《Phytomedicine》：Astragalus licorice prescription and its active components alleviate chemotherapy-induced intestinal mucositis by apoptosis and fatty acid β-oxidation: Integrative multi-omics approaches
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化疗性肠黏膜炎（CIM）的缓解机制及活性成分鉴定。基于果蝇和小鼠模型，通过多组学整合分析（转录组、脂质组、微生物组）及药理学验证，发现中药复方ALP通过抑制JAK/STAT通路和激活脂肪酸β-氧化（FAO）通路减轻CIM，并鉴定出4种活性成分。
王晓倩|张月梅|吴金汉|陈丹丹|修明辉|常玲辉|王燕|李江南|何建正|刘永奇
甘肃省中医药大学甘肃省重大疾病分子医学与中医药防治省级重点实验室，兰州730000
摘要
背景
化疗引起的肠道黏膜炎（CIM）是化疗药物最常见的副作用之一。黄芪甘草方（ALP）是一种常用的中医方剂，用于治疗胃肠道疾病，但其缓解CIM的机制和潜在活性成分尚不明确。
目的
本研究旨在全面探讨ALP在缓解CIM中的机制和生物活性成分。
方法
通过表型分析、苏木精-伊红（H&E）染色和免疫组化，在黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）和C57BL/6小鼠中评估ALP对CIM的疗效。通过测量肿瘤体积/重量并进行H&E/免疫组化染色，评估ALP与5-FU（5-氟尿嘧啶）对肿瘤的协同作用。Ki67染色用于评估肿瘤增殖。多组学整合（转录组学、脂质组学、微生物组分析、网络药理学）分析了ALP对抗CIM的机制。通过RT-qPCR、生化试剂盒和免疫荧光技术以及带有GFP的转基因果蝇验证了功能通路。利用液相色谱-质谱（LC-MS）表征ALP的活性成分，并在CIM果蝇中进行了验证。
结果
ALP显著减轻了果蝇的化疗引起的系统性和肠道损伤，表现为生存率提高、肠道长度延长、酸碱平衡改善以及上皮细胞和干细胞增殖增强。同样，ALP也缓解了5-FU处理小鼠的肠道黏膜炎症状和病理损伤，如减少腹泻程度、增加肠道长度和绒毛高度。机制上，ALP抑制了JAK/STAT通路相关基因（upd3、stat92E、hop、dronc）和蛋白质（UPD3、STAT92E、切割型caspase-3）的表达，并减少了肠道细胞凋亡。同时，ALP通过激活脂肪酸β-氧化（FAO）通路相关基因（Wdh、Mtp-α、Mtp-β、Scully）提高了脂质代谢水平，并降低了肠道游离脂肪酸含量。综合微生物组、脂质组和转录组分析显示，ALP纠正了与JAK/STAT凋亡通路和FAO脂质代谢通路相关的多种肠道微生物和脂质代谢紊乱。此外，ALP与5-FU联合使用增强了5-FU的抗肿瘤效果，表现为肿瘤体积和重量减少以及肿瘤细胞增殖抑制。最后，确定了ALP中的四种生物活性化合物（小檗碱、二氢丹参酮I、甘草苷A和白藜芦醇）具有缓解CIM的作用。
结论
ALP通过抑制JAK/STAT通路减少细胞凋亡并激活FAO通路改善脂质代谢，从而成为一种有前景的新治疗选择。同时，ALP中的四种生物活性化合物显示出对抗CIM的保护作用。
引言
化疗是癌症最常见的临床治疗策略之一，但化疗药物可能导致正常细胞毒性，引起全身或局部器官不良反应，如胃肠道毒性、免疫抑制、周围神经病变和肝肾毒性（Abola等人，2014年）。化疗引起的肠道黏膜炎（CIM）由5-FU（5-氟尿嘧啶）、CPT-11（伊立替康）和OXA（奥沙利铂）等药物引起，影响40-76%的患者，表现为腹泻、腹痛、出血和营养不良（Bai等人，2024年）。由于缺乏有效的临床治疗方法，CIM严重阻碍了化疗方案的实施，并导致癌症患者预后不良（Abola等人，2014年；Chrysostomou等人，2023年）。因此，寻找经济有效的治疗CIM的方法具有重大意义。
CIM的病理特征是持续的肠道损伤和溃疡形成。其发病机制涉及多种因素，包括脂质代谢紊乱（Wang等人，2024a年）、过度炎症反应（Chen等人，2022a年；Alcorta等人，2024年）、细胞凋亡（Mohammed等人，2023年）和肠道微生物群失调（Wang等人，2024a年；Chrysostomou等人，2023年）。研究发现，5-FU可导致肠道微生物群组成异常，破坏肠道脂肪酸代谢，进而损伤肠道黏膜（Wang等人，2024a年）。脂肪酸β-氧化（FAO）是一种基本的线粒体过程，负责将长链脂肪酸分解为乙酰辅酶A，为三羧酸（TCA）循环和5′-三磷酸腺苷（ATP）的产生提供能量（Bogie等人，2020年）。该通路的失调与结肠炎中的脂质代谢紊乱和肠道上皮损伤密切相关（Liao等人，2024年；Fan等人，2025年；Chen等人，2022b年）。此外，JAK/STAT信号通路激活凋亡性caspase，而Upd3（一种白细胞介素-6同源物）作为JAK/STAT配体，介导一个自分泌正反馈循环，放大凋亡通路的激活（Billing等人，2019年）。先前的研究表明，化疗激活JAK/STAT信号通路，放大凋亡通路，从而引发肠道上皮损伤（Costa等人，2020年）。因此，增强肠上皮细胞的FAO代谢和抑制JAK/STAT介导的凋亡可能是治疗CIM的潜在途径。
天然草药因其多组分特性和多靶点效应而广受认可。黄芪甘草方（ALP）历史悠久，源于太平惠民和济方，由蒙古黄芪（Astragalus mongholicus Bunge）和甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch. ex DC）按6:1的比例组成（植物拉丁名应正确书写，并使用“Kew MPNS”进行验证：
https://mpns.science.kew.org/mpns-portal（Xu等人，2019年；Wang等人，2020年）。蒙古黄芪和甘草均被认定为药食两用植物。临床研究表明，ALP对治疗胃和十二指肠溃疡有效（Yang等人，2003年）。实验证据表明，ALP可以治疗肠道损伤和肝脏损伤。例如，ALP可以恢复免疫抑制小鼠的肠道免疫和屏障功能以及肠道微生物群平衡（Zhou等人，2024年）。ALP的应用可以减轻肠道微生物群失调，改善肠道屏障功能障碍，并抑制肝脏炎症，从而有助于缓解3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢芥子胺（DDC）引起的胆汁淤积性肝损伤（Zou等人，2021年）。此外，ALP通过多种机制发挥抗肝纤维化作用，包括抑制肝细胞凋亡、促进CD68表达、维持细胞外基质稳态和减轻肝脏炎症（Liu等人，2012年；Wang等人，2021年）。因此，阐明ALP治疗CIM的作用机制和生物活性成分对其临床应用至关重要。
小鼠是研究CIM发病机制和治疗的传统模型，但其高成本和个体差异限制了其在天然草药药效学研究中的应用（Xiu等人，2022年）。黑腹果蝇是一种经济有效的体内模型，与人类具有高度遗传相似性，广泛应用于天然产物研究（Li等人，2024年；Xiu等人，2022年；He等人，2025年）。我们之前已在黑腹果蝇中建立了阿糖胞苷、CPT-11和5-FU诱导的CIM模型（He等人，2023年；Han等人，2023年）。利用这些模型，我们阐明了黄芪-葛根汤通过抑制炎症和氧化应激缓解CPT-11诱导的CIM的作用机制（Wang等人，2024c年）。同时，黄芪多糖通过调节肠道微生物群失调和抑制过度炎症和氧化应激来缓解CIM（Qin等人，2025年）。
本研究使用黑腹果蝇和C57BL/6小鼠模型，探讨了ALP对CIM的治疗效果、作用机制和有效活性成分。随后，通过转录组学、微生物组学和脂质组学的整合及分子验证，阐明了ALP对抗CIM的治疗机制。此外，还在615只携带肿瘤的小鼠中评估了ALP与5-FU的协同作用。最后，液相色谱-质谱（LC-MS）结合果蝇验证确定了ALP中缓解5-FU诱导的肠道黏膜炎的活性成分。这些发现有望为CIM的临床管理提供新的治疗策略，并为开发基于草药相似性的药物制剂奠定科学基础。
章节片段
化学物质
化疗药物：5-氟尿嘧啶、伊立替康、奥沙利铂。脂肪酸β-氧化抑制剂：（R）-Etomoxir钠盐（ANTI-EAPII）。9种小分子的信息见表1。
ALP的标准化和表征
蒙古黄芪（Astragalus mongholicus Bunge）和甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch. ex DC）的药材购自甘肃中医药大学附属医院，按6:1的比例混合，浸泡在超纯水中1小时，然后煮沸30分钟，重复两次。
ALP减轻5-Fu在果蝇中引起的生理和肠道损伤
为了确定ALP对5-Fu引起的生理损伤的保护作用，监测了成年果蝇的生存率和食物消耗量。结果表明，ALP的给药显著提高了雌性和雄性果蝇的生存率（图1A和B）。此外，20 mg/ml和40 mg/ml的ALP显著抑制了接受5-Fu处理的雄性和雌性果蝇的食物消耗量（图1C和D），表明ALP减轻了5-FU引起的损伤
讨论
化疗药物（如5-FU、CPT-11和OXA）广泛用于治疗各种肿瘤，但CIM是限制其临床应用并降低癌症患者生活质量的主要原因之一（Sharma等人，2005年；Pang等人，2025年）。因此，寻找有效的CIM治疗药物具有重要的临床价值。本研究系统地研究了ALP对CIM的保护作用，特别是对肠道损伤的保护作用。
结论
总之，本研究通过多组学方法全面探讨了ALP在缓解CIM方面的疗效、机制和生物活性成分。首先，在黑腹果蝇和小鼠模型中系统研究了ALP的保护作用，证实了其提高生存率、恢复肠道完整性和促进上皮细胞增殖的能力。其次，我们采用了转录组学、脂质组学等综合方法
资助
本研究得到了敦煌医学重点实验室（编号：DHYX22-01）、甘肃省自然科学基金（编号：23JRRA1202）、甘肃省联合科学研究基金（编号：24JRRA875）和甘肃省优秀博士生计划（编号：23JRRA1224）的支持。
CRediT作者贡献声明
王晓倩：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿。张月梅：撰写 – 原稿。吴金汉：验证。陈丹丹：验证。修明辉：撰写 – 原稿。常玲辉：验证。王燕：验证。李江南：验证。何建正：撰写 – 审稿与编辑，监督，研究。刘永奇：撰写 – 审稿与编辑，监督，资源提供。利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
