Берберин — природный алкалоид, выделяемый из коры и корней растений семейств Барбарисовые, Лютиковые, Рутовые и некоторых других, проявляет выраженные противовоспалительные свойства. Они обусловлены угнетением экспрессии провоспалительных цитокинов, таких как индуцибельная синтаза оксида азота (iNOS) и фактор некроза опухоли альфа (TNF-α). В настоящей статье описываются механизмы, посредством которых угнетается воспаление в гиалиновой хрящевой ткани при остеоартрите под действием берберина.

Ключевые слова: берберин, остеоартрит, гиалиновый хрящ, индуцибельная синтаза оксида азота, фактор некроза опухоли альфа.

Berberine is a natural alkaloid isolated from the bark and roots of plants of the Berberidaceae, Ranunculaceae, Rutaceae and some other families. It exhibits pronounced anti-inflammatory properties. They are due to the suppression of the expression of proinflammatory cytokines, such as inducible nitric oxide synthase (iNOS) and tumor necrosis factor alpha (TNF-α). This article describes the mechanisms by which inflammation in hyaline cartilage tissue in osteoarthritis is suppressed under the action of berberine.

Keywords: berberine, osteoarthritis, hyaline cartilage, inducible nitric oxide synthase, tumor necrosis factor alpha.

В последние несколько лет прослеживается тенденция все более частого использования в клинических исследованиях природных алкалоидов с целью терапии остеоартрита [4, 8, 13, 14]. Природные алкалоиды, получаемые из лекарственных растений, как правило, обладают низким профилем токсичности и минимальными побочными эффектами [13]. Одним из таких природных алкалоидов является берберин — достаточно простой в получении с химической точки зрения [1] изохинолиновый алкалоид, содержащийся в корнях и коре растений семейств Барбарисовые, Лютиковые и Рутовые, а также некоторых иных [8].

Берберин демонстрирует многовекторную биологическую активность [8, 12, 14], среди которой можно выделить противовоспалительный эффект, обусловленный подавлением экспрессии индуцибельной синтазы оксида азота ( iNOS ), ингибированием TNF-α и некоторых других провоспалительных цитокинов [9, 12], в связи с чем предполагается, что его использование может облегчить тяжесть течения остеоартрита.

Индуцибельная синтаза оксида азота ( iNOS ) участвует в образовании из L-аргинина оксида азота (NO), являющегося одним из важнейших медиаторов воспаления [6]. Его избыточное образование приводит к развитию различных воспалительных заболеваний, таких как пневмония, болезнь Крона, ревматоидный артрит, анкилозирующий спондилит и остеоартрит [11]. Это обуславливается тем, что NO нитрозилирует клеточные белки, что нарушает их нормальное функционирование [4]. Нитрозилирование, в свою очередь, представляет собой ковалентное присоединение NO-группы к тиолу цистеина с образованием S-нитрозотиола — SNO [2].

Помимо этого, оксид азота активирует сигнальный путь NF-κB , активирующий клеточный апоптоз и индуцирующий экспрессию генов провоспалительных цитокинов, что приводит к увеличению продукции IL-1β и TNFα [3]. Было показано, что внутрисуставное введение IL-1β и TNFα в полость коленного сустава вызвало прогрессирование остеоартрита [10].

Берберин также непосредственно влияет на TNF-α, вызывая снижение его экспрессии [5]. Известно, что TNF-α , с одной стороны, сам функционирует как провоспалительный цитокин, а с другой стороны, вызывает высвобождение большого количества других провоспалительных цитокинов [7], способствуя, среди прочего, индукции апоптоза клеток. Следовательно, о противовоспалительном эффекте берберина также говорит снижение уровня TNF-α и зависящего от него IL-6 [9].

Таким образом, противовоспалительный эффект берберина, связан с подавлением экспрессии большого количества провоспалительных цитокинов, среди которых в данной статье рассмотрены индуцибельная синтаза оксида азота (iNOS) и фактор некроза опухоли альфа (TNF-α). В связи с этим представляется возможным исследовать морфофункциональные изменения гиалиновой хрящевой ткани при применении берберина с целью расширения и углубления представлений о морфогенезе гиалиновой хрящевой ткани при остеоартрите. В дальнейшем результаты таких исследований могут стать основой для разработки подходов к лечению остеоартрита с применением берберина.

Литература:

1. Загребаев, А. Д. Производные берберина с внутримолекулярным переносом заряда: синтез и химиотерапевтическая активность: диссертация … кандидата химических наук. — Ростов-на-Дону, 2022. — 154 с.: ил.
2. Осипов, А. Н. Биологическая роль нитрозильных комплексов гемопротеинов / Осипов А. Н., Борисенко Г. Г., Владимиров Ю. А. // Успехи биологической химии — 2007. — Т. 47 — С.259–292.
3. Ahmad N, Ansari MY, Haqqi TM. Role of iNOS in osteoarthritis: Pathological and therapeutic aspects. J Cell Physiol. 2020 Oct;235(10):6366–6376. doi: 10.1002/jcp.29607. Epub 2020 Feb 4. PMID: 32017079.
4. Ansari MY, Ahmad N, Haqqi TM. Oxidative stress and inflammation in osteoarthritis pathogenesis. Biomed Pharmac. 2020 Sep;129:110452. doi: 10.1016/j.biopha.2020.110452. Epub 2020 Jul 3. PMID: 32768946.
5. Cai Z, Chen Y. Synergetic protective effect of berberine and ginsenoside Rb1 against tumor necrosis factor alpha-induced inflammation in adipocytes. Bioengineered. 2021 Dec;12(2):11784–11796. doi: 10.1080/21655979.2021.1996508. PMID: 34699329.
6. Förstermann U, Sessa WC. Nitric oxide synthases: regulation and function. Eur Heart J. 2012 Apr;33(7):829–37, 837a-837d. doi: 10.1093/eurheartj/ehr304. Epub 2011 Sep 1. PMID: 21890489.
7. Jang DI, Lee AH, Shin HY, Song HR, Park JH, Kang TB, Lee SR, Yang SH. The Role of Tumor Necrosis Factor Alpha (TNF-α) in Autoimmune Disease and Current TNF-α Inhibitors in Therapeutics. Int J Mol Sci. 2021 Mar 8;22(5):2719. doi: 10.3390/ijms22052719. PMID: 33800290.
8. Luo XF, Zhou H, Deng P, Zhang SY, Wang YR, Ding YY, Wang GH, Zhang ZJ, Wu ZR, Liu YQ. Current development and structure-activity relationship study of berberine derivatives. Bioorg Med Chem. 2024 Oct 1;112:117880. doi: 10.1016/j.bmc.2024.117880. Epub 2024 Aug 17. PMID: 39216382.
9. Mehdi S, Mehmood MH, Ahmed MG, Ashfaq UA. Antidiabetic activity of Berberis brandisiana is possibly mediated through modulation of insulin signaling pathway, inflammatory cytokines and adipocytokines in high fat diet and streptozotocin-administered rats. Front Pharmacol. 2023 Apr 6;14:1085013. doi: 10.3389/fphar.2023.1085013. PMID: 37089941.
10. Page Thomas DP, King B, Stephens T, Dingle JT. In vivo studies of cartilage regeneration after damage induced by catabolin/interleukin-1. Ann Rheum Dis. 1991 Feb;50(2):75–80. doi: 10.1136/ard.50.2.75. PMID: 1998394.
11. Sharma JN, Al-Omran A, Parvathy SS. Role of nitric oxide in inflammatory diseases. Inflammopharmacology. 2007 Dec;15(6):252–9. doi: 10.1007/s10787–007–0013-x. PMID: 18236016.
12. Wang K, Yin J, Chen J, Ma J, Si H, Xia D. Inhibition of inflammation by berberine: Molecular mechanism and network pharmacology analysis. Phytomedicine. 2024 Jun;128:155258. doi: 10.1016/j.phymed.2023.155258. Epub 2024 Jan 11. PMID: 38522318.
13. Wong SK, Chin KY, Ima-Nirwana S. Berberine and musculoskeletal disorders: The therapeutic potential and underlying molecular mechanisms. Phytomedicine. 2020 Jul 15;73:152892. doi: 10.1016/j.phymed.2019.152892. Epub 2019 Mar 13. PMID: 30902523.
14. Zhang L, Tan M, Mao J, Zhang J, Wang XY, Zhang Y, Duo RX, Hao JY, Shen HL. Natural compound library screening to identify berberine as a treatment for rheumatoid arthritis. Clin Rheumatol. 2024 Mar;43(3):959–969. doi: 10.1007/s10067–024–06871–1. Epub 2024 Feb 2. PMID: 38305937.