基于“中土之制”探討黃連調(diào)節(jié)脂肪組織糖脂代謝的作用機(jī)制*

張莉唯,劉喜明,付守強(qiáng),陳曉涵,徐婧,朱曉云

1.北京中醫(yī)藥大學(xué),北京 100029; 2.中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院,北京 100053

脂肪組織具備強(qiáng)大的儲(chǔ)能及內(nèi)分泌功能[1],是胰島素的主要靶器官之一,其糖脂代謝失調(diào)是肥胖、高脂血癥、2型糖尿病等代謝性疾病重要的病理基礎(chǔ)[2]。隨著當(dāng)前飲食結(jié)構(gòu)及生活習(xí)慣變化,以內(nèi)臟脂肪堆積為主的腹型肥胖患病率迅速升高[3],顯著增加2型糖尿病及心血管事件風(fēng)險(xiǎn)[4]。近年來,針對(duì)脂肪組織代謝的研究取得了一定進(jìn)展,其中白色脂肪棕色化對(duì)改善代謝紊亂作用突出[5],可使能量由儲(chǔ)存向消耗轉(zhuǎn)變。中醫(yī)藥治療代謝性疾病具有顯著優(yōu)勢及特色,早在《黃帝內(nèi)經(jīng)》中便有對(duì)肥滿、消渴等病癥的記載。中土為受納腐熟水谷之場所,脾胃升降關(guān)乎精微輸布與糟粕排泄,故改善代謝異常應(yīng)重視對(duì)中土脾胃的辨治。黃連乃主入中土、清濕熱之要藥,納旺形盛之實(shí)證尤宜用之,《本草述鉤元》論黃連具“中土之制”。本文嘗試探討中土與脂肪組織對(duì)機(jī)體代謝的影響及二者的關(guān)聯(lián),并圍繞中土運(yùn)化及脂肪組織糖脂代謝闡釋黃連“中土之制”的中醫(yī)臨床應(yīng)用及科學(xué)內(nèi)涵。

1 中土運(yùn)化與脂肪組織糖脂代謝

1.1 中土壅滯或可表現(xiàn)為脂肪組織過度肥大及糖脂代謝紊亂脾胃者,倉廩也,居中屬土,中央土以灌四傍。尤在涇《醫(yī)學(xué)讀書記》言:“土具沖和之德而為生物之本?！憋嬍乘?受納在胃而運(yùn)化在脾。正如《四圣心源》所云:“中氣旺則胃降而善納,脾升而善磨,水谷腐熟,精氣滋生,所以無病。”中土脾胃升降運(yùn)化,納飲食水谷之精微,并散精輸布周身。精微之質(zhì)厚重者屬陰,化精血濡養(yǎng)臟腑,轉(zhuǎn)為人之實(shí)體形質(zhì);質(zhì)輕清者屬陽,調(diào)動(dòng)氣機(jī)升降出入,推動(dòng)人之生長收藏。人體脂肪組織的功能在此兩方面有所體現(xiàn):占比最高的白色脂肪組織(white adipose tissue,WAT)可貯存剩余營養(yǎng)物質(zhì),起到能量緩沖的作用,類似形質(zhì)之陰者;棕色脂肪組織(brown adipose tissue,BAT)占比較少,因具備大量線粒體,可在寒冷環(huán)境中耗能產(chǎn)熱維持體溫,類似清陽之用。脂肪組織能量儲(chǔ)耗平衡對(duì)糖脂代謝穩(wěn)態(tài)具有重要作用[6]。肝臟與骨骼肌的能量代謝通量很大程度上由脂肪組織協(xié)調(diào)[7]。因而,脂肪組織的正常代謝在一定程度上反映中土臟腑之有序升降。

若飲食失節(jié),馨飪之邪壅滯中土,脾胃升降失司,清氣不升,停而成濁,膏濁堆積,則致肥滿?！鹅`樞·衛(wèi)氣失?！吩?“膏者,多氣而皮縱緩,故能縱腹垂腴”,膏人是《黃帝內(nèi)經(jīng)》對(duì)于肥胖人群的分類之一,飲食痰濁蘊(yùn)結(jié)中焦,則脘腹膨隆突出,濁邪蘊(yùn)久化熱傷津,變生消渴?！端貑枴て娌≌摗费?“此肥美之所發(fā)也,此人必甘美而多肥也。肥者令人內(nèi)熱,甘者令人中滿,故其氣上溢,轉(zhuǎn)為消渴?！贝瞬C(jī)變化亦可反映在脂肪組織功能異常上。當(dāng)機(jī)體能量攝入超過所需,WAT貯存過剩能量,脂肪積于腹部及內(nèi)臟引起腹型肥胖,WAT過度肥大,引起脂肪組織胰島素敏感性下降并活化巨噬細(xì)胞,促進(jìn)WAT脂解,釋放大量游離脂肪酸及甘油進(jìn)入循環(huán),導(dǎo)致“脂毒性”,可致肝臟脂質(zhì)合成及糖異生增加、肌肉脂質(zhì)沉積并損傷胰島β細(xì)胞,引起糖脂代謝異常[8-9]。研究表明,破壞脂肪細(xì)胞胰島素信號(hào)元件可引起全身胰島素敏感性下降[10]。脂肪組織功能影響全身胰島素敏感性和代謝疾病的易感性。

1.2 促進(jìn)脂肪組織棕色化與建運(yùn)中土的關(guān)系在寒冷等刺激下,WAT中出現(xiàn)散在棕色樣脂肪細(xì)胞,即米色脂肪細(xì)胞[11],這一改變稱為WAT棕色化。米色脂肪細(xì)胞與BAT功能相似,以非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱為主,具有豐富線粒體并表達(dá)線粒體解偶聯(lián)蛋白1(UCP1),促進(jìn)脂質(zhì)及葡萄糖攝取進(jìn)行能量代謝[12],從而減輕WAT過度肥大及脂解,改善糖脂代謝的作用,是治療肥胖、糖尿病等代謝性疾病的重要靶點(diǎn)之一[13]。最新研究表明,脂肪組織中存在一種新的能量代謝途徑與糖原的儲(chǔ)存和消耗有關(guān),糖原周轉(zhuǎn)水平越高,代謝過程越強(qiáng),燃燒脂肪越快,為代謝性疾病提供了新的潛在治療靶點(diǎn),并發(fā)現(xiàn)白色脂肪組織中有序的糖原周轉(zhuǎn)可能通過維持ROS穩(wěn)態(tài)并激活p38MAPK/PGC1α,從而增加UCP1表達(dá)以促進(jìn)WAT棕色化[14]。

WAT棕色化提示脂肪組織由能量貯存過剩轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰康恼{(diào)動(dòng)與利用,多余的能量以熱量消耗,類似于中醫(yī)陰濁由聚至散,進(jìn)而生清消濁,轉(zhuǎn)陰為陽的過程[15]。而這一能量的變化可由脂肪組織中動(dòng)態(tài)有序的糖原周轉(zhuǎn)調(diào)動(dòng),具有中醫(yī)由靜轉(zhuǎn)動(dòng)、動(dòng)而生陽的變化特點(diǎn),如張景岳《類經(jīng)》云:“陽動(dòng)而散,故化氣,陰靜而寧,故成形”。由靜轉(zhuǎn)動(dòng)、由陰轉(zhuǎn)陽的關(guān)鍵在于斡旋中土氣機(jī),中土運(yùn)化有賴脾胃升降和合,以布散精微、通降糟粕,《臨證指南醫(yī)案》言:“脾宜升則健,胃宜降則和”。肥胖、2型糖尿病等代謝性疾病初期以飲食失節(jié)之痰濕熱實(shí)證為主[16-17],欲調(diào)暢中土則應(yīng)治以祛邪化濁調(diào)氣,結(jié)合脾胃特點(diǎn)靈活應(yīng)用潤燥、升降、寒熱、攻補(bǔ)之法[18],以復(fù)中土健運(yùn),使氣化如常,則濁邪散、清陽升。

2 黃連“中土之制”治療代謝性疾病的作用

2.1 黃連“中土之制”之本草釋意黃連氣寒味苦,味厚氣薄,乃主中焦清濕熱之要藥。陶弘景《本草經(jīng)集注》言黃連“主治熱氣”“止消渴”且“ 調(diào)胃厚腸”。張?jiān)亍墩渲槟摇费渣S連“除脾胃中濕熱,治煩躁惡心,郁熱在中焦,兀兀欲吐,心下痞滿,必用藥也”。清代醫(yī)家楊時(shí)泰在明末儒醫(yī)劉若金所著《本草述》基礎(chǔ)上刪輯而成《本草述鉤元》,總結(jié)性提出黃連“中土之制”這一特點(diǎn):“黃連本寒水至陰氣味,而色象與告成之時(shí),俱歸中土……有節(jié)色黃,中土之制……主治郁熱在中,煩躁消渴,或兀兀欲吐,心下痞滿?！苯Y(jié)合歷代本草,黃連主“中土之制”的含義首先體現(xiàn)在黃連的自然特征,其花果及根色俱黃,取象比類,應(yīng)中土之氣;再者,體現(xiàn)在其主治功效,因黃連味苦而厚,氣寒而降,性冷而燥,可使?jié)癯鹜?長于祛濕熱,可清中焦郁熱、散中土痞結(jié),祛濁邪、止消渴、厚腸胃。然中土薄弱、氣血虛損者慎用之。《神農(nóng)本草經(jīng)疏》言:“黃連味大苦,氣大寒,群草中清肅之物。故祛邪散熱,蕩滌腸胃,肅清神明,是其性之所長;而于補(bǔ)益精血,溫養(yǎng)元?dú)?則其功泊如也?！?/p>

2.2 黃連“中土之制”之配伍應(yīng)用歷代醫(yī)家多有使用黃連配伍組方辨治痞滿、泄瀉、腹痛等中土失和之癥者,《傷寒雜病論》中有十余方使用黃連。黃連的配伍可有效改善糖脂代謝,對(duì)于改善肥胖、2型糖尿病、代謝綜合征等代謝性疾病臨床療效顯著。

2.2.1 辛開苦降,消散中土痞結(jié)邪氣結(jié)于中土,多為痰濕熱結(jié)或寒熱錯(cuò)雜,而生痞滿、結(jié)胸、伏梁等病癥,常以辛散之品配伍黃連苦泄之性,如半夏、瓜蔞、枳實(shí)等,升降相因,調(diào)復(fù)中土氣機(jī)?！杜R證指南醫(yī)案》云:“苦降能驅(qū)熱除濕,辛通能開氣宣濁?！贝矸絼┯行∠菪販?、黃連溫膽湯、半夏瀉心湯等。邢穎等[19]通過數(shù)據(jù)挖掘,分析2 943例2型糖尿病患者處方用藥規(guī)律,發(fā)現(xiàn)黃連使用頻率最高,且以“辛開苦降”為主要配伍模式。臨床試驗(yàn)表明,黃連溫膽湯對(duì)改善代謝綜合征患者血脂紊亂、糖代謝異常以及肥胖具有顯著作用[20]。

2.2.2 苦寒清解,直折中土火熱若中土火熱熾盛,常以苦寒清熱之品配伍黃連,以肅清中土郁熱,常選黃芩、梔子清熱解毒。如大黃黃連瀉心湯,主治無形邪熱壅聚于中焦而致氣機(jī)痞塞之“熱痞”;黃連解毒湯,宜治三焦火熱;或配生地黃、牡丹皮清熱涼血,如清胃散,主胃火牙痛。符績軍等[21]使用黃連解毒湯聯(lián)合低熱量飲食干預(yù)新診斷2型糖尿病患者98例,較對(duì)照組可改善肥胖并控制血糖。鄒志強(qiáng)等[22]在西醫(yī)綜合治療基礎(chǔ)上聯(lián)合大黃黃連瀉心湯干預(yù)火熱證2型糖尿病患者106例,較對(duì)照組可改善血糖水平及胰島功能。

2.2.3 寒熱并用,調(diào)和中土陰陽黃連性苦寒,若遇脾胃虛弱或夾寒邪者,可配伍干姜、人參、甘草,寒熱并舉,攻補(bǔ)兼施,佐制偏勝之害,如干姜黃芩黃連人參湯及半夏瀉心湯等,主中土寒熱錯(cuò)雜之嘔逆;再合桂枝,則成黃連湯,取其辛散溫通,配合黃連解中土邪郁以止腹中痛[23],適宜代謝性疾病由實(shí)轉(zhuǎn)虛階段中脾虛胃熱證者[24],此時(shí)疾病或已傳變至并發(fā)癥期。陳玉甜等[25]以干姜黃芩黃連人參湯治療寒熱錯(cuò)雜型糖尿病胃輕癱患者64例,觀察組較對(duì)照組胃排空率明顯升高,患者空腹及餐后2 h血糖水平顯著降低。

恰如《本草思辨錄》談黃連之配伍:“其制劑之道,或配以大黃芍藥之泄;或配半夏栝蔞實(shí)之宣;或配以干姜附子之溫;或配以阿膠雞子黃之濡;或配以人參甘草之補(bǔ):因證制宜,所以能收苦燥之益而無苦燥之弊也。”臨證詳加辨別,行黃連“中土之制”,祛邪安正,調(diào)運(yùn)中土,清升濁降,機(jī)體代謝自可運(yùn)轉(zhuǎn)如常。

3 黃連治療代謝性疾病的潛在機(jī)制

黃連憑其冷燥之性,祛中土濁邪痞結(jié),而行“中土之制”以調(diào)中土運(yùn)化,其配伍組方以調(diào)中土治療代謝性疾病療效確切。前文論述了脂肪組織糖脂代謝的生理病理特點(diǎn)與中土運(yùn)化的聯(lián)系,依據(jù)現(xiàn)代藥理學(xué)研究,脂肪組織亦是黃連發(fā)揮其改善代謝作用的重要靶標(biāo)之一。通過對(duì)當(dāng)前研究結(jié)果的探討,在“中土之制”的傳統(tǒng)內(nèi)涵基礎(chǔ)上進(jìn)一步延伸其可能的科學(xué)內(nèi)涵。

3.1 黃連可促進(jìn)脂肪組織棕色化及糖脂代謝諸多研究報(bào)告了黃連及其主要生物堿成分,如黃連堿、小檗堿、表小檗堿等具有降低實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血脂、血糖及脂肪組織質(zhì)量的作用[26-28]。Kwon等[29]觀察發(fā)現(xiàn),黃連乙醇提取物可以降低肥胖小鼠胰島素抵抗及血脂,抑制附睪脂肪組織脂質(zhì)積累及巨噬細(xì)胞炎癥。有關(guān)黃連主要提取物小檗堿的研究較為豐富,其對(duì)治療2型糖尿病、肥胖、高脂血癥等代謝性疾病具有可靠的安全性及有效性[30-31]。具體作用機(jī)制上,小檗堿可抑制脂肪組織的脂肪生成[32]、炎癥[33]、纖維化[34]及自噬[35]等,針對(duì)脂肪組織能量代謝,小檗堿可升高小鼠腹股溝WAT中UCP1表達(dá)水平并誘導(dǎo)WAT棕色化[36],促進(jìn)脂肪組織重塑和產(chǎn)熱,可通過激活A(yù)MPK/SIRT1提高PPARγ去乙?；絒37],或介導(dǎo)AMPK/PRDM16[38]實(shí)現(xiàn)。由此可見,黃連可通過改善脂肪組織功能,促進(jìn)能量代謝,干預(yù)高熱量飲食引起的體重增加及糖脂代謝異常。

3.2 黃連可調(diào)控糖原代謝糖原是機(jī)體重要的儲(chǔ)能形式之一,糖原周轉(zhuǎn)指糖原合成與分解的動(dòng)態(tài)過程[39],受高度有序的酶調(diào)節(jié),合成途徑主要受糖原合酶(glycogen synthase,GS)催化,分解途徑主要受糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase,GP)調(diào)控,GS與GP活性受相反的磷酸化效應(yīng)調(diào)控[40-41]。研究表明,黃連對(duì)于肝臟糖原代謝具有顯著作用,小檗堿可增加高糖培養(yǎng)的小鼠正常肝細(xì)胞中的糖原含量[42],黃連干預(yù)T2DM大鼠可顯著降低葡萄糖-6-磷酸酶和GP的活性,顯著增加磷酸果糖激酶和GS活性,促進(jìn)肝臟糖原生成,從而降低血糖[43]。

本研究組既往研究使用以黃連為君藥的中藥復(fù)方提取物干預(yù)飲食誘導(dǎo)的肥胖C57BL/6J小鼠,發(fā)現(xiàn)該方可改善糖脂代謝紊亂,同時(shí)增加腹股溝WAT(iWAT)線粒體數(shù)目、上調(diào)UCP1表達(dá)。值得注意的是,在糖原染色切片下觀察到,中藥干預(yù)組iWAT中糖原表達(dá)較模型組顯著升高。相較肝臟及骨骼肌,脂肪組織中的糖原水平偏低,但具有相當(dāng)?shù)拇x活性及生理意義[44]。早期研究發(fā)現(xiàn),在禁食后重新進(jìn)食WAT中可出現(xiàn)短暫糖原峰值[45],且糖原動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)可促進(jìn)BAT分化[46],且BAT較WAT含有更多糖原。Keinan等[14]通過基因敲除糖原靶向蛋白及抑制GP活性阻斷糖原周轉(zhuǎn),發(fā)現(xiàn)UCP1表達(dá)及能量消耗明顯降低,證明了糖原在脂肪組織代謝中的重要作用。因此,糖原代謝作為黃連已知的作用靶標(biāo),可能與黃連促進(jìn)脂肪組織代謝的機(jī)制相關(guān)。

3.3 黃連促進(jìn)WAT棕色化可能與糖原周轉(zhuǎn)下游通路活性氧(reactive oxygen species,ROS)/p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)相關(guān)Keinan等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),糖原周轉(zhuǎn)可通過產(chǎn)生ROS激活p38MAPK,最終提高UCP1表達(dá)[14]。ROS是線粒體呼吸鏈的副產(chǎn)物,糖原分解釋放1-磷酸葡萄糖,為脂肪細(xì)胞糖酵解提供主要底物,一定量的ROS是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)分子,ROS可介導(dǎo)p38MAPK[47]驅(qū)動(dòng)BAT中UCP1表達(dá)及產(chǎn)熱[48]。p38MAPK磷酸化cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白、激活轉(zhuǎn)錄因子2和過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α,誘導(dǎo)UCP1轉(zhuǎn)錄[49]。同時(shí)UCP1升高可抑制ROS產(chǎn)生[50],從而維持ROS平衡,避免ROS過多引起氧化應(yīng)激損傷線粒體功能[51]。

黃連在多種疾病中調(diào)節(jié)ROS,黃連提取物木蘭花堿在胃癌細(xì)胞中高度誘導(dǎo)ROS以促進(jìn)自噬及凋亡[52],黃連乙醇提取物也可通過提高Hep3B細(xì)胞中的ROS水平、促進(jìn)線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,從而起到抗癌作用[53]。而小檗堿則通過減少主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中的ROS,改善內(nèi)皮功能障礙預(yù)防動(dòng)脈硬化[54]。小檗堿還可介導(dǎo)Akt/ASK1/ROS/p38MAPKs誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡[55],而另一種黃連主要提取物四氫帕馬丁則通過抑制p38MAPK/NF-κB/iNOS改善神經(jīng)性疼痛和減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)[56]。以上研究提示了黃連影響ROS平衡及p38MAPK的可能性。結(jié)合黃連對(duì)糖原的調(diào)控及脂肪組織能量代謝的干預(yù)作用進(jìn)行推測,調(diào)控脂肪組織糖原周轉(zhuǎn)并影響其下游ROS/p38MAPK通路,可能是黃連促進(jìn)WAT棕色化、改善脂肪組織糖脂代謝的潛在機(jī)制之一。

4 結(jié)語

綜上,中醫(yī)在治療肥胖、2型糖尿病等代謝性疾病方面常以調(diào)運(yùn)中土為則,運(yùn)用黃連配伍治療代謝性疾病療效顯著。黃連清中土濕熱濁邪以行“中土之制”,推動(dòng)脾胃升降,調(diào)和動(dòng)靜陰陽,可引靜為動(dòng),消陰濁而生清陽。脂肪組織功能對(duì)機(jī)體代謝影響顯著,與中土運(yùn)化功能息息相關(guān)。研究表明,脂肪組織是黃連發(fā)揮改善代謝作用的主要靶標(biāo)之一,其中促進(jìn)WAT棕色化產(chǎn)熱耗能是黃連改善糖脂代謝的重要機(jī)制,也是黃連發(fā)揮“中土之制”改善代謝紊亂的藥理機(jī)制之一。最新研究提出,脂肪組織中有序的糖原周轉(zhuǎn)可激活棕色化脂肪。諸多研究觀察發(fā)現(xiàn)了黃連對(duì)糖原代謝的調(diào)節(jié)作用,據(jù)此探討并推測,黃連可能通過調(diào)節(jié)脂肪組織糖原周轉(zhuǎn)促進(jìn)糖脂代謝,具有一定深入研究價(jià)值。