植物醫(yī)學(xué)1區(qū): 廣東藥科大學(xué)等揭示黃連解毒湯可通過調(diào)節(jié)腸道微生物來源的短鏈脂肪酸減輕糖尿病缺血性中風(fēng)

【寫在前面】：本期推薦的是由廣東藥科大學(xué)附屬第一醫(yī)院、中藥經(jīng)典名方現(xiàn)代化國家關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)室、廣東藥科大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)合作近期發(fā)表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，揭示黃連解毒湯通過調(diào)節(jié)腸道微生物來源的短鏈脂肪酸減輕糖尿病缺血性中風(fēng)。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

Huang-Lian-Jie-Du decoction alleviates diabetic ischemic stroke by modulating gut microbiota-derived short-chain fatty acids

背景

糖尿病缺血性中風(fēng)是一種具有高發(fā)病率和高死亡率的破壞性糖尿病并發(fā)癥。黃連解毒湯作為一種著名的中藥方劑，已被證明具有多種藥理活性，包括改善糖尿病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和腸道菌群失調(diào)。然而，HLJDD 對(duì) DIS 的治療作用及其潛在機(jī)制仍不清楚 。

目的

研究 HLJDD 對(duì) DIS 的治療效果，并探討其潛在機(jī)制，重點(diǎn)關(guān)注腸道微生物來源的短鏈脂肪酸及其介導(dǎo)的 TLR4/NF-κB 信號(hào)通路 。

方法

采用高脂飲食和鏈脲佐菌素誘導(dǎo)建立 DIS 大鼠模型，并實(shí)施大腦中動(dòng)脈閉塞/再灌注手術(shù)。大鼠被給予 HLJDD 或 SCFAs 進(jìn)行治療。評(píng)估了神經(jīng)功能、腦梗死體積、脂質(zhì)代謝、炎癥水平和腸道菌群。采用 16S rDNA 測(cè)序、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、實(shí)時(shí)熒光定量 PCR 和蛋白質(zhì)印跡法分別分析 SCFAs 水平、菌群組成以及 TLR4/NF-κB 通路相關(guān)分子的表達(dá)。通過建立偽無菌模型驗(yàn)證了 HLJDD 療效對(duì)腸道菌群的依賴性。

結(jié)果

HLJDD 減少了腦梗死體積，改善了神經(jīng)功能缺損，并緩解了血脂異常和氮化應(yīng)激。它恢復(fù)了腸道菌群平衡，增加了 SCFAs 水平，并增強(qiáng)了腸道屏障完整性。HLJDD 抑制了腸-腦軸中 TLR4/NF-κB 通路的激活，從而減輕了全身及神經(jīng)炎癥。補(bǔ)充 SCFAs 能夠復(fù)制 HLJDD 的上述益處，而清除腸道菌群則削弱了 HLJDD 的功效。

結(jié)論

我們的研究首次提供了證據(jù)，表明 HLJDD 通過增強(qiáng)菌群來源的 SCFAs 并抑制 TLR4/NF-κB 通路來調(diào)節(jié)腸-腦軸，從而減輕 DIS，這凸顯了其作為 DIS 一種新的治療策略的潛力。

圖文摘要

【前言】

糖尿病缺血性中風(fēng)是指作為糖尿病后果而發(fā)生的缺血性中風(fēng)。糖尿病被公認(rèn)為缺血性中風(fēng)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。國際糖尿病聯(lián)盟報(bào)告，2021年全球有5.37億成年人患有糖尿病，預(yù)測(cè)顯示這一數(shù)字到2045年可能增至7.83億。在中國，卒中的終生風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)39.9%，位居全球首位。流行病學(xué)研究表明，糖尿病顯著升高缺血性中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)，糖尿病患者發(fā)生中風(fēng)的可能性是非糖尿病患者的2至4倍。此外，在糖尿病患者中，缺血性腦血管病占腦血管事件的88%，這凸顯了尋求有效干預(yù)措施的緊迫性。

糖尿病和卒中均與腸道菌群失調(diào)有關(guān)，后者可導(dǎo)致脂多糖等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。LPS會(huì)激活Toll樣受體4，觸發(fā)下游核因子κB通路，導(dǎo)致炎癥細(xì)胞因子（腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6）的釋放并加劇炎癥反應(yīng)。在腦缺血再灌注過程中，神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷可產(chǎn)生TLR4配體，進(jìn)一步激活TLR4相關(guān)通路并加劇神經(jīng)炎癥。這種失調(diào)顯著增加了大腦和神經(jīng)元損傷的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致糖尿病缺血性中風(fēng)患者相較于非糖尿病中風(fēng)患者神經(jīng)功能恢復(fù)延遲。

近年來，關(guān)于黃連解毒湯干預(yù)糖尿病或缺血性中風(fēng)的臨床和動(dòng)物研究均取得了顯著進(jìn)展。然而，HLJDD對(duì)糖尿病缺血性中風(fēng)的治療作用尚不清楚。同時(shí)，該方劑中成分的生物利用度較低，且處方中的小檗堿等成分具有顯著的抗菌作用，推測(cè)其作用機(jī)制可能與腸道微生物有關(guān)。先前研究也發(fā)現(xiàn)，HLJDD對(duì)機(jī)體的炎癥反應(yīng)和腸道菌群具有良好的調(diào)節(jié)作用。中醫(yī)藥在維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)方面具有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

在本研究中，我們構(gòu)建了糖尿病缺血性中風(fēng)模型以研究HLJDD對(duì)其的治療作用。通過藥效學(xué)評(píng)價(jià)，我們?cè)u(píng)估了外周及神經(jīng)炎癥、腸道菌群和腸道屏障完整性。通過建立偽無菌糖尿病缺血性中風(fēng)模型，進(jìn)一步證實(shí)了腸道菌群在治療中的關(guān)鍵作用。我們的研究結(jié)果表明，腸道微生物來源的有益代謝產(chǎn)物——短鏈脂肪酸，在通過灌胃途徑給予時(shí)，對(duì)糖尿病缺血性中風(fēng)產(chǎn)生了良好的治療效果。

【結(jié)果部分】

1.黃連解毒湯減輕糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠的腦缺血再灌注損傷、改善了DIS大鼠的血脂代謝紊亂、減少DIS大鼠的神經(jīng)細(xì)胞損傷、緩解DIS大鼠的硝化應(yīng)激損傷。

圖1. 黃連解毒湯粗提物（A）與混合對(duì)照品（B）在254 nm波長下的高效液相色譜圖，及其化學(xué)結(jié)構(gòu)（C）1-梔子苷，2-表小檗堿，3-藥根堿，4-小檗堿，5-黃芩苷，6-漢黃芩苷。

圖2. 黃連解毒湯改善糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠的神經(jīng)功能缺損、調(diào)節(jié)血脂代謝異常、減輕腦組織神經(jīng)細(xì)胞與神經(jīng)元損傷并緩解氮化應(yīng)激。(A) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖, (B) TTC染色, (C) 梗死面積百分比, (D) Longa評(píng)分, (E) 血液脂蛋白(a), (F) 血液甘油三酯, (G) 血液總膽固醇, (H) 腦組織HE染色, (I) 腦組織尼氏染色, (J-M) 不同腦區(qū)尼氏體數(shù)量統(tǒng)計(jì), (N) 腦組織氮化應(yīng)激指數(shù), (O) 血液氮化應(yīng)激指數(shù), (P) 盲腸內(nèi)容物氮化應(yīng)激指數(shù)。

2.黃連解毒湯減輕糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠腦組織中的神經(jīng)炎癥反應(yīng)與神經(jīng)元丟失、降低DIS大鼠血漿、結(jié)腸和腦組織中的IL-6、IL-1β和LPS水平、下調(diào)了 DIS 大鼠腦部和結(jié)腸組織中 TLR4/NF-κB 蛋白的表達(dá)、腸道、神經(jīng)和全身炎癥的相關(guān)分析、。

圖3. 黃連解毒湯改善糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠的腸道炎癥、全身炎癥及神經(jīng)炎癥。(A) 腦組織免疫熒光染色 (GFAP, NeuN)，(B) GFAP陽性細(xì)胞熒光強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)，(C) NeuN陽性細(xì)胞熒光強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)，(D-F) 腦組織炎癥因子水平 (LPS/IL-1β/IL-6)，(G-I) 血液炎癥因子水平 (LPS/IL-1β/IL-6)，(J-L) 結(jié)腸組織炎癥因子水平 (LPS/IL-1β/IL-6)，(M, O-P) 腦組織炎癥信號(hào)通路蛋白表達(dá) (TLR4/NF-κB)，(N, Q-R) 結(jié)腸組織炎癥信號(hào)通路蛋白表達(dá) (TLR4/NF-κB)，(S) 腸道炎癥、神經(jīng)炎癥與全身炎癥的相關(guān)性分析。

3. 黃連解毒湯修復(fù)糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠的腸道損傷。

圖4. 黃連解毒湯改善糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠的腸道損傷并增強(qiáng)腸道屏障功能。(A) 結(jié)腸組織HE染色, (B) 結(jié)腸組織AB-PAS染色, (C) 結(jié)腸絨毛高度、結(jié)腸壁厚度、杯狀細(xì)胞數(shù)量及結(jié)腸黏液厚度, (D-E) 結(jié)腸組織緊密連接蛋白ZO-1免疫熒光, (F-I) 腸道屏障相關(guān)蛋白表達(dá)(ZO-1/Occludin/Claudin5)。

4.黃連解毒湯調(diào)節(jié)糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠的腸道微生物代謝紊亂。

圖5. 黃連解毒湯緩解糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠的腸道菌群失調(diào)。(A-B) α多樣性指數(shù) (Chao1/ACE), (C-D) β多樣性指數(shù) (Shannon/Simpson), (E) 各組操作分類單元韋恩圖, (F) 各組β多樣性主坐標(biāo)分析圖, (G) 腸道菌群指示物種分析, (H-J) 腸道菌群物種組成分析, (K) 大腸桿菌宿主殘留蛋白, (L-S) 特定菌群變化, (T-Z) 各短鏈脂肪酸含量變化, (AA, AB) 短鏈脂肪酸受體表達(dá), (AC) 腸道菌群與短鏈脂肪酸及腸道屏障的相關(guān)性分析。

5.黃連解毒湯對(duì)糖尿病缺血性中風(fēng)的治療作用依賴于腸道菌群。

圖6. 偽無菌處理后，黃連解毒湯治療糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠腸-腦損傷的能力評(píng)估。(A) TTC染色, (B) 梗死面積百分比, (C) Longa評(píng)分, (D) 血液脂蛋白(a), (E) 血液甘油三酯, (F) 血液總膽固醇, (G) 腦組織HE染色, (H) 腦組織尼氏染色, (I-L) 不同腦區(qū)尼氏體數(shù)量統(tǒng)計(jì), (M) 結(jié)腸組織AB-PAS染色, (N) 結(jié)腸組織HE染色, (O-R) 結(jié)腸絨毛高度、結(jié)腸壁厚度、杯狀細(xì)胞數(shù)量及結(jié)腸黏液厚度, (S) 腦組織免疫熒光染色 (GFAP/NeuN), (T) GFAP陽性細(xì)胞熒光強(qiáng)度統(tǒng)計(jì), (U) NeuN陽性細(xì)胞熒光強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)。

6.短鏈脂肪酸對(duì)糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠具有顯著治療作用。

圖7. 短鏈脂肪酸可改善糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠的神經(jīng)功能缺損、調(diào)節(jié)血脂代謝異常、減輕腦組織神經(jīng)細(xì)胞與神經(jīng)元損傷，并抑制腸腦炎癥信號(hào)通路。(A) TTC染色, (B) 梗死面積百分比, (C) Longa評(píng)分, (D) 血液脂蛋白(a), (E) 血液甘油三酯, (F) 血液總膽固醇, (G) 腦組織HE染色, (H) 腦組織尼氏染色, (I-L) 不同腦區(qū)尼氏體數(shù)量統(tǒng)計(jì), (M) 腦組織免疫熒光染色 (GFAP/NeuN), (N) GFAP陽性細(xì)胞熒光強(qiáng)度統(tǒng)計(jì), (O) NeuN陽性細(xì)胞熒光強(qiáng)度統(tǒng)計(jì), (P-R) 腦組織炎癥信號(hào)通路蛋白表達(dá) (TLR4/NF-κB), (S-U) 結(jié)腸組織炎癥信號(hào)通路蛋白表達(dá) (TLR4/NF-κB)。

圖8. 短鏈脂肪酸可減輕糖尿病缺血性中風(fēng)大鼠的腸道炎癥、神經(jīng)炎癥及全身炎癥，并增強(qiáng)腸道屏障功能。(A-C) 腸道炎癥、神經(jīng)炎癥及全身炎癥指標(biāo), (D) 結(jié)腸組織HE染色, (E) 結(jié)腸組織AB-PAS染色, (F-I) 結(jié)腸絨毛高度、結(jié)腸壁厚度、杯狀細(xì)胞數(shù)量及結(jié)腸黏液厚度, (J-K) 結(jié)腸組織緊密連接蛋白ZO-1免疫熒光, (L-O) 腸道屏障相關(guān)蛋白表達(dá) (ZO-1/Occludin/Claudin5)。

7.黃連解毒湯抗糖尿病缺血性中風(fēng)的作用機(jī)制示意圖

【結(jié)論與討論】

本研究首次證實(shí)，黃連解毒湯通過增強(qiáng)菌群來源的短鏈脂肪酸、抑制脂多糖誘導(dǎo)的TLR4/NF-κB通路，從而調(diào)節(jié)腸-腦軸，緩解糖尿病缺血性中風(fēng)。我們的發(fā)現(xiàn)凸顯了腸道菌群及其有益代謝物短鏈脂肪酸在糖尿病缺血性中風(fēng)的病理生理學(xué)和治療中的關(guān)鍵作用，并表明黃連解毒湯是一種前景廣闊的新型治療策略。

注：本文原創(chuàng)表明為原創(chuàng)編譯，非聲張版權(quán)，侵刪！

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