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       【摘要】 
       黄连及其活性成分特别是小檗碱在体外细胞研究中具有广泛的药理活性，文章综述了近年来在抗肿瘤、抗糖尿病、抗菌抗炎、神经调节等几大方面作用及机制研究进展，经过分析整理表明：进一步筛选小檗碱以外的黄连活性有效部位及如何提高小檗碱的生物利用度来充分发挥小檗碱的疗效将是今后黄连研究的重点。
       【关键词】  黄连； 活性成分； 作用机制
       Study Advances on the Effects and Mechanisms of Active Constituents of Coptidis Rhizoma
       LI Caihong, ZHOU Keyuan
       1.Institute of Biochemistry and Molecular Biology,Guangdong Medical College, Dongguan 523808,China;2.Guangdong Key Laboratory for Research and Development of Natural Drugs, Zhanjiang Guangdong，Dongguan 523808 China
       Abstract：Coptidis Rhizoma and its active compounds especially berberine have a wide range of pharmacological activities in vitro cell study. This review summarizes several major effects  including anti-tumor,anti-diabetes,antibacteria and anti-inflammatory activities and neurological regulation of the constituents in Coptidis Rhizoma and its mechanisms . A further screening of the active compounds of Coptidis Rhizoma besides berberine and improvement of the bioavailability of berberine in order to give full effect in treating patients will be the focus of the study in the future.
       Key words：Coptidis rhizoma;  Active ingrediens;  Mechanisms
        黄连Coptidis rhizoma为毛茛科植物，根茎为中药要药，被记载于各朝代重要医药典籍之中。中医认为其具性寒、味苦，有清热、燥湿、解毒、泻火等功效。现代医学证明，黄连的作用主要与其根茎所含的生物碱（约占根茎的4%～8%）有关，包括小檗碱（berberine）、黄连碱（coptisine），甲基黄连碱（worenine）、巴马亭（palmatine）、药根碱（jatrorrhizine）、表小檗碱（epiberberine）、木兰花碱（mognoflorine），及中药炮制过程中由小檗碱转化而来的9-去甲小檗碱（berberrubine）等。王薇等［1］又首次从该植物中分离得到7个异喹啉类生物碱,分别鉴定为：8-oxyberberine(1) ，8-oxocoptisine(2)，8-oxo-epiberberine(3)，6-(［1，3］dioxolo［4，5-g］isoquinoline-5-carbonyl)-2，3-dime-thoxy-benzoic acid1 methylester(4)，corydaldine(5) ，noroxyhydrastineine(6)，6，7-methylenedioxy-1(2H)2isoquinolinone(7),7种成分活性需做进一步探讨。
       
       近年，国内外许多报道显示，以小檗碱为代表的黄连生物碱在浓度为每毫升微克级水平时，对人及动物多种体外培养的胃、肠、膀胱、前列腺、肺、肝、子宫、皮肤、鼻咽等恶性肿瘤细胞生长有明显的抑制作用，并促进细胞凋亡［2］。
         
       从天然产物中寻找毒副作用小，安全有效的抗肿瘤药物以及筛选抗肿瘤药物有效部位为近年研究热点，中药黄连也是其中热门之一。小檗碱为黄连主要生物碱，其药效在抗炎抗菌以及体外抗肿瘤方面非常明显，但小檗碱在体内研究中，口服吸收差,注射后迅速进入各器官与组织中，血药浓度维持不久, 且静脉注射或滴注可引起多种不良反应。改善小檗碱的生物利用度以及充分发挥小檗碱的药效作用将是今后研究的重点。现将黄连活性成分作用及机制研究进展综述如下。
       1  抗肿瘤作用机制
          
       黄连及其有效成分可通过细胞毒作用抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡、增强机体免疫功能、调节细胞信号传导、抗氧化、诱导细胞分化等机制发挥抗肿瘤作用。
        Kohji Takara［3］发现黄连提取物对Hela细胞的生长有浓度依赖性抑制作用， 50μg/ml黄连提取物能够显著增加Hela细胞对紫杉醇的敏感性。黄连素在体外亦能以时间和剂量依赖的方式对Hela细胞产生细胞毒作用并诱导其凋亡。
       1.1  诱导细胞凋亡细胞凋亡是多细胞生物体的重要的自稳机制之一,它的异常在肿瘤发病机制中具有重要作用。干预细胞凋亡的手段可望成为肿瘤治疗的新策略。随着研究的不断深入,现已证实肿瘤细胞的迅速生长和扩散转移与细胞凋亡过弱或过强有关,加强对药物诱导肿瘤细胞凋亡及机制的研究,无疑会给肿瘤的防治提供新的思路和途径。大量的研究表明,黄连及其小檗碱、生物碱等有抗肿瘤作用，而能够诱导肿瘤细胞凋亡是其主要机制之一。
       
       小檗碱在促人结肠癌SW620细胞凋亡的联级反应中起作用，能抑制人结肠癌Lovo细胞增殖，诱导凋亡。诱导凋亡过程中，黄连总碱与小檗碱和阳性药物比较，作用更为明显，其作用显然与黄连总碱中含有其他生物碱有关，提示有必要筛选其他有效成分［4，5］。
       1.2  阻滞细胞周期小檗碱通过抑制周期关键蛋白Cyclin D1，阻滞PG细胞周期进展，使G0/G1期细胞增多，而S期和G2/M期细胞减少从而抑制肺癌PG细胞增殖［6］。不同浓度黄连和小檗碱作用细胞24 h后, G0/G1期细胞明显下降,S期细胞明显升高。两者对CNE-2Z细胞周期阻滞在S期［7］。小檗碱对不同肿瘤细胞周期的阻滞不同,有待进一步研究。
       1.3  酶学机制研究认为，小檗碱具有拓扑异构酶（TOPO）毒性，能够通过抑制细胞周期蛋白，诱导细胞凋亡，抑制环氧酶-2（COX-2）等从而起到一定的药效作用，COX-2在胆汁酸的致癌机制中发挥不可忽视的作用，小檗碱能抑制COX-2 mRNA、蛋白和PPARγmRNA的表达及PGE2合成。小檗碱抗结肠癌作用中可能与通过非PPARγ路径调节COX-2表达有关［5，8，9］。
       
       不同浓度小檗碱作用于肝癌细胞后细胞膜内的caspase-3蛋白和 mRNA的表达增加。在蛋白酶级联切割活化过程中，caspase-3处于核心位置，不同的蛋白酶分别切割其酶原，使其激活，活化的caspase-3又进一步切割不同的底物，最终使细胞走向凋亡。小檗碱处理SW620细胞可活化capase-3和caspase-8，进而裂解多聚ADP核糖聚合酶（PARP），释放细胞色素c，BID与抗凋亡因子CIAP1、Bcl-2、Bcl-xL的表达显著减少，推测小檗碱在促SW620细胞凋亡的联级反应中起作用，即通过激活JNK/p38途径和诱导活性氧(ROS)产生而起作用［4］。
       1.4  影响癌基因表达Bcl-2是凋亡控制基因，Bcl-2通过抑制诱导凋亡信号而在肿瘤发生中起作用。小檗碱能激活Bcl-2和抑制Bax和caspase-3的表达来抑制高糖高脂诱导的NIT21细胞凋亡［10］。黄连素可通过增强缺氧/ 复氧损伤中的心肌细胞的Bcl-2 蛋白的表达来抑制由缺氧/ 复氧所造成的心肌细胞的凋亡［11］。
       1.5  影响信号通路在很多恶性肿瘤中均发现Cyclin D1过度表达，Cyclin D1已经被确认为一个癌基因。在正常人体组织中，Cyclin D1蛋白呈低水平表达，当Cyclin D1表达失控时，将引起细胞增殖周期失调，导致恶性肿瘤发生。小檗碱能抑制Cyclin D1表达，对Cyclin D1相关信号通路AP-1和Wnt的活性具有抑制作用，对异常激活的AP-1信号通路活性仍有显著的抑制作用，能降低细胞内与Cyclin D1转录密切相关的AP-1转录因子组分c-Jun含量，并抑制Cyclin D1基因启动子区与AP-1转录因子的结合，从而抑制Cyclin D1基因的转录水平，降低Cyclin D1的表达［6］。
       
       尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂（u-PA）和基质金属蛋白酶（MMPs）在癌症转移和血管发生中起很重要作用。抑制u-PA和MMPs后能够抑制癌症细胞的迁移和浸润。 Yung Tsuan Ho［12］发现小檗碱能够影响p-JNK, p-ERK, p-p38, IkappaK 和 NF-kappaB介导的信号通路来抑制人舌头鳞状癌细胞SCC-4中的MMP-2和MMP-9的作用；小檗碱还能够通过对FAK, IKK和NF-kappaB介导的信号通路的作用降低SCC-4中u-PA，MMP-2和-9的表达，从而抑制SCC-4的迁移和浸润。
       1.6  免疫调节黄连提取物能抑制地塞米松诱导的小鼠胸腺细胞凋亡,对小鼠胸腺细胞具有一定的保护作用,可在一定程度上使其免受外源性糖皮质激素的损害,有提高免疫机能的作用。
       
       大量研究结果表明,中药能诱生和增强机体的免疫功能,通过增强机体免疫功能,诱生细胞因子如白介素-2（IL-2）, 干扰素（IFN）等，诱导淋巴细胞激活的杀伤细胞（LAKC）产生及自然杀伤细胞（NK）增殖,从而介导肿瘤细胞发生凋亡。北美黄连总提取物处理乳腺癌MCF-7雌激素受体阳性细胞后, IFN-β和TNF-α特别是IFN-β的mRNA表达量显著提高。利用中和抗体抑制IFN-β增加，则明显抑制黄连诱导的抗增殖效应，表明黄连的作用与IFN-β有关，同时说明该阶段存在活化IFN-β的自分泌途径［13］。
       2  抗肿瘤体内研究
          
       药物药理疗效从体外转入体内研究对于能否继续用于临床药理研究将是一个关键。Ho YT等［14］利用小檗碱能够体外诱导人舌头鳞状癌细胞凋亡，进一步作用于体内异种嫁接该瘤鼠类动物模型，其也能够明显抑制肿瘤的生长，表明小檗碱在临床上能够用来治疗和预防舌头瘤。小檗碱的体外作用活性已经得到公认，体外研究扩展到体内研究并应用于临床抗肿瘤治疗将有巨大的现实意义。
       3  抗糖尿病作用机制
          
       黄连根茎具有降低血糖的特性，长期以来，在传统中医处方中，用来治疗糖尿病。已有动物实验和临床研究表明作为异喹啉类生物碱小檗碱能够改善高血糖症和改进胰岛素耐受性［15～17］。
       3.1  降糖并保护糖尿病大鼠周围神经黄连生物碱特别是小檗碱通过降低糖尿病大鼠空腹血糖、糖化血红蛋白比值和血清甘油三酯和胆固醇水平，提高糖尿病大鼠血浆胰岛素水平。提高坐骨神经感觉和运动传导速度，缩短动作电位潜伏期，调节自由基代谢紊乱，减轻脂质过氧化反应抑制多元醇代谢通路中活性和改善血液高粘状态增加坐骨神经营养因子的表达而改善糖尿病大鼠周围神经功能和结构，保护糖尿病周围神经的病变［18］。
       
       Jiyin Zhou［19］发现小檗碱能够减少糖尿病小鼠的体重，肝重以及降低肝脏重量与体重的比例，能够恢复糖尿病小鼠血糖、糖化血红蛋白、总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、载脂蛋白B等的量的增加；同时，高密度脂蛋白胆固醇、载脂蛋白AI等比正常水平的量减少。且能够增加肝脏中PPARα/δ的表达和减少PPARγ的表达，改善糖尿病小鼠血液和肝脏糖脂代谢。
       3.2  改善糖尿病性肾病变糖尿病性肾病变是一种糖尿病微血管并发症，将导致终末期肾脏疾病。小檗碱能通过控制血糖，减少氧化应激和抑制多元醇活化途径来改善糖尿病性肾病变小鼠的肾功能不全［20］。Weihua Liu认为小檗碱能通过P38MARK信号通路途径抑制高糖处理过的肾小球细胞纤维蛋白和胶质原的结合作用，抑制P38MARK磷酸化或通过抗氧化作用影响信号通路，从而改善糖尿病性肾病变［21］。
       3.3  防止内皮损伤和增强血管舒张 内皮损伤是导致肥胖、糖尿病、高血压病、心血管等疾病病发的关键因素。小檗碱以浓度依赖性增强离体培养小鼠内皮血管细胞一氧化氮合酶（eNOS）的磷酸化，促进eNOS与热休克蛋白90的联合而增加一氧化氮的产生，且小檗碱还能减弱高糖诱导的活性氧的增加、细胞凋亡、核因子κ-B活性、粘连分子的表达等，从而抑制单核细胞对内皮的黏附。另外，在小鼠主动脉环，小檗碱引出内皮组织依赖的血管舒张和减轻高糖介导的内皮机能异常，通过AMPK信号级联的激活作用介导防止内皮损伤和增强内皮组织依赖的血管舒张［22］。
       3.4  减少细胞因子对胰岛细胞的损伤效应Eun kyung Kim［23］研究表明，黄连提取物能够抑制S-亚硝酸-N-乙酰青霉胺 诱导的细胞凋亡，预测黄连提取物的防御作用能够对抗细胞因子诱导的胰岛β-细胞坏死。利用黄连提取物处理体外培养胰岛β-细胞，可明显抑制白细胞介素-1β和γ干扰素诱导产生一氧化氮，其抑制iNOS基因表达的分子机制涉及抑制NF-κB的激活作用。与未受药物刺激的细胞相比，细胞核中白细胞介素-1β和γ干扰素刺激RIN细胞使NF-κB结合活性增加以及p65亚基水平的增加，细胞质中的Iκ-B降解，可知其防御效应减少了NO产生和iNOS表达，从而减少细胞因子对胰岛β细胞的损伤效应。
       3.5  调控信号转导通路小檗碱能促进3T3-L1细脂肪细胞分化和降低脂质积聚，其作用与通过促进3T3-L1中PPARα，PPARδ，PPARγ，CDK9，cyclin T1表达相关。RNAi下沉默CDK9基因，3T3-L1中PPARα，PPARδ，PPARγ，CDK9，cyclin T1表达受到抑制，小檗碱具有翻转干扰效应并促进表达的作用，还可部分地通过影响CDK9参与脂肪细胞的分化功能，进而影响PPARs活性，使组织中糖脂代谢活动及相关酶、脂肪因子等恢复至接近常态，最终使2型糖尿病大鼠的糖脂代谢紊乱症状得以改善。因此，小檗碱的降糖调脂作用与其通过调控PPARs/P-TEFb信号转导通路相关［24］。
       4  抗菌抗炎作用及机制
        黄连是一种很好的清热解毒消炎药，具有广谱抗生素的作用，对革兰氏阳性和阴性细菌，原虫及各型流感病毒，真菌类等均有一定的抑制作用。其体外抗菌活性比小檗碱好，小檗碱、黄连碱、巴马亭、药根碱等4种黄连生物碱均为黄连的抗菌活性成分,抑菌谱相同,但抑菌活性有较大差异，其中小檗碱的抑菌活性最大,黄连碱和巴马亭次之,药根碱最小；4种生物碱对革兰氏阳性菌的抑制活性大于革兰氏阴性菌和酵母菌，对耐药金葡菌(MR)和金葡菌的抑菌能力基本相同，对耐药金葡菌的耐药性具有消除作用［25］。黄连总生物碱、小檗碱、黄连碱均具有防治应激性胃溃疡作用，但黄连碱的作用强度要明显强于黄连总生物碱和小檗碱。
       
       利用不同浓度的小檗碱处理人肠上皮细胞Caco-2，通过测量上皮电位电阻观察细胞紧密连接的完整性，并研究小檗碱对紧密连接和紧接合蛋白形态学方面作用，表明小檗碱能够减少肠上皮细胞的渗透率，推测小檗碱有抗腹泻活性［26］。Cheng ZF认为小檗碱能够抑制甲状腺机能亢进腹泻小鼠胃肠多肽的提升和黏液分泌，从而起到止泻作用［27］。
       5  神经调节
        已有证据表明，中央多巴胺系统可以介导可卡因的行为强化效应，黄连及其小檗碱可通过调整中央多巴胺系统有效抑制可卡因的行为效应［28］。
       6  结语与展望
        综上所述，在黄连及其活性成分作用当中，小檗碱应用最广，是黄连活性成分当中最有价值的单体，在抗糖尿病、抗肿瘤、抗菌抗炎等方面都可以发挥很好药效，可见小檗碱是不可或缺的治病良药。但小檗碱与大多数药物一样，具有肝脏的首过效应、存在溶解度低［29］(仅为0.2%)、机体吸收困难、难有效地被输送至病变部位及细胞内等问题，导致其生物利用度低(一般为10%，<25%)，造成病人用药次数频繁，耐受性差，药效差，大大限制其临床应用［30，31］。小檗碱上市及正在研究的制剂不能完全地克服上述存在的问题。因此，研究改进小檗碱的生物利用度，突破体外研究进而转入体内研究，充分发挥药物小檗碱疗效作用，为临床疾病治疗提供有力的支持将是我们今后要集中力量解决的重点难题。
        此外，在对乳腺癌MCF-7和结肠癌Lovo细胞的体外研究中发现，小檗碱对MCF-7和Lovo的生长抑制作用弱于黄连总提取物，提示可能存在小檗碱以外的抗肿瘤成分，因此继续探寻筛选黄连其他抗肿瘤活性成分也有重要意义。
       【参考文献】
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       ［3］Kohji Takara,Sayo Horibe,Yukihisa Obata et al.Effects of 19 Herbal Extracts on the Sensitivity to Paclitaxel or 5-Fluorouracil in Hela Cells［J］.Biol.Pharm.Bull,2005,28(1):138.
       
       ［4］Wen-Hsin Hsu,Yih-Shou Hsieh,Hsing-Chun Kuo et al.Berberine induces apoptosis in SW620 human colonic carcinoma cells through generation of reactive oxygen species and activation of JNK/p38 MAPK and Fals［J］.Arch Toxicol,2007,81:719.
       
       ［5］吴柯,周岐新.黄连生物碱抗结肠癌作用实验及其分子机制研究［D］.硕士学位论文,重庆医科大学,2007,5:5.