薏苡附子败酱散通过协调调控肠道屏障-微生物-代谢轴保护DSS诱导的结肠炎

《Chinese Medicine》：Yiyi Fuzi Baijiang formula protects against DSS-induced colitis by orchestrating the gut barrier-microbiota-metabolism axis

　　

摘要
背景炎症性肠病（IBD）是一种胃肠道复发性炎症性疾病，全球发病率不断上升。目前的治疗方法常因副作用、疗效丧失和成本高昂而受限，这凸显了开发更安全、更有效的替代疗法（尤其是源自天然产物的多靶点药物）的必要性。
目的本研究旨在阐明薏苡附子败酱散（YFB）（一种中药（TCM）复方）对葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的急性结肠炎的保护机制，重点关注其对肠道屏障-微生物-代谢轴的系统性调节。
方法研究人员采用了一种整合方法，结合了网络药理学、基于UPLC-Q-TOF-MS/MS的植物化学分析、在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中的体内评估、16S rRNA基因测序和非靶向代谢组学，以评估YFB的效果并揭示其作用机制。
结果网络药理学预测并实验证实，YFB的核心成分（例如，槲皮素、山奈酚）通过IL-17、TNF和NF-κB通路发挥作用。YFB给药剂量依赖性地改善了结肠炎小鼠的疾病活动指数、结肠缩短和组织病理学。它通过上调ZO-1、Occludin和MUC2来恢复肠道屏障完整性，同时抑制促炎细胞因子（TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-17A）和NF-κB活化。关键的是，YFB通过恢复肠道干细胞标志物LGR5和祖细胞标志物SOX9的表达，并纠正内分泌细胞标志物CHGA的异常增加，从而促进上皮修复。YFB治疗与DSS诱导的肠道菌群失调的逆转、多样性的恢复、有益菌（例如，毛螺菌科Lachnospiraceae）的富集以及机会致病菌（例如，肠杆菌科Enterobacteriaceae）的抑制相关。非靶向代谢组学显示，YFB治疗与DSS改变的粪便代谢物（例如，脂肪酸、胆汁酸）和诸如“不同环境中的微生物代谢”等通路的调节相关。
结论YFB，在与DSS同时给药时，通过其多组分系统的协同效应保护DSS诱导的结肠炎。其机制涉及对肠道屏障-微生物-代谢轴的系统性调节，包括抑制NF-κB驱动的炎症、促进肠道上皮修复（通过LGR5/SOX9/CHGA调节）、恢复肠道屏障、改变肠道菌群以及调节宿主-微生物共代谢。这些发现为YFB的临床应用提供了科学依据，并凸显了中药复方在管理复杂的多因素疾病中的价值。
图形摘要

### 论文解读文章

#### 研究背景与目的

炎症性肠病（IBD）是一种全球发病率持续上升的胃肠道复发性炎症性疾病。当前的一线治疗药物，如氨基水杨酸制剂、皮质类固醇、免疫抑制剂和生物制剂，主要用于抑制过度的免疫反应，但其长期使用常伴随显著的副作用、疗效随时间丧失（应答丧失）以及高昂的经济负担。此外，免疫检查点抑制剂（ICI）相关性结肠炎的出现，进一步凸显了IBD发病机制的复杂性以及现有免疫抑制策略的局限性。因此，迫切需要开发更安全、更有效且成本低廉的替代疗法，特别是源自天然产物的多靶点药物。

IBD的发病机制涉及肠道屏障功能障碍、肠道菌群失调以及宿主-微生物共代谢紊乱，这三者相互作用，形成了“肠道屏障-微生物-代谢”轴。中药（TCM）复方因其多组分、多靶点和协同作用的特性，在此治疗背景下展现出独特优势。薏苡附子败酱散（YFB）源自经典典籍《金匮要略》，传统上用于治疗“肠痈”，其症状与现代IBD高度相似。该方由薏苡仁、炮附子和败酱草三味药组成。尽管已有研究报道了YFB的抗炎活性及其对经典炎症通路和肠道菌群的调节作用，但对其在肠道屏障修复、微生物互作以及多靶点协同作用机制方面的理解仍存在显著空白，尤其是YFB是否以及如何对整个“肠道屏障-微生物-代谢”轴进行系统性调节，这是一个关键且未解决的问题。因此，本研究旨在通过整合现代分析技术与实验方法，系统性地阐明YFB抗结肠炎的整体机制。该研究于《Chinese Medicine》发表。

#### 主要技术方法

研究人员为开展本研究，主要采用了以下关键技术方法：
1. **网络药理学分析**：利用TCMSP、HERB和TCMID数据库筛选YFB的潜在活性成分及其靶点，并与IBD相关基因数据库（GeneCards、OMIM）进行交叉分析，构建蛋白质-相互作用（PPI）网络并进行GO和KEGG通路富集分析。
2. **UPLC-Q-TOF-MS/MS植物化学分析**：对YFB水提液进行超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱分析，鉴定其主要化学成分。
3. **DSS诱导的急性结肠炎小鼠模型体内评估**：使用雄性C57BL/6小鼠，通过饮用3%葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导急性结肠炎，同时灌胃给予不同剂量的YFB，评估其对疾病活动指数（DAI）、结肠长度、组织病理学（H&E染色、PAS染色）的影响。
4. **16S rRNA基因测序**：对小鼠粪便样本进行16S rRNA基因V3-V4区高通量测序，分析肠道菌群的组成、多样性及差异菌群。
5. **非靶向代谢组学分析**：对小鼠粪便样本进行基于UPLC-TripleTOF 5600plus高分辨质谱的非靶向代谢组学分析，鉴定差异代谢物及相关代谢通路。

#### 研究结果

**网络药理学预测YFB治疗结肠炎的核心靶点和通路**
通过筛选，从YFB中获得142个潜在活性化合物，对应192个蛋白靶点。与IBD相关基因（4439个）交叉分析，得到155个重叠靶点。通过PPI网络筛选，确定了10个核心靶点，包括BCL2、HSP90AA1、AKT1、RELA、TNF和IL6等。KEGG通路富集分析显示，这些靶点显著富集于IL-17、TNF和AGE-RAGE等与IBD发病密切相关的信号通路。

**通过UPLC-Q-TOF-MS/MS鉴定YFB中的IL-17通路相关成分**
UPLC-Q-TOF-MS/MS分析共鉴定出1203个代谢物，主要类别包括黄酮类、萜类、酚类和生物碱类。网络药理学预测的与IL-17通路相关的高连接度化合物（如槲皮素、山奈酚）及其衍生物被确认存在于YFB中。此外，还鉴定出酰基化糖苷和甲基化衍生物等结构修饰的黄酮类化合物，这些修饰可能提高其生物利用度和代谢稳定性。定量分析显示，咖啡酸和绿原酸是含量最丰富的成分。

**YFB保护小鼠免受DSS诱导的急性结肠炎**
与正常对照组相比，DSS模型组小鼠出现显著的体重下降、DAI升高、结肠缩短和脾脏指数升高。YFB治疗（3.325, 6.65, 13.3 g/kg）剂量依赖性地逆转了这些变化，效果与阳性对照药5-氨基水杨酸（5-ASA）相当。H&E染色显示，YFB减轻了DSS引起的炎性浸润、隐窝扭曲和上皮损伤。PAS染色表明，YFB阻止了DSS诱导的杯状细胞丢失和粘蛋白耗竭。对心、肝、肾组织的H&E染色未发现明显病理改变，提示在测试剂量下无急性毒性。

**YFB抑制炎症、恢复屏障完整性并促进结肠炎小鼠的上皮修复**
通过qPCR和ELISA检测发现，YFB治疗逆转了DSS诱导的Muc2 mRNA水平下降，并剂量依赖性地降低了促炎细胞因子（IL-1β、IL-6、IL-17A、TNF-α）以及炎症介质（Cxcl2、Cox2）的mRNA和蛋白水平。免疫组化（IHC）分析证实，YFB上调了粘蛋白MUC2、紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达。此外，YFB恢复了DSS结肠炎中减少的LGR5?肠道干细胞和SOX9?祖细胞，并纠正了异常增加的CHGA?内分泌细胞。在信号通路层面，YFB抑制了磷酸化p65（p-p65）的核积累和COX2的表达，表明其抑制了NF-κB通路的激活。

**YFB治疗与DSS诱导的肠道菌群失调的逆转相关**
16S rRNA基因测序分析显示，DSS模型组中反映菌群丰富度和多样性的Chao1和Shannon指数显著降低，而YFB治疗使其恢复至接近正常水平。β多样性分析（PCoA和NMDS）显示，YFB组的微生物群落结构更接近正常对照组，远离DSS模型组。在菌群组成上，YFB治疗逆转了DSS引起的微生物群变化：在门水平，增加了Bacteroidota和Bacillota的相对丰度，减少了Verrucomicrobiota；在科水平，富集了有益菌群如毛螺菌科（Lachnospiraceae）和乳杆菌科（Lactobacillaceae），抑制了机会致病菌肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的扩增；在属水平，YFB组富集了短链脂肪酸（SCFA）产生菌Lachnospiraceae\_NK4A136\_group，并减弱了DSS诱导的Akkermansia和Escherichia-Shigella的过度增长。LEfSe分析进一步确定了各组特异性的标志性菌群。

**YFB治疗与粪便代谢组学图谱的改变相关**
非靶向代谢组学分析显示，YFB治疗改变了DSS诱导的粪便代谢谱。PLS-DA分析显示YFB组与DSS组明显分离。鉴定出多个差异代谢物，包括脂肪酸（如棕榈油酸、肉豆蔻酸、α-亚麻酸）、尿酸和溶血磷脂酰胆碱（LysoPCs）等，YFB治疗有效逆转了这些代谢物的紊乱水平。KEGG通路富集分析显示，差异代谢物与色氨酸代谢、ABC转运蛋白等通路显著相关。基因集富集分析（GSEA）发现，DSS组中“不同环境中的微生物代谢”通路被显著激活，而YFB治疗显著抑制了该通路的激活。

#### 总结与讨论

本研究讨论部分首先指出，此前已有研究证实了YFB的抗结肠炎疗效，例如通过抑制TLR4/NF-κB/NLRP3通路修复肠道上皮屏障，以及利用网络药理学和16S rRNA测序报告其对肠道菌群的调节作用。本研究在此基础上做出了增量贡献：首先，通过非靶向代谢组学发现YFB治疗与肠道菌群代谢功能的改变相关，而不仅仅是菌群组成的改变；其次，发现YFB治疗与恢复LGR5阳性肠道干细胞和SOX9阳性祖细胞，并纠正CHGA阳性内分泌细胞的异常扩增相关，这是一个此前未报道的机制；第三，通过qPCR、ELISA和IHC验证了网络药理学预测的核心通路（NF-κB、IL-17、TNF）。

研究人员提出了一个综合模型（图7），说明YFB通过其生物活性成分（如槲皮素和山奈酚）协调恢复“肠道屏障-微生物-代谢”轴：抑制NF-κB驱动的炎症，上调紧密连接蛋白和粘蛋白，促进肠道干/祖细胞再生，并纠正内分泌细胞群；同时重塑肠道菌群组成，富集有益菌，抑制机会致病菌，并纠正紊乱的粪便代谢物。

研究结论（翻译）：
本研究证明，薏苡附子败酱散（YFB）通过协同的多靶点机制预防小鼠DSS诱导的急性结肠炎。YFB的保护作用涉及一个系统性的调节过程：它直接抑制NF-κB活化和促炎细胞因子的产生，同时与肠道菌群的改变相关，包括抑制机会致病菌和富集已知能产生短链脂肪酸的有益菌。这些作用共同恢复了肠道屏障的完整性并纠正了宿主-微生物共代谢紊乱。最终，YFB通过协调调节肠道屏障–微生物–代谢轴发挥其功效。研究人员的发现为YFB的临床应用提供了坚实的科学依据，并强调了中药复方通过系统级调节治疗复杂、多因素疾病的价值。