黄连素(berberine)的药理作用及作用机制 | 黄连素(berberine)的药理作用及作用机制 |
| 发布时间:2021-11-07 信息来源:admin 发布人:admin 点击次数:1072 |
| 黄连素又称小檗碱(berberine), 是从毛茛科植物黄连等根状茎中提取的一种季胺类、异喹啉生物碱，临床上常用其盐酸盐，又称盐酸黄连素。黄连素主要存在于小檗科、罂粟科、毛茛科、芸香科、防己科、鼠李科等植物(黄连、黄柏、三颗针、伏牛花、白屈菜、南天竹等)中，但以黄连和黄柏含量最高。黄连素具有抗菌、抗肿瘤、降血脂、降血糖、降低血小板聚集率、抗心律失常、保护缺血心肌、降血压、抗胃溃疡及免疫调节等作用。黄连素不仅对炎症和感染类疾病具有疗效，还可治疗阿尔茨海默病、2型糖尿病、甲状腺功能充进、骨质疏松、高血压、肺炎、胃淸疡、膀胱癌、卵巢癌及前列腺癌等。 理化性质【3】 黄连素呈黄色针状黄色结晶，其分子量为336.37，熔点是145℃，几乎不溶于乙醚，难溶于苯、氯仿、丙酮、微溶于水和乙醇，较易溶于沸水和热乙醇中。在自然界，它多以季铵盐的形式存在，其盐酸盐、氢碘酸盐、硫酸盐、硝酸盐均难溶于水。 药理作用及作用机制【4】 1.对心血管系统的作用及机制 （1）黄连素调节蛋白激酶保护心肌 黄连素对心肌的保护作用，可通过上调缺血心肌的蛋白激酶的浓度来实现。腺苷-磷酸(AMP)依赖的蛋白激酶(AMPK)是生物能量代谢调节的关键分子。激活的AMPK一方面可抑制三磷酸腺苷(ATP)的消耗，另一方面刺激细胞产生更多的ATP，使细胞内ATP总量增多，从而延长细胞内ATP的供应时间，发挥对缺血心肌细胞的保护作用。黄连素能增加蛋白激酶的表达，蛋白激酶通过磷酸化糖代谢调节蛋白，使心肌组织中葡萄糖转运体-4的膜转位增加，更多葡萄糖通过葡萄糖转运体-4进入细胞内，参与相应葡萄糖代谢以维持能量平衡。此外，黄连素还能够增加蛋白激酶B和糖原合酶激酶的磷酸化。黄连素在胰岛素敏感和胰岛素抵抗的心肌细胞中都可以刺激葡萄糖消耗和葡萄糖摄取，并且应用蛋白激酶的抑制剂能够抑制黄连素对糖摄取和糖消耗的增加作用，表明黄连素刺激葡萄糖消耗与糖摄取的机制主要与蛋白激酶有关。 （2）黄连素抗血小板保护血管 黄连素能够抑制血小板的聚集，减少血液黏稠度，抑制血栓形成，达到预防心脑血管疾病的目的。黄连素抗血小板聚集作用主要包括以下几个方面:对血小板诱导剂导致的血小板的聚集有抑制作用，能抑制血小板血凝块的收缩作用，也可加速血小板聚集团的解聚。 （3）黄连素调节一氧化氮和一氧化氮合酶改善血压 黄连素的降压作用是通过上调一氧化氮合酶mＲNA的表达，使一氧化氮生成增加，从而达到舒张血管降压的目的。在颈动脉球囊损伤的家兔实验中发现，黄连素增加一氧化氮浓度并降低内皮素-1的浓度，起到修复损伤的内皮细胞，改善血管功能的作用。黄连素对高血压的调节作用提示其在防治高血压病中具有较大的临床应用价值。 （4）黄连素调节钙离子保护心肌 黄连素通过控制钙离子从而调控生物代谢。黄连素通过减少心肌细胞膜上的α肾上腺素受体的数量，从而抑制钙内流，阻断细胞凋亡，而发挥保护心肌细胞的作用。不同浓度的黄连素对细胞内Ca2+浓度的机制不同:低浓度的黄连素促进细胞外Ca2+内流，高浓度的黄连素促进细胞内钙库的释放。 2对神经系统的作用及机制 （1）黄连素对β淀粉样蛋白(Aβ)的影响 黄连素可通过减少Aβ的生成和加速Aβ的降解对阿尔茨海默病起到治疗作用。Aβ生成的减少是因为α分泌酶的活性影响了β分泌酶对Aβ前体蛋白的剪切，而黄连素可以增加α分泌酶的活性，从而影响了Aβ的生成。 （2）黄连素对神经递质的影响 黄连素对乙酰胆碱酯酶有抑制作用。乙酰胆碱酯酶能使乙酰胆碱水解成胆碱和乙酸。黄连素能通过抑制乙酰胆碱酯酶来增加乙酰胆碱浓度。 （3）黄连素抗焦虑作用 黄连素有镇静、镇痛作用，大剂量的黄连素可减轻大脑皮层兴奋程度，起到抗焦虑作用。黄连活性物质抗焦虑的机制可能与大脑内单胺类神经递质去甲肾上腺素，多巴胺，5-羟色胺含量降低有关。当人体内γ-氨基丁酸缺乏时，会产生焦虑、不安、疲倦、忧虑等情绪，黄连素抗焦虑作用还有可能与促进大脑内γ-氨基丁酸水平增加有关。黄连素还能通过抗氧化作用，降低机体氧化应激水平，从而起到抗焦虑作用。 （4）黄连素对脑神经组织的保护作用 黄连素具有抗炎、抗氧化的作用，并具有较好的血脑屏障通透性，所以黄连素对中枢神经组织具有一定的保护作用。黄连素长期服用可促进正常成年鼠脑内新生细胞的存活，提示黄连素可能具有促神经组织修复的作用。黄连素能改善2型糖尿病周围神经病变患者的神经传导速度。 3对高血糖和糖尿病的防治作用及机制 （1）黄连素降低血糖 研究表明，黄连素具有明显的降糖作用，主要通过增加胰岛素敏感性并促进胰岛素分泌，影响葡萄糖的吸收，来达到降血糖作用。有研究表明，黄连素的降糖作用可能部分是通过促进葡萄糖转运蛋白转运葡萄糖的活力所致。 （2）黄连素对纤维连接蛋白的影响 通过观察黄连素干预后四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠肾组织、高糖培养的系膜细胞中S1P2受体表达变化情况，以及对高糖条件下S1P2受体介导的纤维连接蛋白(FN)生成和MAPK信号通路的影响，发现减少S1P2受体表达，抑制S1P2-MAPK(主要是EＲK1/2和p38MAPK)通路介导的FN表达增加是黄连素抗糖尿病肾纤维化可能的作用机制之一。 （3）黄连素对多元醇通路的影响 实验表明，对糖尿病肾损伤大鼠，黄连素在调节血糖的同时，能通过提高机体抗氧化能力、减少肾组织醛糖还原酶活性与基因表达以抑制多元醇通路的激活发挥其肾功能的保护作用。 （4）黄连素对黄嘌呤氧化酶的影响 黄嘌呤氧化酶是一种专一性不高，既能催化次黄嘌呤生成黄嘌呤，又能催化黄嘌呤生成尿酸的酶。 4抗氧化作用及机制 黄连素的抗氧化作用，是通过减少活性氧的生成、增强抗氧化酶活性、清除氧自由基、减轻脂质过氧化反应等途径来实现的。黄连素通过抑制烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸(NADPH)氧化酶亚基的表达，减少超氧阴离子及下游产物等活性氧生成。黄连素还可以提高抗氧化酶如超氧化物歧化酶及还原型谷胱甘肽的表达。 黄连素可增强机体清除自由基的能力，随着黄连素浓度的升高，对脂质过氧化，DNA断裂，蛋白质氧化降解的保护作用逐渐增强。黄连素能通过抗炎、抗氧化来达到治疗消化性溃疡的目的，此外，如上所述，黄连素还能通过抗氧化、清除自由基来保护脑组织。 5抗炎作用及机制 黄连素有明显的抗炎作用，其抗炎机制涉及多个方面，主要是通过抑制炎症因子的生成和炎症因子的活性来达到抗炎目的。黄连素可以通过抑制白细胞趋化性运动，抑制中性粒细胞呼吸爆发，抑制羟自由基的形成，抑制过氧化氢的释放，抑制中性粒细胞磷脂酶活性，降低炎症组织中前列腺素E2的含量，来中止或减缓炎症反应。黄连素能抑制巨噬细胞释放一氧化氮、肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-1β，减轻炎症反应，其作用机制与巨噬细胞蛋白磷酸化水平下降，一氧化氮合酶蛋白表达减少有关。此外黄连素的抗炎作用还可能与抑制肿瘤坏死因子、白细胞介素-6等炎症因子的活性及下调环氧化酶的表达有关。在肿瘤坏死因子引起的内皮细胞炎症反应实验过程中发现，黄连素能降低肿瘤坏死因子诱导的血管细胞黏附分子-1的表达，并减弱黏附分子-1对内皮的黏附。 6抗菌作用及相关机制 黄连素是一种广谱抗菌素，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有明显的抗菌作用，但是黄连素对革兰氏阳性菌效果较好，对革兰氏阴性菌效果较差，对宋内氏痢疾杆菌，副伤寒杆菌、绿脓杆菌则几乎没有作用。黄连素对耐药性大肠埃希菌和多重耐药的幽门螺杆菌也有抑制作用。对钩端螺旋体在试管中有相当强的杀灭作用，且在极低浓度时即开始阻止霍乱、肠伤寒、痢疾杆菌的繁殖。 7抗癌作用及机制 （1）连素对花生四烯酸及其代谢产物的影响 黄连素能抑制环氧酶-2基因的表达和环氧酶-2活性，进而抑制前列腺素E2的生成，这可能是黄连素抑制人类结肠腺癌细胞生长和增殖的机制之一。黄连素能抑制花生四烯酸代谢通路，降低前列腺素E2含量，抑制前列腺素E2释放，从而抑制肝肿瘤的复发。 （2）黄连素诱导癌细胞凋亡 黄连素具有抑制癌细胞转移，抑制癌细胞间及癌细胞与胞外基质黏附，抑制癌细胞增殖，促进癌细胞凋亡以及阻断癌细胞周期的作用。 （3）黄连素对细胞外基质金属蛋白酶的影响 黄连素可以在基因层面调控基质金属蛋白酶的表达。黄连素还可以抑制人胃癌细胞、人急性早幼粒白血病细胞、小鼠血细胞、人皮肤成纤维细胞及角蛋白细胞中基质金属蛋白酶的表达和活性。此外，黄连素能降低基质金属蛋白酶的表达来影响骨肉瘤细胞的转移和侵袭。 8对肝脏的作用及机制 （1）黄连素降低胆固醇 临床结果发现，黄连素能显著降低血总胆固醇、甘油三酯水平，疗效确切，不良反应少。 （2）黄连素对低密度脂蛋白受体的影响 黄连素能上调细胞中低密度脂蛋白受体mＲNA的表达。研究证明，黄连素的降脂作用主要是通过稳定低密度脂蛋白受体mＲNA的半衰期来增加低密度脂蛋白受体mＲNA水平，进而增加低密度脂蛋白受体的表达，从而促进胆固醇的分解，达到降脂效果。 （3）黄连素对人细胞色素P450酶的影响 细胞色素P450酶是人体最重要的药物代谢酶。实验表明，在正常剂量下，黄连解毒汤对人肝微粒体CYP2D6和CYP1A2可能有抑制作用，对人肝微粒体CYP2C8，CYP2C9，CYP2C19和CYP3A4无明显抑制作用。 9其他作用及机制 （1）黄连素对免疫系统的影响 黄连素能抑制免疫细胞的凋亡，减少自由基的产生，改善免疫细胞的反应性，减轻免疫器官的萎缩，表明黄连素对脑缺血再灌注小鼠的免疫系统都具有显著的保护作用。 （2）黄连素对钾通道的影响 黄连素治疗心律失常，是通过减少钾离子内流来实现的。 （3）黄连素对周期蛋白的影响 实验发现，黄连素能够显著的抑制类风湿关节炎的成纤维样滑膜细胞的增殖能力;黄连素能使成纤维样滑膜细胞周期阻滞在G0/G1期，并且具有浓度和时间依赖性;黄连素对细胞周期的这种阻滞作用是由于对细胞周期蛋白激酶抑制剂p21和p27的诱导和对细胞周期蛋白激酶CDK2，CDK4，CDK6，细胞周期蛋白cyclinD1，cyclinD2，和cyclinE的抑制。黄连素处理细胞能诱导ＲAFLSs细胞凋亡。此外，黄连素还能通过促凋亡蛋白B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)相关X蛋白(Bax)的表达上调，抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl的表达下调，线粒体膜电位的失衡，Caspase-3，Caspase-9和PAＲP的活化等机制诱导ＲAFLSs凋亡。 黄连素的作用机制 表1为黄连素的作用机制 制备方法【6】 1.传统的黄连素提取工艺 （1）以黄连为原料的提取工艺 1）硫酸法 称取10g药黄连剪碎,磨烂,加入盛有100mL,0.5%H2SO4溶液的烧杯中加热煮沸约5min后静置浸取20h,抽滤,提取液加食盐饱和,用稀盐酸调pH值至1～ 2,放置5h即析出盐酸黄连素粗品。抽滤,将粗品加热水至刚好溶解煮沸,用石灰乳调节pH值为8.5～ 9.8。冷却,滤除杂质,继续冷却至室温以下即有黄连素结晶析出。抽滤,得到黄色小蘖碱结晶,在50～ 60℃的烘箱中烘干。 2）石灰水法 将黄连10g粉碎成粉状,加1/10量的生石灰细粉,再加50倍的冷水浸泡,并经常搅拌,24h后过滤得棕红色滤液(滤饼还可再次浸取),加入滤液量5%食盐水,搅拌使之溶解,黄连素使在盐水溶液中沉淀析出,待沉淀完全后过滤,滤饼即为黄连素,在50～60℃下干燥。 3）乙醇法 称取10g中药黄连切碎,研磨成粉状,放人250mL圆底烧瓶中,加人100mL乙醇,装上回流冷凝管,热水浴加热回流0.5h,静置溶泡1h,抽滤,滤渣重复上述操作处理两次,合并3次所得滤液,在水泵减压下蒸出乙醇(回收)直到棕红色糖浆状。再加入1%醋酸(约30～ 40mL)加热溶解,抽滤以除去不溶物,然后于溶液中滴加浓盐酸至溶液浑浊为止,放置冷却,即有黄色针状体的黄连素盐酸盐析出,抽滤,结晶用冰水洗涤两次,再用丙酮洗涤一次,然后将粗品加热水至刚好溶解煮沸,用石灰乳调节pH值为8.5～ 9.8。冷却,滤除杂质,继续冷却至室温以下即有黄连素结晶析出。抽滤,得到黄色小蘖碱结晶,在50～60℃的烘箱中烘干。 （2）以黄柏为原料的提取方法: 1）酸醇原法：称取黄柏细粉100g,酸醇溶液500mL,回流1～ 2h,过滤,滤渣重复抽提2次,滤液在不断搅拌下加入固体工业食盐(为总体积的10%),用生石灰调pH值为9～ 10,过滤,搅拌、静置;过滤干燥得粗品,经水重结晶,而获得精品。 2）碱提取法：称取黄柏粗粉100g,适量石灰乳浸渍12h后用水收集滤液,加入固体工业食盐(为总体积的10%),加入石灰乳调pH值为8～ 9,过滤、搅拌溶解、冷藏过夜,取沉淀加热水溶解,趁热过滤,滤液加浓HCl调pH值为1～ 2,冷藏12h,取沉淀用蒸溜水洗至pH值为5,在60℃以下干燥,再重结晶,而获得精品。 3）醇提取法：称取黄柏粗粉100g,用75%乙醇连续回流提取至几乎无色,提取液减压回收乙醇后,用热水溶解,趁热过滤,其它同碱提取法。 2.新的提取工艺 （1）液膜法提取黄连素 黄连水浸液的制备:称取用粉碎机粉碎的黄连干粉。用蒸馏水浸泡48h,用循环水真空泵抽滤。滤液用蒸馏水定容至一定体积(母液)。供实验用。 液膜的制备方法按实验所需液膜要求,先将乳化剂Span 80溶于煤油中。然后加入盐酸溶液。采用恒温磁力搅拌器中速搅拌10min。即可得到亚稳定的白色乳状液膜。 黄连素的提取方法将10mL液膜倒入已调好pH值的30mL母液中,慢速搅拌10min,用分液漏斗分出已吸收黄连素的黄色液膜层,倒入烧杯中.然后再向调好pH值的已分离一次后的母液中加入10mL液膜,慢速搅拌10min。用分液漏斗分出已吸收黄连素的黄色液膜层,倒入装有黄色液膜层的烧杯中,在恒温水裕锅(80℃)进行破膜、静置、过滤,得产品。 （2）超声波提取黄连素 将黄柏5g碎成粉状,置烧杯中,加入1/10量的生石灰细粉,加水溶胀30min后,再加入30倍量水浸泡24h后纱布过滤,再用10%的盐酸将滤液pH值调至2～ 3,然后加入滤液体积10%的NaCl,放置过夜后抽滤,得到盐酸小檗碱的粗提物,此时还含有杂质。将盐酸小檗碱的粗提物用热水溶解并趁热抽滤,滤液冷却静止1h抽滤得到盐酸小檗碱与掌叶防己碱等的混和物。取粗产品各5g,粉碎加入130mL石灰水和20mL 5ms/mL的酶液,在60℃ ,功率为60%的超声波清洗器里超声清洗90min后双层纱布过滤,滤液用10%的盐酸调pH值为2～ 3,最后加入滤液体积10%的NaCl,放置过夜,抽滤,得两组盐酸小檗碱 应用【5】 1.治疗糖尿病 2.治疗高血脂症 3.治疗心律失常及心力衰竭 4.抗肿瘤 5.抗消化性溃疡 6.抗高血压 7.保护神经系统 8.其它疾病的应用 黄连素具有抗炎和免疫抑制功能，用于湿疹、皮炎、荨麻疹等皮肤病的治疗。 黄连素与抗甲状腺药物联用治疗甲状腺功能亢进比单独使用抗甲状腺药物疗效更佳。与黄连素联用组临床症状基本控制时间比未使用黄连素组明显缩短，并且甲状腺肿大和突眼症加重的病例数也明显减少。 黄连素还通过促进骨形成和抑制骨吸收，预防糖皮质激素诱发的腰椎松质骨的骨丢失。对去卵巢大鼠腔骨上端松质骨的骨丢失也起到预防作用。 主要参考资料 [1]杨勇,丁晓刚.黄连素的十大药理功能[J].科技信息(科学教研),2008(05):19-20. 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