基于肠道微生物组与代谢组学解析桂灵集中朱砂药理与毒理作用的配伍机制

《Chinese Journal of Analytical Chemistry》：Dissecting the compatible mechanisms of pharmacological and toxicological effects of cinnabar in Guilingji by gut microbiome and metabolomics

本研究针对含朱砂传统中药桂灵集(Guilingji, GLJ)的疗效与安全性争议，通过肠道微生物组和代谢组学技术，系统揭示了朱砂在复方中的协同增效和减毒机制。研究发现朱砂通过调节肠道菌群-Ruminococcus-雄激素通路发挥抗肌肉衰老作用，同时GLJ全方通过调控汞甲基化(hgcA)/去甲基化(merA)菌群平衡减轻朱砂的肝、肾、脑毒性，为含汞中药的合理应用提供了科学依据。

　　

在传统中医药宝库中，桂灵集(Guilingji, GLJ)作为传承六百余年的经典名方，在治疗虚弱综合征方面展现出独特优势。然而，其组方中的朱砂（主要成分为硫化汞）却始终伴随着安全性争议——这种沿用两千多年的矿物药，既被证实具有神经毒性、肝毒性和肾毒性风险，又在复方应用中表现出良好的安全性。这种药理作用与毒理效应之间的矛盾，成为困扰中医药现代化发展的关键科学问题。

为破解这一谜题，山西大学中医药现代研究中心的王颖、吴兴康等研究团队在《Chinese Journal of Analytical Chemistry》发表了一项创新性研究。研究人员选择老年男性为主要用药群体的特点，建立D-半乳糖(D-gal)诱导的衰老大鼠模型，通过设置空白对照、模型对照、朱砂单独给药、去朱砂GLJ和GLJ全方五个实验组，采用16S rRNA测序、代谢组学、qPCR验证和雄激素受体(AR)报告基因系统等关键技术，从"肠道菌群-代谢物-药理/毒理"多维角度揭示了朱砂在GLJ中的配伍机制。

在技术方法层面，研究团队运用了以下核心策略：通过行为学实验（旷场实验、新物体识别、旋转棒疲劳测试）评估抗衰老疗效；采用组织病理学和生化指标检测肝、肾、脑毒性；利用16S rRNA测序分析肠道菌群组成变化；通过qPCR定量特定菌群及汞代谢基因(hgcA/merA)表达；结合UPLC-MS代谢组学技术鉴定差异代谢物；并创新性地构建AR报告基因系统验证雄激素通路活性。

3.1. 朱砂缺失对GLJ抗脑衰老作用的影响

研究发现，GLJ全方和去朱砂GLJ均能显著改善衰老大鼠的认知功能障碍和自发活动能力，而单独使用朱砂未见明显效果，表明朱砂不是GLJ发挥抗脑衰老作用的必需成分。

3.2. 朱砂缺失对GLJ抗骨衰老作用的影响

骨组织形态学和骨代谢指标（骨钙素、骨保护素）检测显示，GLJ全方与去朱砂GLJ在改善骨老化方面效果相当，进一步证实朱砂对抗骨衰老贡献有限。

3.3. 朱砂缺失对GLJ抗骨骼肌衰老的作用

最具突破性的发现出现在肌肉衰老研究领域。旋转棒实验显示GLJ全方显著改善肌肉协调性和耐力，而肌肉组织HE染色和图像分析表明，朱砂的加入对维持肌纤维正常形态至关重要。具体表现为GLJ全方组肌纤维排列整齐、间隙正常，而去朱砂GLJ组则出现类似模型组的肌纤维萎缩特征。

3.4. GLJ对朱砂在方中毒性的潜在影响

毒性评估发现，等效剂量的单独朱砂长期暴露导致肝脏脂肪变性、肾间质炎症细胞浸润和海马神经元凋亡等典型毒性表现，而GLJ全方则显著减轻这些毒副作用。特别值得注意的是，朱砂单独使用会显著提高AST/ALT比值（肝损伤标志）和脑组织SOD活性（氧化应激指标），而GLJ全方能够逆转这些异常变化。

3.6. 药物处理大鼠的肠道微生物组分析

肠道菌群β多样性分析显示，去朱砂GLJ引起菌群结构的剧烈改变，而GLJ全方能够将衰老大鼠的肠道菌群重编程至接近健康状态，表明朱砂在维持GLJ调控菌群稳态中发挥关键作用。

3.8-3.9. 菌群组成变化与差异菌验证

在属水平上，朱砂显著增加Helicobacter等致病菌丰度，降低Massilia等重金属结合菌数量。通过qPCR动态监测发现，朱砂特异性富集Ruminococcus，这可能是其调节雄激素代谢的关键靶点。

3.10. 介导朱砂代谢的肠道菌群丰度检测

机制探讨发现，朱砂单独使用会显著提高汞甲基化基因hgcA表达，降低去甲基化基因merA水平，而GLJ全方能逆转这种失衡，这为解释复方减毒效应提供了分子依据。

3.11-3.12. 朱砂缺失对肠道代谢谱的影响及抗衰老作用机制

代谢组学分析鉴定出9种与GLJ抗衰老相关的差异代谢物，其中肾上腺酮(adrenosterone)在朱砂作用下显著上调。通路富集显示类固醇激素生物合成是最显著改变的代谢途径。通过AR报告基因系统验证，朱砂和GLJ全方的血清及肠道代谢物均能显著激活雄激素信号通路，而去朱砂GLJ作用较弱，证实了"朱砂-肠道菌群-雄激素-肌肉抗衰老"的作用轴。

综合讨论表明，朱砂在GLJ中扮演着"双刃剑"角色：一方面通过富集Ruminococcus等菌群促进肾上腺酮等雄激素前体生成，从而增强抗肌肉衰老效应；另一方面，GLJ中的其他组分（可能包括硒元素）通过调节hgcA/merA平衡，减少甲基汞生成，降低朱砂毒性。尤为重要的是，研究发现去朱砂GLJ会导致肠道菌群结构异常改变，而全方能够维持菌群稳态，这揭示了朱砂在复方中不可或缺的"菌群守护者"功能。

这项研究首次从肠道微生态角度阐明了朱砂在传统复方中的配伍规律，为含重金属中药的"效-毒"转换机制提供了新范式，对指导临床合理用药和中药国际化具有重要里程碑意义。研究表明，中药复方是一个有机整体，任何单味药的去留都可能引发整个系统的连锁反应，这正体现了中医药"配伍增效减毒"的核心智慧。