中药改善肠道菌群

中药改善肠道菌群

首次证实，传统中药复方溃结灵可通过调节肠道菌群，改善结

肠炎.

溃疡性结肠炎（UC）是较为常见的胃肠道疾病之一。肠道微生物群和肠道炎症反应之间的联系最近已经得到证实。肠道微生物群的恢复抑制炎症信号。中药复方溃结灵可改善结肠炎的临床症状。然而，肠道菌群参与其疗效尚不清楚。

2020年5月15日，谢黎炜团队（广东省微生物研究所，南方医科大学珠江医杂志上发的研究论文。

本研究首次证实溃结灵通过恢复UC小鼠模型的肠道菌群水平和有益的代谢生成途径，抑制炎症反应，改善肠道微环境。未来的研究确定溃结灵对肠道菌群的详细机制方面，将有助于准确了解其对结肠炎的治疗效果。

该研究利用DSS诱导C57小鼠构建了溃疡性结肠炎小鼠模型，通过5倍交叉验证和随机森林分析，确定了7个具有代表性的细菌类群，反映了运用溃结灵治疗后DSS介导的UC模型小鼠致病状态和恢复期。这一发现支持了传统中药溃结灵介导肠道微生物促进肠炎恢复的观点，由此推导肠道微生物可能是参与缓解和减轻溃疡性结肠炎（UC）症状的关键结点。

溃疡性结肠炎(UC)的临床特征是持续性或反复的血性腹泻、腹痛和不同强度的炎症症状。UC发病率存在明显的地区差异。近年来，随着发展中国家经济的快速发展和生活条件的改善，UC发病率逐年上升。UC的症状是慢性的、反复发作的、难以治愈的慢性疾病，严重影响患者的身心健康，加重家庭和社会的经济负担。

UC的病因尚不清楚，该疾病通常是多种因素的结果，包括但不限于免疫反应、遗传背景、环境刺激和微生物失调。在这些因素中，肠道微生物群被认为是疾病发展的关键因素。研究证实，UC的发生与肠道菌群失衡有关，主要表现为有益菌与致病菌比例的改变。肠道微生物的差异组成不仅影响肠上皮屏障的完整性，而且在肠道内各种代谢

物的产生中起重要作用。例如，肠道细菌将丙酮酸分解为短链脂肪酸，包括乙酸、丙酸和丁酸。丁酸盐在促进肠上皮细胞间紧密连接性能方面也有重要作用。

多项研究表明，中药对UC的疗效优于西药，且副作用更小，可以作为UC治疗的替代方法。溃结灵是广州中医药大学第一临床医学院的经验方，其主要成分为救必应、白术、白芍、水蛭和炙甘草。

已有文献报道溃结灵通过干预Treg/Th17结肠平衡，降低结肠上皮细胞促炎细胞因子的表达，调节肠道免疫应答，减轻UC大鼠模型UC的症状。然而，中药与宿主反应之间的中介作用尚不清楚。尤其溃结灵是否通过重塑肠道菌群组成和功能来调节肠道免疫系统还有待进一步探索。

在本研究中，利用DSS诱导C57小鼠构建UC模型小鼠，然后进行给药观察和对小鼠粪便进行16S测序分析。可以观察到，与对照组(HH组和HK组)相比，DSS给药导致严重上皮损伤(DH组)，而溃结灵完全逆转了DSS诱导的损伤(DK组)。此外，与HH组相比，DH组显著诱导IL-1β、IL-17a、TNF-α、IL-6等促炎标志物的表达；给药后将促炎标志物表达降至对照水平。由此可见，在小鼠UC模型中，溃结灵改善了肠道粘膜炎症细胞因子的表达，重塑了肠道的免疫系统。

经16S测序分析发现，溃结灵显著改变了UC模型小鼠肠道菌群的组成及肠道菌群之间的联系。MSDS分析显示HH与HK组之间肠道菌群的多样性没有明显差异，而DSS造模（DH组）显著改变肠道菌群的多样性（图2A）；然而经过5天溃结灵灌胃后，与DH组相比，DK组的菌群结构发生了显著变化(图2C)。采用Kruskal非参数检验比较四组相对细菌丰度，分析鉴定出40个相对丰度有显著差异的物种(p<0.05)(图2D)。线性判别分析(LEfSe)和OTU水平的曼哈顿图进一步证明了这一点，表明DH和DK组的肠道菌群组成有显著变化(图2F)。总的来说，肠道微生物结构分析显示，DSS处理(DH组)改变了肠道菌群的多样性和相对丰度，而溃结灵灌胃纠正了DSS诱导的肠道菌群失调。同时，肠道菌群共发生网络分析表明，DSS处理的DH组在所有组中网络交互复杂性最低，溃结灵有效地提升了肠道菌群之间的网络

复杂性。

接下来用PICRUSt算法评估各组肠道菌群的功能差异。对KEGG 进行差异通路分析，并进行分析和绘制(图3A)。分析表明，与正常对照相似，溃结灵可明显逆转DSS处理引起的结肠上皮屏障的破坏。DK 组肠道微生物组元基因组功能的改变本身增加了生物合成和降解活动，改善了肠道微环境，如丁酸代谢和不饱和脂肪酸的生物合成(图3A)。根据Bray-Curtis PCoA分析、微生物群的代谢途径HK组与HH组没有显著差异，而微生物群的代谢途径DK组明显不同于DH组，且DK 组更接近与HH组(图3B)。用BugBase进行细菌功能分析，进一步证实了溃结灵在结肠恢复中的作用。肠道菌群表观功能预测分析发现，溃结灵显著增加了DSS诱导的结肠炎小鼠肠道革兰氏阳性菌的相对丰度，但降低了潜在致病菌的相对丰度。

在本研究所用的小鼠UC模型中，溃结灵灌胃恢复了DSS诱导结肠炎后的肠道功能和微生物结构，重塑了肠道微环境。采用Kruskal非参数检验进行相对丰度图分析和LEfSe分析，发现DSS诱导的结肠炎（DH组）和结肠炎溃结灵处理后（DK组）之间存在多种差异富集的菌种。因此，我们接下来使用稳健的统计分析来识别这四组中的特征细菌。在这里使用了10个试验的5倍交叉验证，并结合在发现阶段对超过40个物种水平的样本进行随机森林分析。由此，考虑到最低的平均错误率和标准差，我们确定了7个最优的物种标记 (图4)。基于这7个特征菌的相对丰度，我们建立了一个AUC值为0.98的预测模型，可以用来区分DH组和DK组样品。鉴定出来的差异富集菌为V21 。DH组与DK组相比，溃结灵显著降低了V21、V27和V47菌的相对丰度，而增加了V44、V54、V72和V75菌的相对丰度(图4D)。为了进一步验证分析，我们采用Spearman相关系数分析来了解这些肠道菌群是否与结肠炎症标志物的表达水平相关。分析结果表明V27 和V47与炎症标志物 IL-1β，IL-17a，TNF-α，IL-6呈正相关关系。V44、V54、V72、V75与这些炎症标志物呈负相关，但相关性未达到统计学意义(图4E)。

综上所述，本研究首次证实溃结灵通过恢复UC小鼠模型的肠道菌