編者按：腸道菌群是近年來中醫藥領域的研究熱點，不僅與中醫理論相契合，而且是中藥口服發揮藥效的重要靶點之一?；谀c道菌群的中藥藥理研究近年來也陸續刊登于核心期刊。 為了幫助廣大研究者了解中醫藥相關腸道微生物的研究進展與方法，我們收集整理了近幾年基于中藥及腸靶軸研究的發表于GUT、Nature Communications、Theranostics等高水平期刊的論文。 【中醫藥與腸道菌群專輯】為大家精細解讀重磅研究與進展。 Rhein modulates host purine metabolism in intestine through gut microbiota and ameliorates experimental colitis 【雜志名】：Theranostics 【影響因子】：IF=8.579 【中藥單體】：單體大黃酸 【疾病】：潰瘍性結腸炎 【樣本類型】：小鼠動物模型 【技術方法】：16S +非靶代謝組 【關鍵菌群】：Lactobacillus sp 【是否菌群驗證】：是 研究背景 【中藥背景】大黃酸是大黃、蘆薈、番瀉葉等多種中藥的主要成分，具有抗炎、抗腫瘤、抗 氧化等多種藥理作用。大黃酸可通過抑制巨噬細胞炎癥小體的激活來減輕炎癥，也可抑制IKKβ，減輕炎癥血腦屏障。然而，大黃酸是否能改善結腸炎及其可能的機制仍不清楚。 【疾病與腸道菌群】 潰瘍性結腸炎（UC)是一種炎癥性腸病，其病因學知之甚少，可能涉及免疫功能低下、遺傳易感性和微生物失衡。迄今為止，尚未有有效的手段根治潰瘍性結腸炎。近年來，研究者們發現腸道菌群在結腸炎的發生發展中扮演著重要的作用，炎癥性腸病（IBD）患者出現黏液枯竭，緊密連接蛋白和微生物群轉位表達下降。恢復腸道菌群穩態和腸道屏障功能可能是治療UC或IBD的有效途徑。嗜酸乳桿菌和丁酸梭菌可以增強腸道屏障功能和降低炎癥因子來改善結腸炎。因此，通過調控腸道微生物穩態從而緩解腸道炎癥成為研究熱點。 大黃酸的口服生物利用度較差，但仍然表現出明確的抗炎效果，因此腸道菌群可能是大黃酸作用的重要機理之一。南京中醫藥大學研究團隊利用中藥天然活性成分大黃酸治療結腸炎癥，將天然化合物的研究與腸道菌群-宿主代謝相結合，相關研究成果發表于權威期刊《Theranostics》。 實驗設計 主要結論 1.大黃酸減輕葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的小鼠慢性結腸炎 采用葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的小鼠慢性結腸炎模型。在此基礎上，100mg /kg大黃酸處理可減輕結腸縮短，50mg /kg和100mg /kg大黃酸處理組均減少免疫細胞浸潤和組織損傷(圖C-F)，并逆轉小鼠腸道炎癥的敏感標記物糞便脂蛋白2 (LCN2)的表達(圖G)。 高劑量大黃酸顯著下調結腸IL-17、CXCL1、IFN-γ及IL-17 / IL-10比例，明顯緩解炎癥（圖C-E）。此外，Th1/Th2細胞失衡也是結腸炎的一個重要指標，大黃酸使Th1細胞減少，對Th2細胞幾乎無影響（圖F-G）。 以上結果表明，大黃酸對DSS誘導的結腸炎有明顯改善，且有劑量依賴性。 2.大黃酸對糞便代謝物影響 腸道代謝譜改變是腸炎的最重要的特征之一。通過非靶向代謝組學確定小鼠腸道中改變的關鍵代謝物和代謝途徑,。糞便中共鑒定出159種代謝物，3D-PCA分析顯示DSS造模組與100 mg / kg大黃酸組之間存在差異，其中23種為差異表代謝物。通過代謝途徑富集分析，聚焦到嘌呤代謝（圖A-B）。正常條件下，參與嘌呤代謝的酶在細胞的合成和降解之間保持平衡的比例，一旦失衡會產生過多的尿酸。 進一步分析糞便中尿酸水平，發現DSS確實導致尿酸濃度顯著增加，而大黃酸處理能夠改善尿酸濃度（圖D）。說明結腸炎期間嘌呤代謝途徑發生了改變，大黃酸治療改善嘌呤代謝異常從而降低腸道尿酸水平。 3.尿酸是影響腸道屏障的關鍵代謝物 1）體內研究 以往研究表明，高尿酸與多種疾病有關，且高尿酸可能破壞腸道屏障完整性。小鼠連續7天灌胃尿酸（1g/kg），雖然未引起明顯炎癥（有少量免疫細胞浸潤）(圖A)，但腸道通透性增強(圖B)，緊密連接蛋白claudin-1和細胞粘附蛋白E-cadherin表達降低(圖C)，黏液層變薄，杯狀細胞分泌的黏液蛋白-2減少(圖C-D)。相反，大黃酸可恢復claudin-1、E-cadherin表達和粘液分泌。 2）體外細胞驗證 進一步用人類正常結腸NCM-460細胞在體外測試：與體內一致，尿酸處理降低了claudin-1和E-cadherin的表達(圖E)；而尿酸處理加上100 mg/kg大黃酸處理，對DSS誘導的慢性結腸炎也表現出很強的保護作用，大黃酸可以消除尿酸引起的腸通透性增強。 4.大黃酸影響尿酸產生的機制研究 （1）大黃酸不能直接降低尿酸濃度 尿酸是嘌呤代謝途徑終產物，黃嘌呤脫氫酶/氧化酶（XDH）是其中重要催化酶。但不同濃度大黃酸處理NCM-460細胞后，XDH表達沒有差異，培養細胞上清液中的尿酸濃度也無顯著變化。結果表明，大黃酸可能不是腸中嘌呤代謝的直接調節劑。 （2）大黃酸處理改變腸道菌群組成 大黃酸不能直接降低體內尿酸濃度，但可間接降低體內尿酸水平，而細菌擁有代謝尿酸的能力，并且部分細菌具有抑制黃嘌呤脫氫酶/氧化酶（XDH）的活性，因此推測腸道菌群可能是小鼠腸道尿酸減少的主要原因。16s 測序表明各組微生物群組成具有明顯的差異特征(圖A)，LEfSe分析發現：與DSS組比，100 mg/kg大黃酸處理組的多種乳酸桿菌明顯增加(圖C)，通過STAMP分析和定量PCR進一步證實大黃酸處理后乳酸菌豐度顯著增加，且糞便中的乳酸濃度增加(圖D-F)。 （3）菌群調節關鍵代謝物的機制研究 相關性分析顯示乳酸桿菌的豐度與小鼠腸道的尿酸濃度呈負相關，這進一步表明乳酸桿菌在嘌呤代謝中可能具有關鍵作用（圖A）。 為了獲得進一步的證據，研究者進一步在體外培養了乳酸桿菌，與NCM-460細胞上清共培養24小時后。研究發現乳桿菌上清液可降低尿酸濃度，提示乳酸菌發酵產物的降尿酸作用（圖B）。同時，大黃酸處理不改變乳酸桿菌中尿酸水平，表明尿酸不是由乳酸菌產生的，可能直接源于腸上皮細胞（圖C）。因此，大黃酸的作用并不是直接影響腸道菌群對尿酸的代謝，而可能是通過改變乳酸桿菌的豐度，影響其發酵代謝物，進而間接影響腸上皮細胞的尿酸代謝過程。 研究者將100 mg/kg大黃素給藥的小鼠的糞便微生物群移植到DSS小鼠體內，發現DSS誘導的小鼠結腸炎模型中尿酸減少（圖D）。結果說明，大黃酸是通過改變腸道菌群組成并導致乳酸桿菌豐度增加，從而減少腸道上皮細胞中尿酸的產生。 5．FMT改善了DSS引起的結腸炎并恢復腸屏障功能 進一步研究發現，大黃酸給藥的糞便移植（FMT）顯著減輕了DSS誘導的結腸炎，降低結腸組織免疫細胞浸潤（圖A-E）；E-cadherin和claudin-1表達增加，黏液層厚度恢復(圖F-G)，體內成像證實了FMT保護了腸漏(圖H-I)。與DSS組比，FMT組乳酸桿菌水平上調。以上表明，FMT可改善DSS誘導的結腸炎和降低腸屏障通透性。 總結 本研究證實了大黃酸能夠有效緩解DSS誘導的結腸炎癥，通過非靶代謝發現大黃酸主要影響腸道嘌呤代謝，大黃酸降低腸道嘌呤代謝終產物尿酸的濃度。體內外實驗證明了尿酸破壞腸道屏障功能，進一步通過16S測序發現腸道菌群結構在大黃酸給藥后顯著改變，大黃酸顯著升高腸道內乳酸桿菌Lactobacillus的數量。體外實驗證實了Lactobacillus sp能夠有效降低腸道上皮細胞的尿酸水平。最后，采用糞菌移植證實了大黃酸對DSS誘導腸道炎癥的治療作用依賴于腸道菌群而發揮。 對于口服利用度較差的中藥或中藥成分，該研究提供的典型模式：從中藥的藥效活性出發，鎖定引起疾病的關鍵代謝物，進一步解析關鍵代謝物產生異常機制——聚焦關鍵菌，最后通過糞便移植進一步驗證藥物通過改善關鍵菌發揮治療效果。 
