黃連素的生物學(xué)功能及治療口腔疾病研究的進(jìn)展

崔鈺嘉 孫建勛 周學(xué)東

口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙體牙髓病科 成都 610041

黃連素又名小檗堿，是從黃連、三顆針、黃柏等天然藥物中提取的異喹啉類(lèi)生物堿。早期，憑借著顯著的抗微生物作用，黃連素在印度和中國(guó)的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中用于治療細(xì)菌性腹瀉、腸寄生蟲(chóng)、沙眼等疾病已有至少3 000年的歷史[1]。近年來(lái)，黃連素許多不為人知的藥理作用逐漸被發(fā)現(xiàn)。已有研究證明，黃連素具有抗高血壓、抗腫瘤、抗抑郁、神經(jīng)保護(hù)、抗炎、降血脂、降血糖等作用。近期，黃連素在各種慢性病中的作用備受關(guān)注，其中一部分研究者將其生物學(xué)作用與口腔疾病的治療聯(lián)系在一起，為口腔疾病的治療提供了新思路和新依據(jù)。本文就黃連素在口腔疾病中應(yīng)用的新進(jìn)展作一綜述。

1 黃連素的生物學(xué)功能

1.1 抗微生物

黃連素主要通過(guò)破壞菌體細(xì)胞壁及細(xì)胞膜，改變膜的通透性，擾亂菌體代謝，阻止菌體DNA及蛋白質(zhì)合成等方面來(lái)發(fā)揮殺菌抑菌作用[2]。目前有部分學(xué)者[3]合成了黃連素的衍生物，進(jìn)一步提升了黃連素的抗菌作用，使其也可以作用于耐藥菌和真菌等。氨噻黃連素在濃度為2 nmol·mL-1時(shí)就可以有效抑制耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌生長(zhǎng)，9-氧-丁-13（4-異丙芐基）黃連素衍生物（9-O-butyl-13-(4-isopropylbenzyl) berberine derivative，KR-72）則對(duì)隱球菌屬及念珠菌屬展現(xiàn)出強(qiáng)大的殺真菌能力，其最小抑菌濃度（minimum inhibition concentration，MIC）為0.25～8 mg·L-1[4]。

1.2 免疫調(diào)節(jié)

黃連素可直接作用于免疫細(xì)胞，在自身免疫神經(jīng)炎大鼠模型中，黃連素可抑制淋巴細(xì)胞增殖、下調(diào)腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-10、減少免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）G1和IgG2a[5]。通過(guò)影響調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和輔助性T細(xì)胞（helper T cell，Th）17細(xì)胞的平衡，黃連素可以用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[6]。黃連素還是多巴胺（dopamine，DA）D1和D2樣受體的拮抗劑，抑制固有免疫和獲得性免疫[7]。同時(shí)黃連素也可以調(diào)節(jié)炎癥因子。Chitra等[8]研究發(fā)型，它可以減少TNF-α、核因子（nuclear factor，NF）-κB、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth factor，TGF）-β1的表達(dá)來(lái)降低博萊霉素引起的肺纖維化的發(fā)生。黃連素的抗炎作用還使它能保護(hù)腸道上皮屏障，調(diào)節(jié)腸黏膜炎癥因子，用于治療腸胃炎[9]。

1.3 抗腫瘤

黃連素可以抑制腫瘤細(xì)胞的遷移、侵襲、增殖，阻斷細(xì)胞周期，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞自噬和凋亡[10]。有研究顯示，黃連素可以將雄激素敏感的DU145、PC-3和雄激素不敏感的LNCaP前列腺癌細(xì)胞[11]、BIU-87和T24膀胱癌細(xì)胞株[12]、A549肺癌細(xì)胞[13]阻斷在G1期。黃連素劑量依賴性減少M(fèi)CF7乳腺癌細(xì)胞和MDAMB231肺癌細(xì)胞的基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-1和MMP-9 mRNA和蛋白的表達(dá)，因此可能用于防止肺癌轉(zhuǎn)移[14]。

1.4 調(diào)節(jié)骨代謝

黃連素具有治療骨質(zhì)疏松的潛力[15]，不僅可以抑制骨吸收，還可以促進(jìn)骨形成。有研究[16]顯示，這種作用通過(guò)抑制破骨細(xì)胞的NF-κB和Akt通路的激活，來(lái)影響破骨細(xì)胞的形成和存活。在脂多糖 （lipopolysaccharides，LPS）和聚乙烯顆粒誘導(dǎo)的小鼠顱骨缺損中，黃連素抑制破骨細(xì)胞的聚集和骨吸收[17]。同時(shí)，它還可以激活p38分裂原激活蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）通路來(lái)促進(jìn)成骨細(xì)胞分化[18]，激活經(jīng)典Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路，提高骨髓間充質(zhì)細(xì)胞的成骨分化[19]。此外，給絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的婦女服用含酒花rho異α酸、黃連素、維生素D3、維生素K1的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可使其產(chǎn)生骨表面標(biāo)志物[20]。

1.5 毒性

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，黃連素對(duì)系統(tǒng)性疾病的治療研究多采用全身應(yīng)用的方式，因此目前涉及黃連素的生物毒性作用的研究多為腹腔注射或口服濃度。黃連素對(duì)小鼠的口服半數(shù)致死量（median lethal doses，LD50）為329 mg·kg-1，腹腔注射LD50為23 mg·kg-1，其硫酸鹽對(duì)大鼠腹腔注射LD50為205 mg·kg-1[21]。臨床應(yīng)用黃連素時(shí)，部分患者出現(xiàn)不良反應(yīng)，但無(wú)明顯毒性。以每分鐘0.2 mg·kg-1的速度注射黃連素30 min，可有效改善難治性心力衰竭患者（n=12）的心臟功能，但是有4例患者在注射黃連素1～20h后出現(xiàn)室性心動(dòng)過(guò)速[22]。Ⅱ型糖尿病患者口服黃連素（500 mg，每天3次）治療13周時(shí)，34.5%的患者出現(xiàn)短暫的胃腸道不良反應(yīng)，如腹瀉、便秘、脹氣和腹部不適，但肝酶和肌酐均無(wú)明顯變化[23]。

1.6 其他

此外，黃連素還具有降血脂、降血糖、抗抑郁、神經(jīng)保護(hù)等作用。黃連素通過(guò)抑制脂肪生成，增加脂質(zhì)分解和脂蛋白脂酶（lipoprotein lipase，LPL），上調(diào)低密度脂蛋白受體（lowdensity lipoproteins receptor，LDLR），下調(diào)前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9）轉(zhuǎn)錄，穩(wěn)定LDLR mRNA，抑制3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl (HMG)-CoA reductase，HMGR），實(shí)現(xiàn)降血脂作用[24]。黃連素可有效改善Ⅱ型糖尿病小鼠的高糖血癥，上調(diào)肝臟葡萄糖激酶水平[25]。黃連素喂食小鼠15 d，低劑量（5 mg·kg-1）可以增加大腦中去甲腎上腺素、5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）水平，高劑量（10 mg·kg-1）時(shí)增加5-HT、DA水平，顯示出抗抑郁效果[26]。Sim?es Pires等[27]研究，黃連素可以提高糖原合成酶激酶（glycogen synthase kinase，GSK）-3β磷酸化，抑制促凋亡信號(hào)通路，在大腦缺血中起到神經(jīng)保護(hù)作用。

2 黃連素用于治療口腔疾病

早年，黃連素因其良好的抗菌性主要用于感染根管的消毒。近年來(lái)，隨著它在各種慢性病中的藥理作用逐漸被發(fā)現(xiàn)，越來(lái)越多的研究者將黃連素應(yīng)用于各種口腔疾病。黃連素憑借抗炎、抗微生物、調(diào)節(jié)骨代謝的作用，在齲病、根尖周炎、牙周病的治療中均取得了較好的研究結(jié)果。此外，黃連素的抗腫瘤作用也使其被用于頜面部腫瘤的研究中。

2.1 治療齲病

齲病是在以細(xì)菌為主的多因素影響下，牙體硬組織發(fā)生慢性進(jìn)行性破壞的疾病，鏈球菌屬、乳桿菌屬、放線菌屬等被認(rèn)為是主要的致齲菌。黃連素對(duì)變異鏈球菌、遠(yuǎn)緣鏈球菌、黏性放線菌的MIC分別為0.625、0.625、1.25 g·L-1[28]。此外，黃連素和青霉素、克林霉素、紅霉素對(duì)變異鏈球菌、血鏈球菌、口腔鏈球菌的抑制具有明顯的協(xié)同作用[29]。

2.2 治療牙髓根尖周病

根尖周炎是發(fā)生在牙根尖周組織的炎癥性疾病，常常引起鄰近的牙槽骨和根尖部牙骨質(zhì)吸收、破壞。研究[30]發(fā)現(xiàn)，將黃連提取液作為乳牙感染根管的消毒劑，發(fā)現(xiàn)其對(duì)根管內(nèi)的厭氧菌的抑菌能力優(yōu)于樟腦酚，與甲醛甲酚無(wú)差異，而且對(duì)黏膜和根尖周組織無(wú)刺激性。此外，Xie等[31]將黃連素作為一種根管治療沖洗液，研究對(duì)含具核梭桿菌、中間普氏菌、糞腸球菌混合生物膜的離體牙的沖洗效果，黃連素對(duì)具核梭桿菌、中間普氏菌、糞腸球菌的MIC分別為31.25、3.8、500 mg·L-1，單獨(dú)使用時(shí)黃連素（2 g·L-1）抗菌效果較其他沖洗液弱，但黃連素聯(lián)合1%氯己定的抗菌效果與5.25%NaClO或2%氯己定的抗菌效果無(wú)明顯差異。

2.3 治療牙周病

牙周病是由細(xì)菌感染引起的發(fā)生在牙支持組織的慢性炎癥性疾病，可以導(dǎo)致牙周附著喪失和牙槽骨吸收，使患牙松動(dòng)[32]。一些用于治療牙周病的中藥復(fù)方制劑，如金梔潔齦含漱液、唇齒清胃丸的有效成分中，都含有鹽酸小檗堿。將含黃連素的黃連水提取物藥膜用于表面刮治和根面平整術(shù)后，相較于空白組來(lái)說(shuō)，其探診深度變淺、附著喪失減少、菌斑指數(shù)降低、探診出血有所改善，且各指標(biāo)隨時(shí)間推移呈繼續(xù)改善狀態(tài)[33]。目前，黃連素用于治療牙周炎的機(jī)制主要包括以下幾個(gè)方面。

1）黃連素有出眾的抗微生物作用。它對(duì)包括內(nèi)氏放線菌、牙齦卟琳單胞菌、中間普氏菌、產(chǎn)黑色素普氏菌和伴放線菌放線桿菌在內(nèi)的牙周可疑致病菌有明顯的抑制作用[34]。此外，有研究[35]顯示，在卵巢切除大鼠中，黃連素可以通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群來(lái)減輕牙周炎的牙槽骨丟失。

2）黃連素能夠抑制牙周組織的炎癥反應(yīng)。有學(xué)者[36]發(fā)現(xiàn)它能抑制促炎通路p38 MAPK/NF-κB，減少炎性因子TNF-α、IL-1β生成。同時(shí)，黃連素的鹽酸鹽也能夠抑制LPS誘導(dǎo)的人牙周膜細(xì)胞產(chǎn)生的單核細(xì)胞趨化蛋白（monocyte chemoattractant protein，MCP）-1，減弱牙周炎病原菌引發(fā)的炎癥反應(yīng)[37]。鹽酸小檗堿憑借其多靶點(diǎn)作用優(yōu)勢(shì)，不僅降低TNF-α、IL-1β的效果優(yōu)于鹽酸米諾環(huán)素，而且可以升高骨鈣素（osteocalcin，OCN）的水平[38]。黃連素可以恢復(fù)牙齦卟啉單胞菌誘導(dǎo)的成骨相關(guān)基因表達(dá)的下調(diào)[39]。在野生型小鼠和PCSK9敲除小鼠中，黃連素均可以用于治療牙周炎，黃連素明顯降低血清中的PCSK9、TNF-α和IL-1β水平[40]。

另外，黃連素可以有效抑制MMP的表達(dá)，MMP被認(rèn)為介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)降解，參與牙周炎發(fā)生過(guò)程中的牙周組織瓦解和炎癥反應(yīng)[41]。而黃連素可以有效抑制MMP的表達(dá)。Tu等[42]發(fā)現(xiàn)，在牙齦卟琳單胞菌LPS刺激的人牙齦成纖維細(xì)胞、U-937巨噬細(xì)胞單獨(dú)或共培養(yǎng)下，黃連素抑制pro-MMP-2、pro-MMP-9、MMP-2的表達(dá)，并且在實(shí)驗(yàn)性大鼠牙周炎中，黃連素可以降低牙周組織結(jié)扎后的膠原降解、牙槽骨吸收，以及MMP-2和MMP-9陽(yáng)性表達(dá)的細(xì)胞數(shù)量。此外，黃連素的鹽酸鹽在抑制MMP-2和MMP-9表達(dá)的同時(shí)，還可以提高基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制物金屬蛋白酶組織抑制因子（tissue inhibitors of meta lloproteinase，TIMP）-2水平[36]。

2.4 治療口腔黏膜病

Jiang等[43]將含5 mg·g-1的黃連素凝膠用于治療復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍的臨床隨機(jī)對(duì)照雙盲試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)它可以有效降低潰瘍的疼痛程度、面積大小，改善紅腫和滲出，并且沒(méi)有過(guò)敏、感染、味覺(jué)異常等不良反應(yīng)。

肌成纖維細(xì)胞與口腔黏膜下纖維性變密切相關(guān)，其突出表達(dá)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）和TGF-β1。20 mg·L-1的鹽酸小檗堿降低口腔黏膜下纖維性變患者的肌成纖維細(xì)胞表達(dá)α-SMA和TGF-β1的表達(dá)，抑制成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化[44]。

2.5 治療頜面部腫瘤

最新研究發(fā)現(xiàn)，黃連素可以通過(guò)多種途徑有效抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。黃連素可以誘導(dǎo)口腔鱗狀細(xì)胞癌上皮癌細(xì)胞形態(tài)改變、DNA裂解、核固縮，并且通過(guò)激活p38 MAPK信號(hào)通路誘導(dǎo)凋亡相關(guān)蛋白配體（factor associated suicide ligand，F(xiàn)asL）產(chǎn)生，上調(diào)促凋亡因子半胱天冬酶-8、9、3，多聚ADP-核糖聚合酶（poly(ADP-ribose)polymerase，PARP）、Bax、Bad和Apaf-1表達(dá)，下調(diào)抗凋亡因子B細(xì)胞淋巴瘤（B-cell lymphoma，Bcl）-2和Bcl-xL表達(dá)，致使口腔上皮癌細(xì)胞凋亡，并且通過(guò)MMP-2和MMP-9下調(diào)來(lái)抑制口腔上皮癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[45]。另外，黃連素也可能成為抑制舌癌的轉(zhuǎn)移和侵襲的藥物，它通過(guò)黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）、IκB激酶（IκB kinase，IKK）和NF-κB介導(dǎo)的信號(hào)通路抑制人舌癌細(xì)胞系（human tongue carcinoma cell line，SCC）4 MMP-2、MMP-9的分泌，同時(shí)使與腫瘤侵襲性有關(guān)的尿激酶型纖溶酶原激活劑（urokinasetype plasminogen activator，u-PA）表達(dá)下降[46]。

3 小結(jié)

黃連素作為傳統(tǒng)中藥在臨床上應(yīng)用多年，由于其豐富的生物學(xué)功能以及多靶點(diǎn)作用機(jī)制，不僅在許多慢性病中發(fā)揮了顯著的療效，而且在口腔相關(guān)疾病中的應(yīng)用也在不斷發(fā)展。目前，當(dāng)存在嚴(yán)重的基礎(chǔ)性疾病如糖尿病、骨質(zhì)疏松時(shí)，口腔疾病如牙周病因與全身疾病關(guān)系密切，臨床上因此無(wú)法取得滿意療效，黃連素可能成為治療此類(lèi)疾病的新思路。然而，黃連素復(fù)雜的作用機(jī)制使得一些藥理活性及作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索，并且如何安全有效的將黃連素應(yīng)用于臨床仍值得思考和進(jìn)一步研究。