周期阻滯，減少癌細(xì)胞遷移[5]；通過降低Wnt/β-catenin通路相關(guān)信號(hào)靶點(diǎn)蛋白的表達(dá)，如c-myc原癌基因蛋白(c-myc)、細(xì)胞同期蛋白D(cyclin D)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(VEGF-A)，同時(shí)抑制細(xì)胞的遷移能力和細(xì)胞增殖[39]。荷葉堿還可抑制酪氨酸酶相關(guān)蛋白的表達(dá)，阻止黑色素瘤的生成[41]。

1.5 抗精神病作用

文獻(xiàn)表明，荷葉堿能夠通過血腦屏障[44]，這為荷葉堿產(chǎn)生抗精神病作用提供了可能。早在19世紀(jì)70年代便有文獻(xiàn)報(bào)道了荷葉堿的抗精神病作用[45-46]，后來人們認(rèn)為，荷葉堿的作用與氯丙嗪非常相似，都是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制劑[47]。在嚙齒類動(dòng)物模型中，荷葉堿阻斷了五羥色胺受體2A(5-HT2A)激動(dòng)劑引起的頭部抽搐反應(yīng)和識(shí)別性刺激作用，增強(qiáng)了安非他命誘導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)活性，抑制了苯環(huán)己哌啶誘導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)活性，引起小鼠鎮(zhèn)靜，這表明荷葉堿具有非典型的抗精神病作用[48]。

從荷葉堿的結(jié)構(gòu)開始研究，發(fā)現(xiàn)其具有類似于阿立哌唑類抗精神病藥物的分子結(jié)構(gòu)，采用精神病藥物篩選程序?qū)τH和性和功能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)荷葉堿是5-HT2A、5-HT2C和5-HT2B的拮抗劑，5-HT7的逆激動(dòng)劑，D2、D5和5-HT6的部分激動(dòng)劑，5-HT1A和D4受體的激動(dòng)劑，抑制多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體[48]。對(duì)荷葉堿的親和性進(jìn)行進(jìn)一步研究，觀察到良好的5-HT2和α1拮抗作用[49]。荷葉堿與大麻素受體不能產(chǎn)生作用[50]。比較了荷葉堿對(duì)興奮性氨基酸特別是中樞神經(jīng)興奮性谷氨酸的拮抗作用，發(fā)現(xiàn)荷葉堿對(duì)氨基酸無選擇性[45]。

1.6 抗動(dòng)脈粥樣硬化

血脂異常是動(dòng)脈粥樣化的危險(xiǎn)因素，荷葉堿能夠有效降低高脂食物誘導(dǎo)的動(dòng)脈粥樣硬化模型小鼠的TC、TG水平[51]。通過PPARγ/肝X受體α(LXRα)途徑，荷葉堿上調(diào)巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞磷脂運(yùn)轉(zhuǎn)腺苷三磷酸酶1(ABCA1)的表達(dá)，促進(jìn)脂質(zhì)向外轉(zhuǎn)運(yùn)，減少細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)蓄積[52]。荷葉堿還能夠減少血管壁炎癥，通過調(diào)控NF-κB、金屬基質(zhì)蛋白酶2(MMP-2)、MMP-9及金屬蛋白酶抑制劑2(TIMP-2)進(jìn)一步阻止動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展[51]。

1.7 其他作用

研究還發(fā)現(xiàn)了荷葉堿的其他作用，如舒張氣管作用、舒張血管作用等?？偨Y(jié)其機(jī)制，荷葉堿作為一個(gè)離子通道調(diào)節(jié)劑產(chǎn)生作用。其能夠改變鈣離子、K-ATP、氯離子調(diào)節(jié)通道和有機(jī)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通道發(fā)揮不同作用：通過抑制Ca2+內(nèi)流，荷葉堿可誘導(dǎo)大鼠腸系膜主動(dòng)脈環(huán)松弛，消除內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)磷酸化和細(xì)胞內(nèi)一氧化氮水平產(chǎn)生舒張血管的作用，可用于治療與異常血管收縮有關(guān)的血管疾病的作用[53]；通過阻斷電壓依賴性Ⅰ型Ca2+通道或非選擇性陽離子通道，抑制細(xì)胞外Ca2+流入誘導(dǎo)氣管環(huán)松弛，對(duì)與氣道平滑肌異常收縮或支氣管痙攣有關(guān)的呼吸系統(tǒng)疾病有治療作用[54]；通過關(guān)閉K-ATP通道來刺激胰島素分泌[23]；在高尿酸血癥模型中通過調(diào)節(jié)腎有機(jī)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白產(chǎn)生抗高尿酸血癥的作用，可能具有預(yù)防和治療高尿酸血癥的能力[34]；還可以激活野生型和△F508突變型囊性纖維化跨膜電導(dǎo)調(diào)節(jié)因子氯離子通道[55]。

荷葉堿還具有一定的殺蟲作用[56-57]和抗氧化作用[35，42，58-59]。

2 展望

本研究對(duì)荷葉堿的活性及相關(guān)機(jī)制進(jìn)行總結(jié)梳理，并對(duì)調(diào)脂、降糖和抗炎作用及其機(jī)制進(jìn)行重點(diǎn)介紹。荷葉堿作為荷葉中的重要指標(biāo)成分，早在20世紀(jì)已經(jīng)對(duì)其活性進(jìn)行研究，迄今已經(jīng)發(fā)掘了荷葉堿的不少藥理活性，但多而不深，不少活性未深入發(fā)掘其機(jī)制。如荷葉堿的調(diào)脂作用，目前文獻(xiàn)僅對(duì)其機(jī)制進(jìn)行簡(jiǎn)單的摸索，僅探究清楚了其中的一條通路，但有研究補(bǔ)充發(fā)現(xiàn)，荷葉堿的作用途徑不止這一條，可以結(jié)合上下游基因，更深入地挖掘其調(diào)脂機(jī)制。同時(shí)荷葉堿的部分藥理活性，如抗腫瘤作用不強(qiáng)，無法與臨床常用抗癌藥相媲美，但其補(bǔ)充了該化合物的藥理作用，為藥理研究提供參考。

荷葉堿的降糖、調(diào)脂作用強(qiáng)，極具開發(fā)價(jià)值。在藥物聯(lián)用方面，荷葉堿和格列本脲在人體中能夠結(jié)合不同的靶點(diǎn)[6]，但與二甲雙胍聯(lián)用時(shí)會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)影響二甲雙胍的濃度和降糖效果[60]，表明荷葉堿可以同格列本脲聯(lián)用，作為輔導(dǎo)治療糖尿病的藥物。藥動(dòng)學(xué)研究表明，荷葉堿能通過血腦屏障，廣泛分布于大腦[44]，可以探索其對(duì)腦部疾病的藥理作用。此外，荷葉堿還能夠在肝組織和脂肪組織中大量分布[4]，結(jié)合其表現(xiàn)出的優(yōu)秀調(diào)脂作用和抗炎活性，或許可用于針對(duì)性治療非酒精性脂肪肝和肥胖等代謝疾病。