黃連化學成分及藥理作用研究進展

付琳，付強，李冀*，佟欣

(1.黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫藥大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

黃連是毛茛科多年生草本植物, 又名“味連”“云連”“雅連”“雞爪連”等，主產于四川、湖北、云南等地。黃連最早載于《神農本草經》，并被列為上品。其以根莖入藥, 味極苦、性寒，具有清熱燥濕，瀉火解毒之功，常用于治療泄瀉痢疾、消渴、癰瘡腫毒等。隨著現代研究的深入，黃連新的藥理作用不斷被發現，臨床用途更加廣泛。筆者將對近年來黃連的化學成分、藥理作用方面的研究進展予以綜述。

1 化學成分

目前從中藥黃連中分離得到的化學成分已有百余種，包括生物堿類、木脂素類、黃酮類、酸性成分等，其中生物堿類為其最主要的藥效成分[1]。

1.1 生物堿類

目前，從黃連中分離出的生物堿幾乎都是異喹啉類生物堿，而在這其中大多都屬于芐基異喹啉類，包括原小檗堿類、雙芐基異喹啉類、阿樸菲類、苯菲啶類等。原小檗堿類主要由黃連堿、小檗堿、表小檗堿、藥根堿、巴馬丁等成分組成，占黃連總生物堿的70%～80%。2015年版《中國藥典》規定黃連堿、小檗堿、表小檗堿、巴馬丁作為黃連的指標性成分[2]。其中小檗堿(又稱為黃連素)，是黃連中最具代表性也是含量最高的成分，可達到5%～8%。黃連不同部位所含小檗堿含量也不同，依次表現為：根頸部>根須部>葉部。不同品種的黃連中小檗堿含量也并不相同，其含量依次表現為：云連>味連>雅連。所以，不同的生長環境和炮制方法會直接影響黃連生物堿的含量。

1.2 木脂素類

木脂素類化合物是黃連的重要成分之一?，F已從黃連中分離出的木脂素有(±)-5′-甲氧基松脂素、(±)-松脂醇、(+) -5′-甲氧基苯酚、(±)-落葉松樹脂醇、(±)-5′-甲氧基落葉松樹脂醇、(±)-異落葉松樹脂醇、(+) -異落葉松脂素、黃連木脂素A、黃連木脂素B等[3-5]。

1.3 黃酮類

黃連所含有的黃酮類化合物主要有鼠李素、漢黃芩素、3，5，7- 三羥基-6，8- 二甲基黃酮、2′，4，4′-三羥基-6′-甲氧基二氫查爾酮、黃連皂苷Ⅰ、黃連皂苷Ⅱ、吳茱萸苷Ⅻ、7，4′-二羥基-5甲氧基黃烷酮、6，8-二甲基-3，5，7-三羥基菲酮等[6-7]。

1.4 酸性物質

黃連中也含有較多酸性化合物，包括東莨菪素、原兒茶酸、阿魏酸、綠原酸、鄰二苯酚、乳酸、香草酸、龍膽酸等[8-9]。

1.5 其他

此外，黃連中還含有揮發油類、多糖類、甾醇類及多種人體所必須的氨基酸、微量元素等物質[10-11]。

2 藥理作用

現代藥理研究表明[12]，黃連具有較高的藥用價值，具有保護心腦血管、降糖、抗炎、抗腫瘤等藥理作用。近年來，其在心腦血管系統、消化系統、糖尿病及腫瘤等方面的作用日益得到關注。

2.1 對心腦血管系統的作用

隨著我國人口老齡化進程加快，心血管疾病的發病率也日益升高，預計到2030年，將有2 300萬人每年死于心血管疾病[13]。黃連對心腦血管系統的作用廣泛，主要表現在抗心律失常、抗心力衰竭、降血壓等。

2.1.1 抗心律失常

現代藥理研究表明，黃連中的小檗堿、表小檗堿、巴馬丁等生物堿類成分均可發揮抗心律失常作用，其中小檗堿對各種類型的心律失常均有顯著療效，具有廣譜的抗心律失常作用[14-15]。小檗堿可能通過抗膽堿酯酶活性，提高乙酰膽堿的作用；拮抗腎上腺素，競爭性阻斷α受體，擴張冠狀動脈；增加心肌細胞內鉀離子外流，阻斷延遲激活鉀通道；減輕心肌細胞內的鈣超載等，從而發揮抗心律失常作用[16-18]?；诰W絡藥理學研究顯示[19]，黃連活性成分可通過調控PI3K-Akt、HIF-1、MAPK、Notch等信號轉導通路，進而對心房顫動起治療作用。

2.1.2 抗心力衰竭

小檗堿具有正性肌力作用，能夠改善充血性心力衰竭患者的心功能，增加心肌收縮力，降低外周阻力[20]。張恩浩等[21]研究顯示，黃連素能夠降低心衰大鼠血清BNP、TNF-α水平，抑制iNOS基因，進而發揮其抗心力衰竭作用。

2.1.3 保護心肌作用

陳凱等[22]研究發現，黃連素預防給藥可縮短缺血再灌注所致心律失?；謴驼５臅r間，同時顯著抑制血漿中ANP、BNP和c Tn-I水平的上升，改善心肌結構，表明黃連素對缺血再灌注所致的心肌損傷可發揮一定的保護作用。研究顯示[23]，黃連素可通過抑制m TOR/p38/ERK1/2信號通路，增加心肌自噬水平進而改善高血壓大鼠左心室重構；黃連素還可降低轉化生長因子β1(TGF-β1)蛋白表達水平，改善心肌纖維化。

2.1.4 抗血小板凝聚

血小板凝聚是血栓性心腦血管疾病發生的重要誘導因素。研究表明[24]，黃連素具有一定的抗血小板凝聚作用，能夠抑制血栓的形成，這可能與抑制血小板誘導劑引起的血小板聚集，抑制血小板血凝塊收縮，促進血小板聚集團解聚等有關。馮栓林等[25]研究報道，黃連素抗血小板聚集作用的機制可能與降低血小板內TXA2水平、升高cAMP水平，從而抑制血小板激活因子PAF有關。曲華等[26]研究顯示，黃連素可通過調節Choline/TMA/TMAO菌群代謝通路，減少腸道菌群生成，降低血小板聚集率、P選擇素水平，延長血栓形成時間，從而抗血栓形成。

2.1.5 降血壓

對于黃連素的降血壓作用，其機制與其通過抑制膽堿脂酶活性，降低外周血管阻力；降低外鈣內流來抑制血管收縮；與周圍血管上的α1受體結合，舒張周圍血管等方面相關[27-28]。最新研究發現，黃連素能夠改善自發性高血壓大鼠的主動脈收縮和內皮依賴性舒張功能，使血管重構減少，其機制可能與通過PI3K/Akt信號通路進而誘導自噬有關[29]。李金威等[30]研究觀察黃連素對75例高血壓患者的降壓效果，結果顯示黃連素組降壓總有效率97.5%，且通過為期兩年的隨訪未出現冠心病和心肌梗死病例，說明黃連素能夠有效控制血壓水平，避免或減少發生冠心病及心肌梗死。

2.1.6 抗腦缺血/出血損傷

牛憲立等[31]研究發現，黃連浸出液可上調腦缺血再灌注損傷大鼠海馬區腦源性神經營養因子BDNF mRNA的表達，改善腦缺血再灌注損傷大鼠的神經功能，具有保護神經元的作用，其中尤以中劑量(5.0 g/kg)效果更為顯著。李新崇等[32]通過線拴法建立局灶性腦缺血/再灌注模型發現，黃連堿對腦缺血/再灌注損傷具有一定的保護作用，其機制可能與促進bcl-2蛋白表達，減少神經元凋亡數量有關。另外，PANG等[33]研究顯示小檗堿還可通過降低甲基化轉移酶DNMT1和DNMT3a的表達水平，抑制PPARγ啟動子甲基化，從而達到保護神經細胞免受缺血再灌注損傷的作用。

此外，有研究顯示黃連素能夠促進實驗性大鼠腦出血后神經功能缺損的恢復，對腦細胞起到保護作用，其作用機制可能是通過降低腦組織細胞凋亡數，上調Cleaved cas-3、Cleaved cas-9和線粒體中cyto-c的蛋白表達，下調胞漿中cyto-c的蛋白表達，進而抑制線粒體凋亡通路實現的[34]。郭銀玲[35]通過注射未凝自體動脈血制備腦出血模型，發現小檗堿能夠明顯減少腦出血后腦組織的含水量，使血腫周圍組織中VEGF、HIF-1α的表達減少，進而改善腦損傷。

2.2 抗腫瘤作用

眾多研究表明，黃連對結直腸癌、肝癌、胃癌、肺癌、卵巢癌、口腔鱗狀細胞癌等多種腫瘤具有顯著的抑制作用，其在抗腫瘤方面前景廣闊。黃連抗腫瘤的作用機制主要包括：調節自噬、抑制血管生成、調控細胞周期、清除自由基、誘導細胞凋亡、抑制腫瘤細胞增殖、侵襲及轉移等多個方面[36]。

Wang等[37]研究發現，黃連素可明顯下調肝癌細胞COX-2、uPA、NF-κB、MMP-9表達水平，抑制腫瘤細胞外基質降解，從而阻止腫瘤細胞的侵襲、轉移。張強等[38]報道，小檗堿能夠提高腫瘤組織中自噬相關蛋白LC3-Ⅱ、Beclin-1的表達水平，誘導細胞抑制性自噬，這可能是其發揮抗胃癌作用的機制，且呈一定劑量依賴性。有學者對經黃連素處理后的人類結直腸癌細胞進行研究，發現黃連素可明顯降低COX-2/PGE2的表達，腫瘤生長明顯受到抑制，其作用機制可能與抑制腫瘤血管生成，抑制腫瘤的轉移相關[39]。KARNAM等[40]報道發現黃連素可顯著降低乳腺癌大鼠MDA水平，提高SOD、CAT活性，證實了黃連素可通過抗氧化從而抑制乳腺癌的進展。由此可以看出，黃連素可與多個不同靶點間相互作用以發揮抗腫瘤效應。

2.3 降糖作用

糖尿病是一種以胰島β細胞分泌缺陷或胰島素抵抗為主的代謝綜合征。中醫古籍中早有關于應用黃連治療糖尿病的相關記載，如《名醫別錄》云：黃連“止消渴”。黃連生物堿中起降糖作用的主要是黃連素和黃連堿，而巴馬丁、藥根堿和表小檗堿則發揮不同的協同作用[41]。

現代研究表明[42]，黃連素具有良好的降糖效果，可通過多條途徑發揮抗糖尿病作用。如黃連素能通過提高胰島素受體底物-1、PI3K蛋白的表達，阻斷由游離脂肪酸引起的胰島素抵抗[43]；也有學者發現其可通過促進葡萄糖激酶表達來改善HepG2細胞胰島素抵抗[44]。黃連素能夠刺激糖酵解，促進細胞的糖代謝，且無需AMPK信號通路的參與，仍可發揮顯著的降糖作用[45]。研究顯示[46]，黃連素還可促進胰高血糖素樣肽-1的分泌，進而提高胰島素水平和胰島β細胞數量以達到降糖作用。

肝臟是機體重要的糖代謝器官，在血糖穩態調節中起主要作用。因此，肝臟異常的糖輸出是造成血糖升高的重要原因。黃連素可通過調控LKB1 /AMPK/TORC2信號通路，抑制肝臟糖異生，從而降低糖尿病大鼠的血糖水平[47]。最新研究發現[48]，黃連素通過cAMP/GP信號通路可改善2型糖尿病小鼠的肝糖原結構，修復受損糖原結構以調節肝糖代謝，從而發揮降糖作用。

血脂紊亂是引起胰島素抵抗的危險因素之一。研究證實，小檗堿能夠降低TC、TG及LDL - C水平，調節血脂代謝的同時可降低血糖[49]。此外，黃連素還可通過調節腸道微生物菌群[50]、抑制炎癥反應[51]及氧化應激[52]等，達到治療糖尿病的目的。

2.4 抗病原微生物作用

2.4.1 抗病毒作用

有關研究表明黃連具有抗病毒作用，對多種類型病毒均具有一定的抑制作用，如單純皰疹病毒、流感病毒、巨細胞病毒等。小檗堿能夠改善流感病毒感染后的內皮細胞骨架重構、細胞收縮及細胞形態，進而改善流感病毒感染所致的內皮細胞通透性升高[53]。張燕等[54]研究發現，鹽酸小檗堿對單純皰疹病毒1型有較強的抑制作用，其機制可能與抑制病毒蛋白ICP27、ICP8和gD的表達有關。馬衛列等[55]研究顯示，黃連水提物可明顯抑制甲型流感病毒的活性及感染性，可能是通過抑制病毒RNA聚合酶活性實現的。張夢媛等[56]則發現小檗堿可下調RIG-I、NF-κB和MAVS表達，通過影響RLH信號通路的活化，從而發揮抗甲型流感病毒作用。Zhuang等[57]報道，小檗堿具有保護螺旋神經節細胞免受巨細胞病毒誘導的凋亡作用，其機制與通過NMDAR1/Nox3途徑抑制線粒體活性氧的產生有關。

2.4.2 抗菌作用

現代研究證明黃連具有廣譜的抗菌活性，對革蘭氏陽性菌(如金黃色葡萄球菌、肺炎雙球菌等)、革蘭氏陰性菌(如大腸桿菌、傷寒桿菌等)和真菌均能起到明顯的抑制作用，且與一般的抗生素相比，不容易產生耐藥性[58-59]。

小檗堿可以與菌體單鏈/雙鏈DNA結合形成復合體，降低拓撲異構酶Ⅰ/Ⅱ的活性，從而通過影響DNA的功能來起抗菌作用[60-61]。Oh等[62]發現小檗堿的抗菌作用與抑制金黃色葡萄球菌轉肽酶SrtA、SrtB的活性，從而抑制金黃色葡萄球菌的致病性有關。劉彥辰[63]研究發現，黃連素不是通過直接殺滅細菌，而是通過與耐甲氧西林金黃色葡萄球菌分泌的毒力因子PSMs多肽相互作用，抑制PSMs多肽聚集形成細菌淀粉樣纖維，進而破壞生物膜的完整性，從而對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌起抑制作用。

此外，有研究顯示[64]黃連中的5種生物堿均可顯著抑制幽門螺桿菌活性，其抗菌活性依次為：黃連堿>小檗堿>巴馬汀>表小檗堿>藥根堿，且脲酶可能為表小檗堿、黃連堿抗幽門螺桿菌的作用靶位。

2.5 抗炎作用

黃連對急、慢性炎癥反應均有明顯的抑制作用[65]。體內外實驗證明，黃連能夠下調STAT4、TNFα、IL-12的mRNA水平，抑制E2F的轉錄活性，抑制細胞增殖和細胞遷移，通過雙向調節STAT4信號通路從而發揮抗炎作用[66]。黃連素還可通過上調其線粒體生物合成相關基因TRAM、Cytochrome b mRNA表達，提高線粒體生物合成功能，進而抑制細胞炎癥反應[67]。

基于分子反向對接技術，對TLR4/NF-κB、JAK2/STAT3、p38 3條炎癥信號通路上的蛋白進行反向篩選，結果顯示黃連堿可以通過競爭性抑制PI3Kα、PI3Kγ、PI3Kδ、IKKβ 4個炎癥靶標蛋白的活性，抑制炎癥信號傳遞，影響下游蛋白的表達，從而發揮抗炎作用[68]。

趙俊等報道[69]，不同劑量的黃連素均能在一定程度上抑制慢性阻塞性肺疾病大鼠模型的氣道炎癥，其機制與下調炎癥因子IL-17、IL-8水平，上調抗炎因子IL-10水平有關，且黃連素劑量越高，抗炎效果越好。田華等[70]發現黃連素可降低促炎細胞因子IL-1β、TNF-α、IL-6水平，提高抗炎細胞因子IL-10水平，使促炎因子和抗炎因子之間恢復平衡，從而減輕幽門螺桿菌所致的炎癥反應對胃黏膜的損傷。

2.6 對消化系統的作用

在臨床上黃連常被用于治療消化性潰瘍、胃炎、腸炎等消化系統疾病并取得較好的療效。

小檗堿能夠抑制H+-K+-ATP 酶活性，抑制胃酸分泌；提高小鼠胃組織NO、NOS水平，降低ET水平，從而促進胃潰瘍黏膜愈合[71-72]。

基于網絡藥理學分析發現，黃連治療胃炎的作用機制與細胞因子受體結合、活性調控及結合血紅素等生物過程，調節信號通路NF-κB、AGE、IL-17、TNF、HIF-1及流體剪切應力與動脈粥樣硬化等信號通路有關[73]。相關臨床研究表明[74]，黃連素可明顯降低患者血清VEGF水平，提高PGⅠ、PGR水平，顯著提高慢性萎縮性胃炎患者的臨床療效。

小檗堿能夠下調內質網應激標志物caspase-12、caspase-3、p-JNK、JNK 、GRP78水平，通過改善內質網應激，從而減輕潰瘍性結腸炎癥；小檗堿還可通過影響腸黏膜上皮細胞分泌細胞因子，參與腸固有層淋巴細胞應答并發揮免疫調節作用來減輕小鼠腸黏膜炎癥[75-76]。黃連總生物堿能通過激活PPARγ來抑制p38/NF-κB通路，減輕炎癥反應，從而改善結腸炎模型大鼠的腸黏膜損傷[77]。觀察黃連對正常大鼠腸形態結構的改變，結果顯示回腸腸壁變薄，絨毛變短，上皮層覆蓋的黏液增多；結腸內腸壁變厚，絨毛變長，上皮層覆蓋的黏液減少，為黃連的止瀉作用提供依據[78]。

3 小結與展望

綜上所述，黃連的化學成分豐富，包括生物堿類、木脂素類、黃酮類及酸性成分等，其中尤以生物堿類中小檗堿的研究報道較多。黃連的藥理作用廣泛，對多種疾病的治療均有很大價值，其可通過不同的途徑和作用靶點起到保護心腦血管、抗腫瘤、降血糖、抗病原微生物、抗炎以及改善消化系統等藥理作用。目前，對黃連的研究雖已取得了一定進步，但仍存有一些問題。如黃連治療疾病的具體作用機制至今不明，尚無統一定論；其應用范圍也存在局限化，許多藥理作用研究還處于實驗階段，未能開發成藥物應用于臨床；黃連素作為P-糖蛋白底物在腸道凈吸收低，存在生物利用度低等問題。因此，未來需要在現代科技和先進科學研究技術上，更加深化對黃連化學成分及藥理作用的研究，推動黃連的進一步開發和臨床上的應用。