荷葉堿藥理作用及機制研究進展△

俞月，路娟，呂欣鍇，鄧明慧，胡美賡，陳曦*

1.中國醫學科學院 北京協和醫學院 藥用植物研究所，北京 100193；2.山東中醫藥大學，山東 濟南 250355

荷葉為睡蓮科植物蓮NelumbonuciferaGaertn.的干燥葉，在我國江西、江蘇、湖北、湖南、福建等地均有種植，具有清暑化濕、升發清陽、涼血止血之功[1]。研究表明，荷葉主要含有生物堿類[2]和黃酮類[3]等有效成分，荷葉堿是荷葉中富含的一種異喹啉類生物堿，其不僅是荷葉中的指征成分，也是產生藥理作用的重要成分，具有較強的降糖、調脂以及減肥功效。荷葉堿能在靜脈注射后分布于腦、肝臟和脂肪組織[4]，對人體正常細胞無明顯毒性[5]，與臨床常用降糖藥物格列本脲相比不良反應小[6]，具有一定的開發價值。筆者對荷葉堿的藥理作用及機制進行系統梳理總結，通過查閱荷葉堿藥理作用及機制的相關文獻，對國內外報道的荷葉堿可能產生的藥理作用及其作用機制進行歸納總結，并對未來可期的研究方向進行展望。

1 藥理作用

1.1 調脂作用

高血脂臨床表現為患者體內血脂異常，是心血管疾病、非酒精性脂肪肝和肥胖的重要危險因素[7]，例如，低水平高密度脂蛋白(HDL)和高水平三酰甘油(TG)會增加個體患心臟病的風險[8]，糖脂代謝緊密關聯，總膽固醇(TC)過度累積可引起活性氧增多，導致脂毒性而產生糖尿病[9]等。目前常用的調脂藥物為他汀和貝特類，這兩類藥物長期使用均有嚴重的不良反應，荷葉堿調脂作用良好且不良反應小，為此，對其調脂作用進行了重點關注。

荷葉堿作為荷葉發揮調脂作用的重要成分，在多種動物模型中均能顯著改善血脂異常：采用高脂飼料(HFD)喂養的金黃地鼠模型中，灌胃給予不同劑量荷葉堿，劑量分別為10、15 mg·kg-1·d-1，給藥8周后，觀察到不同劑量組地鼠血清TC、TG、低密度脂蛋白(LDL)和游離脂肪酸(NEFA)均有降低[10]；同時在金黃地鼠和糖尿病小鼠模型中，給予荷葉堿后，肝組織的脂質水平均有改善，肝脂肪變性和損傷減輕，脂滴數量減少[10-11]。細胞模型中，觀察到荷葉堿2 mg·L-1使胰島素抵抗型3T3-L1成熟脂肪細胞中脂滴形成減少[12]，表現出良好的調脂活性。

荷葉堿主要通過影響脂代謝相關基因的表達，抑制脂肪生成并促進脂質代謝。其中，過氧化物酶體增殖劑激活受體(PPAR)信號通路是其產生作用的一條重要途徑，PPARs能夠控制糖脂代謝并維持糖脂穩態，其中PPARα是影響脂肪吸收、脂肪代謝、脂肪酸氧化、糖異生等代謝相關功能的重要環節，而PPARγ主要在脂肪細胞中表達，能夠下調脂質合成相關基因水平[13]。在高脂飼料誘導的肝纖維化模型中觀察到了PPARα表達上升，同時脂肪生成相關固醇調控元件結合蛋白1c(SREBP-1c)、脂肪酸合酶(FAS)以及游離脂肪酸浸潤和極低密度脂蛋白分泌相關蛋白CD36表達下調[10]。過氧化物酶體增殖物激活受體輔激活因子1α(PGC1α)作為PPARα的共激活劑，與PPARs協同作用，參與糖異生關鍵酶的表達和脂肪酸氧化，是一個改善脂質代謝功能障礙的重要途徑[14]。在高脂飼料和鏈脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病小鼠模型中發現，荷葉堿可激活PGC1α，導致PPARα表達明顯上調，進而引起參與脂肪酸氧化的過氧化物酶體酰基輔酶A氧化酶1(Acox1)、過氧化物酶體雙功能酶(Ehhadh)和成纖維細胞生長因子21(Fgf21)上調，改善糖尿病小鼠的脂質分布，并減輕肝脂肪變性(圖1)[11]。

注：荷葉堿通過激活肝臟PGC1α，引起PPARα表達水平上升，下游脂肪酸氧化基因表達上調，扭轉了高脂飼料引起的脂質增加。圖1 荷葉堿通過PGC1α/PPARα通路產生調脂作用途徑

胰島素雖然主要調控血糖，但其在調節脂質代謝方面也具有重要作用，2型糖尿病患者體內胰島素絕對缺乏導致糖脂代謝紊亂[15]，研究發現，荷葉堿可改善糖尿病小鼠體內的糖脂代謝紊亂情況[11]，從糖脂代謝層面補充說明了荷葉堿調脂的機制。

此外，在非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)模型中，荷葉堿通過抑制周期性-芳香烴受體核轉位子-專一性蛋白結構域(PAS)激酶下調含有PAS結構域的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(PASK)和SREBP-1c水平，上調腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、磷酸變化AMPK(p-AMPK)和p-AMPK/AMPK水平，調控脂肪生成靶基因的表達，抑制油酸(OA)誘導脂肪變性的肝癌(HepG2)細胞中TG和NEFA積累[16]。在人肝癌細胞Bel-7402模型中發現，荷葉堿導致LDL、3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMGCoAR)和酰基輔酶A膽固醇酰基轉移酶(ACAT)水平升高，說明荷葉堿能夠通過抑制細胞內膽固醇合成和抑制膽堿酯酶活性來產生調血脂作用[17]。

1.2 降糖作用

目前，全球共有4.15億糖尿病患者，2型糖尿病患者占90%以上，2型糖尿病的特征為高胰島素血癥、胰島素抵抗和胰腺β細胞衰竭，控制患者的血糖是糖尿病治療中的重要內容[18]。在高脂飼料和和STZ誘導的糖尿病小鼠模型中，不同劑量的荷葉堿均能改善糖尿病小鼠的血糖，同時，在降低血糖的基礎上，還改善了2型糖尿病小鼠的口服糖耐量和胰島素抵抗，穩定小鼠糖尿病病情[11]，改善了腎臟果糖負荷，增強了果糖排泄[6]。荷葉堿還能夠促進脂肪細胞和肌肉細胞對葡萄糖的消耗[19-20]，促進胰島β細胞分泌胰島素。與傳統降糖藥物格列本脲相比，荷葉堿在作用劑最小的情況下毒性小，且具有顯著的降糖作用[6]，其開發前景值得關注。

研究表明，荷葉堿明顯導致葡萄糖轉運蛋白4(GLUT4)表達上調，葡萄糖攝取能力增加[12]，產生降糖作用。GLUT4是肌肉組織和脂肪組織攝取葡萄糖的轉運體，其功能受到轉位的影響。在受刺激的脂肪細胞和肌細胞中，GLUT4儲存于細胞囊泡中，不發揮作用；受胰島素刺激后，GLUT4轉位至細胞膜，參與葡萄糖攝取[21]。AMPK作為一種代謝調節劑，其幫助維持細胞內能量平衡，參與物質代謝和腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)的生成[22]，廣泛地影響糖脂代謝。荷葉堿主要通過AMPK通路和G蛋白-PLC-PKC通路促進GLUT4的表達和轉位，同時通過誘導細胞內Ca2+增加，促進了GLUT4與細胞膜的融合(圖2)[20]，進而增加葡萄糖的攝取。

注：荷葉堿作用于AMPK或G蛋白耦聯通路引起下游GLUT4上調。圖2 荷葉堿促進細胞攝取葡萄糖的部分通路

荷葉堿不僅能增加葡萄糖消耗，還能夠促進胰島素分泌。在胰島β細胞中，荷葉堿能夠通過關閉三磷酸鉀腺苷(K-ATP)通路促進胰島素的分泌，也能刺激 K-ATP的擴增通路發揮作用，增強胰島素分泌的第二階段，推測該階段K-ATP通過與環腺苷酸(cAMP)的放大通路產生作用，從而增強胰島素分泌[6，23]。

1.3 抗炎作用

炎癥是機體對抗感染的一種防御機制，當機體遭遇病原體侵襲時，會釋放出一系列的細胞因子，將免疫細胞吸引到感染位點并引起炎癥，但是炎癥失控也會引起一系列的病理反應，如阿爾茨海默病、動脈粥樣硬化和2型糖尿病等[24]。炎癥和多種疾病均有不可分割的聯系，疾病的發生和發展過程中也伴隨著強烈的炎癥反應，炎癥易導致癌癥的發展，促進腫瘤發生、生長、增殖和轉移[25]，如肺部組織損傷引起炎癥可引起小細胞肺癌[26]，在脂肪組織、肝臟組織、骨骼肌、腸道和血管壁中，代謝受到干擾時容易發生炎癥，將促進2型糖尿病、肥胖和心血管疾病發生、發展和機體的代謝異常[27-28]。研究荷葉堿的抗炎活性對研究荷葉堿治療高血脂、糖尿病、動脈粥樣硬化等多種疾病的作用及機制均具有重要意義。

在多種細胞及動物模型中均觀察到，荷葉堿引起的炎癥因子分泌減少，肝[16]、腎[29]、肺[30]、乳腺[31]等組織器官炎性病理損傷減輕：荷葉堿降低了血清炎癥因子白細胞介素1β(IL-1β)、IL-6和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)[29]水平。在組織器官病理損傷方面，經文獻分析在不同模型中，荷葉堿分別預防肝實質炎癥細胞浸潤[10]，減輕了高尿酸血癥小鼠腎臟炎癥[29]，治療了脂多糖(LPS)誘導的肺損傷和乳腺小葉損傷[30-31]。該作用主要通過Toll樣受體4(TLR4)介導的核轉錄因子κB(NF-κB)信號通路抑制炎癥反應[32]，介導該作用的相關通路有TLR4/過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)/NF-κB[30，33](圖3)、TLR4/骨髓分化因子MyD88/NF-κB[34](圖3)和TLR4/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/ NF-κB信號通路。

注：荷葉堿抑制TLRs及其下游基因活性，或者通過PPARγ影響TLRs通路，抑制炎癥因子釋放。圖3 荷葉堿介導TLRs通路減輕炎癥反應

另外，荷葉堿還可激活復合結構域(NLRP3)炎癥小體[29，35]，產生對損傷引起的生理病理反應的防御機制[36]，激活Nrf2/HO-1通路，產生抗炎作用[35，37]，該通路中，荷葉堿是通過結合HO-1產生作用的。

1.4 抗腫瘤作用

網絡藥理學篩選發現，荷葉堿除了具有調節脂肪酶的活性外，還可能具有調節細胞增殖的作用[38]。細胞無限增殖是腫瘤細胞的重要特征，推測荷葉堿可能具有抗腫瘤效果，并有多篇文章對此進行驗證。通過對不同癌細胞進行篩選，發現不同癌細胞株對荷葉堿敏感性不同：荷葉堿可在裸鼠模型中抑制非小細胞肺癌生長[39]；在細胞模型中，荷葉堿可抑制人神經母細胞瘤(SY5Y)、小鼠結腸癌細胞(CT26)[39]、人膠質母細胞瘤細胞(U87MG)、人膠質瘤細胞(U251)[40]和黑色素瘤[41]等細胞生長，不過對人乳腺癌細胞(MDA-MB-231)、人乳腺癌細胞(MCF-7)的作用不顯著[40]，對人胃癌細胞(AGS)和人前列腺癌細胞(DU-145)無明顯作用[42]。荷葉堿可引起部分腫瘤細胞凋亡[40]，影響細胞周期[41]，還能夠影響癌癥相關因子轉化生長因子1β前蛋白(TGF-β1)和血管內皮生長因子(VEGF)的分泌[43]。

荷葉堿可通過以下通路產生作用：荷葉堿作用于PI3K絲蘇氨酸蛋白激酶(Akt)信號通路的IL-1β和磷脂酰肌醇4，5-二磷酸3激酶催化亞基α亞型(PIK3CA)靶點減少Akt磷酸化，抑制細胞增殖[38]；作用于SOX2-Akt/STAT3-Slug信號通路誘導細胞凋亡；抑制細胞遷移和上皮間質樣轉化，抑制血管生成，誘導G2細胞周期阻滯，減少癌細胞遷移[5]；通過降低Wnt/β-catenin通路相關信號靶點蛋白的表達，如c-myc原癌基因蛋白(c-myc)、細胞同期蛋白D(cyclin D)和血管內皮生長因子A(VEGF-A)，同時抑制細胞的遷移能力和細胞增殖[39]。荷葉堿還可抑制酪氨酸酶相關蛋白的表達，阻止黑色素瘤的生成[41]。

1.5 抗精神病作用

文獻表明，荷葉堿能夠通過血腦屏障[44]，這為荷葉堿產生抗精神病作用提供了可能。早在19世紀70年代便有文獻報道了荷葉堿的抗精神病作用[45-46]，后來人們認為，荷葉堿的作用與氯丙嗪非常相似，都是一種中樞神經系統抑制劑[47]。在嚙齒類動物模型中，荷葉堿阻斷了五羥色胺受體2A(5-HT2A)激動劑引起的頭部抽搐反應和識別性刺激作用，增強了安非他命誘導的運動活性，抑制了苯環己哌啶誘導的運動活性，引起小鼠鎮靜，這表明荷葉堿具有非典型的抗精神病作用[48]。

從荷葉堿的結構開始研究，發現其具有類似于阿立哌唑類抗精神病藥物的分子結構，采用精神病藥物篩選程序對親和性和功能進行分析，發現荷葉堿是5-HT2A、5-HT2C和5-HT2B的拮抗劑，5-HT7的逆激動劑，D2、D5和5-HT6的部分激動劑，5-HT1A和D4受體的激動劑，抑制多巴胺轉運體[48]。對荷葉堿的親和性進行進一步研究，觀察到良好的5-HT2和α1拮抗作用[49]。荷葉堿與大麻素受體不能產生作用[50]。比較了荷葉堿對興奮性氨基酸特別是中樞神經興奮性谷氨酸的拮抗作用，發現荷葉堿對氨基酸無選擇性[45]。

1.6 抗動脈粥樣硬化

血脂異常是動脈粥樣化的危險因素，荷葉堿能夠有效降低高脂食物誘導的動脈粥樣硬化模型小鼠的TC、TG水平[51]。通過PPARγ/肝X受體α(LXRα)途徑，荷葉堿上調巨噬細胞源性泡沫細胞磷脂運轉腺苷三磷酸酶1(ABCA1)的表達，促進脂質向外轉運，減少細胞內脂質蓄積[52]。荷葉堿還能夠減少血管壁炎癥，通過調控NF-κB、金屬基質蛋白酶2(MMP-2)、MMP-9及金屬蛋白酶抑制劑2(TIMP-2)進一步阻止動脈粥樣硬化發展[51]。

1.7 其他作用

研究還發現了荷葉堿的其他作用，如舒張氣管作用、舒張血管作用等。總結其機制，荷葉堿作為一個離子通道調節劑產生作用。其能夠改變鈣離子、K-ATP、氯離子調節通道和有機離子轉運蛋白通道發揮不同作用：通過抑制Ca2+內流，荷葉堿可誘導大鼠腸系膜主動脈環松弛，消除內皮型一氧化氮合酶(eNOS)磷酸化和細胞內一氧化氮水平產生舒張血管的作用，可用于治療與異常血管收縮有關的血管疾病的作用[53]；通過阻斷電壓依賴性Ⅰ型Ca2+通道或非選擇性陽離子通道，抑制細胞外Ca2+流入誘導氣管環松弛，對與氣道平滑肌異常收縮或支氣管痙攣有關的呼吸系統疾病有治療作用[54]；通過關閉K-ATP通道來刺激胰島素分泌[23]；在高尿酸血癥模型中通過調節腎有機離子轉運蛋白產生抗高尿酸血癥的作用，可能具有預防和治療高尿酸血癥的能力[34]；還可以激活野生型和△F508突變型囊性纖維化跨膜電導調節因子氯離子通道[55]。

荷葉堿還具有一定的殺蟲作用[56-57]和抗氧化作用[35，42，58-59]。

2 展望

本研究對荷葉堿的活性及相關機制進行總結梳理，并對調脂、降糖和抗炎作用及其機制進行重點介紹。荷葉堿作為荷葉中的重要指標成分，早在20世紀已經對其活性進行研究，迄今已經發掘了荷葉堿的不少藥理活性，但多而不深，不少活性未深入發掘其機制。如荷葉堿的調脂作用，目前文獻僅對其機制進行簡單的摸索，僅探究清楚了其中的一條通路，但有研究補充發現，荷葉堿的作用途徑不止這一條，可以結合上下游基因，更深入地挖掘其調脂機制。同時荷葉堿的部分藥理活性，如抗腫瘤作用不強，無法與臨床常用抗癌藥相媲美，但其補充了該化合物的藥理作用，為藥理研究提供參考。

荷葉堿的降糖、調脂作用強，極具開發價值。在藥物聯用方面，荷葉堿和格列本脲在人體中能夠結合不同的靶點[6]，但與二甲雙胍聯用時會在一段時間內影響二甲雙胍的濃度和降糖效果[60]，表明荷葉堿可以同格列本脲聯用，作為輔導治療糖尿病的藥物。藥動學研究表明，荷葉堿能通過血腦屏障，廣泛分布于大腦[44]，可以探索其對腦部疾病的藥理作用。此外，荷葉堿還能夠在肝組織和脂肪組織中大量分布[4]，結合其表現出的優秀調脂作用和抗炎活性，或許可用于針對性治療非酒精性脂肪肝和肥胖等代謝疾病。