武警医学2014年2月第25卷第2期Med J Chin PAPF,Vo1.25,No.2,February,2014
小檗碱降糖调脂机制新进展
肖新华,张 茜
【关键词】 小檗碱;糖尿病;脂代谢;糖代谢 【中国图书分类号】 R587.1
早在公元200年,《神农百草经》就将小檗碱记
载为一种药材。到公元500年,《千金方》中记录了 小檗碱的降糖疗效。但是,在众多记载中,小檗碱主
要是作为抗感染药物,因为在中国古代,感染比糖尿 病高发。1988年,倪艳霞 使用小檗碱治疗2型糖
尿病,发现具有良好的降血糖效果,并且还能调节血 脂异常。但是,小檗碱降糖调脂的作用机制尚未明
确,为此笔者就小檗碱的降糖调脂疗效及作用机制
做一探讨。
1 小檗碱降血糖研究
1.1 临床研究 小檗碱具有与磺脲类和双胍类相 似的降糖效果。一项6O例用小檗碱治疗2型糖尿
病的报道显示,总有效率达90%,降糖开始时间为2 周左右,8周内达到最佳疗效;对停药后血糖再次升 高者重复应用该药仍有效,降糖总有效率90%_1 J。
王强 应用小檗碱治疗37例糖尿病患者,治疗前空
腹血糖平均为12 mmol/L,总有效率89.19%。陈德 元 应用小檗碱治疗糖尿病25例,第1周100 mg,
3次/d,如无不良反应,从第2周起加到300 mg,3
次/d,结果治疗后空腹血糖、胰岛素及餐后2 h血糖 均明显下降,较治疗前均有统计学差异。Zhou等 J
应用小檗碱1.0 g,3次/d,共3个月;空腹血糖降至 正常时,改为每次0.5g,3次/d,巩固疗效。20例糖
尿病患者中,服药1个月后9例空腹血糖有所下降,
2个月后又有9例有所下降,3个月后,20例空腹血 糖均降至正常。在观察中发现,小檗碱的降糖作用
和用量成正比,且一旦血糖降至正常水平时,无论如 何加大用量也不会出现低血糖,且对体重、血压、肝
基金项目:国家自然科学基金(81170736,81300649) 作者简介:肖新华,博士,教授,主任医师,E mail:xiaoxinhua@med. mail.corn.ca 作者单位:100730,北京协和医院内分泌科 l09
肾功能无影响。于棉荣等 应用小檗碱治疗105例
糖尿病患者,发现治疗后空腹血糖及餐后2 h血糖、 糖化血红蛋白均较治疗前有明显降低,但治疗前后
胰岛素及C肽释放试验无明显变化,对正常血糖水
平无影响。李燕等 治疗肝源性糖尿病28例,其中
应用小檗碱治疗16例,达美康12例,空腹血糖均明 显降低,葡萄糖耐量试验高峰值及降至正常值时间
提前。但在改善肝病临床症状(厌食、乏力、腹胀) 及肝功能方面,小檗碱组优于达美康组。Yin等 J
对36例新诊断的2型糖尿病患者随机分组,给予小
檗碱及二甲双胍,治疗3个月后,发现小檗碱能降低 糖化血红蛋白、空腹血糖、餐后血糖和三酰甘油水
平。 1.2 动物模型研究 动物实验发现,小檗碱能减
少2型糖尿病模型动物体重的增长,增强胰岛素敏 感性。李真 发现,小檗碱对正常小鼠及自发性糖
尿病KKAy小鼠均有降血糖作用。陈其明和谢明 智 应用小檗碱给小鼠灌胃,发现可降低正常小
鼠、四氧嘧啶糖尿病小鼠及自发性糖尿病KKAy小
鼠血糖,呈一定量效关系,并且能改善葡萄糖耐量。 Lee等¨。 发现,小檗碱能降低高脂饮食诱导的肥胖
大鼠体重,以及空腹血糖、餐后血糖、空腹胰岛素和
胰岛素抵抗指数(HOMA—IR)。Yin等 发现,小檗
碱能降低高脂饮食诱导的和低剂量STZ诱导的2型
糖尿病模型大鼠的空腹血糖,改善胰岛素耐量。另 外,小檗碱还能恢复四氧嘧啶诱导Wistar大鼠的胰
腺损伤。
1.3作用机制 1.3.1 具有不依赖胰岛素的作用 胰岛素信号通
路是在胰岛素刺激下,葡萄糖摄取到骨骼肌和脂肪 的途经。胰岛素信号通路涉及胰岛素受体(IR)、胰
岛素受体底物1(IRS.1)、磷脂酰肌醇3激酶
(PI3k)、胸腺病毒原癌基因(Akt
)等信号分子。2型 l10 武警医学20l4年2月第25卷第2期Med J Chin PAPF,Vo1.25,No.2,February,2014
糖尿病患者骨骼肌存在胰岛素信号通路缺陷。 在HepG2细胞系,小檗碱以非胰岛素依赖的方
式刺激葡萄糖消耗,而且此作用类似于二甲双胍。
在L6,C2C12肌肉细胞和333一LI脂肪细胞,小檗碱 的这种非胰岛素依赖作用也相继被证明¨ j。在给
予胰岛素的情况下,小檗碱能增强胰岛素诱导的葡 萄糖消耗和葡萄糖摄取。由于小檗碱是葡萄糖摄取 的强刺激因子,几个研究小组探讨了小檗碱对葡萄
糖转运子的作用,其中一项研究表明,小檗碱能增强 葡萄糖转运子1表达¨ 。Yin等 发现,小檗碱对
葡萄糖转运子的移位和表达作用微弱,只在小檗碱
为高剂量(≥10 ixmol/L)时能观察到,GLUT的改变 可能并不是小檗碱刺激葡萄糖代谢的主要机制 J。
IKK(KAPPAB激酶B抑制药)是IR和IRS的 丝氨酸磷酸化激酶,可使IRS307位的丝氨酸磷酸
化,导致正常的酪氨酸磷酸化受抑制,减弱IR与 IRS的结合,终止胰岛素信号向PI3.K传递¨ 。
PrrPlB(蛋白酪氨酸磷酸酶1B)可以使IRS1去磷酸
化,从而抑制胰岛素信号通路。Kim等 发现,在
333一L1脂肪细胞,小檗碱不增加IR和IRS1磷酸 化。
1.3.2 激活AMPK 在哺乳动物细胞,AMPK (AMP刺激的蛋白激酶)是一种重要的能量感受、信
号传导系统。它是感受代谢蛋白激酶家族的一员。
这一家族能作为能量感受器,监测细胞能量水平,比 如AMP/ATP比率。小檗碱是AMPKoL亚基催化基
团内的Thr一172磷酸化的强诱导因子,给予小檗碱
0.5 h,Thr一172位点磷酸化增加,而且能维持至少l6 h J,激活的AMPK能刺激胰岛素分泌。可见AMPK 是小檗碱调节葡萄糖代谢的靶分子。
1.3.3 抑制线粒体功能 小檗碱能通过升高 AMP/ATP比率来激活AMPK,从而抑制线粒体ATP
的生物合成。在大鼠肝脏线粒体中,小檗碱能抑制 NAD联系的呼吸作用。Kong等¨ 发现在线粒体
中,小檗碱能直接抑制单核苷酸氧化。最近,小檗碱 对线粒体氧化的抑制作用在活细胞中被证实 。
Yin等 发现,在活细胞中小檗碱能抑制氧气消耗,
增加乳酸积累,揭示其能增强糖酵解作用。由于糖
酵解中ATP生物合成效率低,导致了AMP/ATP比 率增高。基于上面的结果,Yin等推测小檗碱能抑
制线粒体活性,进而激活AMPK。这一结果揭示轻
度抑制线粒体活性,能改善胰岛素敏感性。近期的 试验验证了这一点,通过基因敲除的方法抑制线粒
体氧化磷酸化,能够延缓高脂饮食大鼠发展成胰岛 素抵抗,糖尿病和肥胖 。
1.3.4 作为仅.葡萄糖酐酶抑制药 一葡萄糖酐酶 是一种小肠内消化糖类(如淀粉和糖),仅.葡萄糖酐
酶抑制药是一种治疗2型糖尿病的口服降糖药,其 降糖机制是减少葡萄糖吸收。在Caco.2细胞发现
.葡萄糖酐酶的作用能被小檗碱抑制。给予小檗碱
后,葡萄糖在小肠上皮细胞的跨膜转移减少,进而减 少小肠葡萄糖吸收。
2小檗碱调节血脂研究
2.1 临床研究 除了降糖作用,小檗碱还能改善
脂代谢。两个临床试验发现,小檗碱分别降低血脂 异常个体三酰甘油35%和22%,降低血清总胆同醇
29%和16%,降低低密度脂蛋白25%和20%”’ 。
一项6O例用小檗碱治疗2型糖尿病的报道 示,
l4例高脂血症者血脂水平有不同程度降低。存小
檗碱改善2型糖尿病胰岛素抵抗的临床研究【11,
脂指标TC、TG、HDL和LDI 也都明显下降。 2.2 动物模型研究 小檗碱能降低高脂饮食诱导
的大鼠模型血清三酰甘油,显著提高肝脏和肌肉的 三酰甘油清除率,抑制脂肪聚集¨ ,还能降低正常 体形大鼠的血清游离脂肪酸 。 。研究还发现,小檗
碱能降低高脂饮食仓鼠和糖尿病大鼠的三酰甘油、 血清总胆同醇和低密度脂蛋白 ’ J,但对高密度脂
蛋白无作用。陈其明和谢明智 连续7 d给予高脂
饮食小鼠小檗碱50 mg/(kg・d),发现血清胆同醇 显著降低。勾祥辉等 用小檗碱0.5 g,3 72./d,饭
后口服治疗高脂血症,有效率达90%。宋菊敏
等 用小檗碱治疗链脲佐菌素诱发的T2DM大鼠6 周,发现TG、TC、VLDL.e均降低。殷峻等 观察了 小檗碱对实验大鼠脂代谢的影响,该实验分为以下
几组:普食对照组和小檗碱治疗组,高脂对照组和小 檗碱治疗组,高脂饮食与极小量链佐霉素诱导的糖
尿病组,糖尿病小檗碱治疗组和二甲双胍治疗组,疗 程5周。结果表明,小檗碱使普食鼠、高脂鼠和糖尿
病鼠的血清游离脂肪酸分别下调14%、24%、20%,
使高脂鼠的TG降低57%。
2.3可能的机制 2.3.1 抑制脂肪生成针对333一L1脂肪细胞的研 究发现,小檗碱能抑制脂肪细胞分化,减少脂肪聚
集,抑制几种脂肪生成基因的表达,包括PPAR7、C/
EBPc ̄、SREBP一1e、脂肪酸合成酶、乙酰CoA合成酶、
脂蛋白脂肪酶、aP2和CD36。抑制PPAR^y和C/
EBPot可能是小檗碱抑制脂肪产生的主要机制,因 警医学20l4年2月第25卷第2期Med J Chin PAPF,Vo1.25,No.2,February,2014
为PPAR 和C/EBPc ̄是脂肪生成的转录调节因子,
而且多数基因(脂肪酸合成酶、乙酰CoA羧化酶、乙
酰ct,A合成酶、脂蛋白脂肪酶、aP2和CD36)是通过 这两个『犬】子起作用的口 。
2.3.2增加低密度脂蛋白受体mRNA水平小檗 碱降低总胆同醇的机制可能与增加肝脏低密度脂蛋
白受体(LDLR)的mRNA和蛋白表达有关¨ ,在
Hep2细胞能延长LDLR的mRNA寿命 。小檗碱 激活细胞外信号调节激酶(ERK)可能是增加LDLR
mRNA稳定性的机制,而且只在肝脏特异激活
ERK,在其他组织不激活 。另外,小檗碱对低 密度脂蛋白的作用被JNK抑制药所拈抗,所以,激
活JNK可能与小檗碱能升高低密度脂蛋白浓度有 关 。
2,3,3降低PPARy表达水平许多核转录因子, 如PPAR家族、CC3TA/ ̄强子结合蛋白(C/EBP)家
族等在脂肪分化中起重要作用。PPAR家族由不同 基因编码的3个亚型组成:PPARc ̄、PPAR8和 PPAR ,其中PPARy最具有脂肪细胞特异性,在许
多脂肪细胞特异性基因转录激活前被诱导。PPAR ̄/ 被其配体激活后,与视黄酸类x受体 (RXRoe)形
成异二聚体,结合于靶基因启动子上的PPAR反应
元件(PPRE),启动基因的表达,诱导脂肪细胞的分 化。尽管许多因子参与脂肪细胞的分化,但都通过
PPAR起作用。目前,许多新开发的降血糖药物都
进行了这方面的研究,许多均有诱导脂肪分化的作 用,而抑制脂肪细胞分化的报道甚少。PPARy和
C/EBP共同诱导一系列脂肪细胞特异表达的基因, 从而使细胞得以最终分化。
PPARcx与血脂代谢关系密切,在多个水平参与
血脂的调节,如促进脂肪酸氧化和胆圃醇逆向转运, 降低血TG和TC。有研究发现,小檗碱能降低糖尿
病大鼠肝脏和骨骼肌的PPARy蛋白表达,促进
PPARc ̄和8蛋白的表达 ,促进前脂肪细胞的增
殖,减少脂质堆积,抑制脂肪细胞的终末分化 。
综上所述,小檗碱这一传统中药,在控制血糖和 血脂方面的疗效是乐观的。改善糖脂代谢的作用在
多种动物模型中得到证实,其机制正在探讨中。但
对线粒体的抑制作用和对AMPK信号通路作用的 细节仍然是未知的,仍然需要体内试验验证。
【参考文献】
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