腸道菌群是腸道微生態(tài)系統的重要組成部分,人類(lèi)在長(cháng)期進(jìn)化過(guò)程中與腸道菌群形成了互利共生的關(guān)系。一旦受到宿主自身及外界環(huán)境變化的影響,宿主與菌群之間的平衡狀態(tài)就會(huì )被打破,導致腸道微生態(tài)系統失衡,機體的各方面功能出現紊亂,進(jìn)而可能導致疾病。
天然產(chǎn)物已被確定用于治療與腸道菌群紊亂相關(guān)的疾病,如腹瀉、肥胖、結直腸癌等。大量研究表明,天然產(chǎn)物通過(guò)直接抑制或促進(jìn)某些細菌的生長(cháng),改變腸道菌群結構和組成,使失衡的菌群恢復正常,從而對宿主健康產(chǎn)生影響。天然產(chǎn)物還可以使菌群代謝物的含量發(fā)生變化從而發(fā)揮藥理作用。這些代謝物主要包括短鏈脂肪酸、色氨酸、吲哚及其衍生物、膽汁酸和氧化三甲胺(TMAO),它們在維持宿主腸道正常免疫功能中起到重要的作用。此外,天然產(chǎn)物可以調節腸道菌群的分泌物,維持腸道黏膜屏障結構完整性,間接改變腸道菌群的組成和多樣性,例如,天然產(chǎn)物刺激腸道黏液分泌,為乳桿菌屬和阿克曼菌屬等細菌提供營(yíng)養物質(zhì),從而維持腸道穩態(tài)。
1、調節腸道內菌群組成
研究發(fā)現,靈芝提取物不僅可以降低由高脂肪飲食誘導的硬壁菌門(mén)/擬桿菌門(mén)的比例升高以及產(chǎn)內毒素的蛋白菌水平,而且能保持腸屏障的完整性并減少內毒素血癥發(fā)生,將處理過(guò)的小鼠糞便移植給其他肥胖的小鼠,會(huì )重現由靈芝提取物所造成的有益代謝效應。
紅參和薏苡仁的提取物在體外均能促進(jìn)乳桿菌、雙歧桿菌等益生菌的生長(cháng),抑制埃希氏菌、葡萄球菌及沙門(mén)菌等病原菌的生長(cháng),同時(shí)應用三硝基苯磺酸誘導的潰瘍性結腸炎模型評價(jià)藥效,結果表明紅參和薏苡仁的提取物均能改善腸道菌群失調和結腸炎癥狀,且紅參提取物的效果更好。
小檗堿可以降低致病菌脫硫弧菌屬的豐度,增加有益菌黏液真桿菌的豐度,從而緩解小鼠潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)癥狀。小檗堿可以增加厚壁菌門(mén)菌株豐度,降低擬桿菌門(mén)菌株豐度,導致短鏈脂肪酸含量發(fā)生改變,如下調短鏈脂肪酸中的乙酸和丙酸的含量,增加異戊酸的含量。
柑橘類(lèi)果實(shí)中的聚甲氧基黃酮能顯著(zhù)增加乳桿菌屬和阿克曼菌屬等細菌的豐度,從而豐富腸道菌群的組成。此外,聚甲氧基黃酮還可以促進(jìn)卵形擬桿菌的生長(cháng),降低厚壁菌門(mén)與擬桿菌門(mén)菌株的比例,說(shuō)明其能夠調節腸道有益菌群,增加有益菌的數量,從而減少高脂飲食小鼠的脂質(zhì)積累,減輕代謝綜合征。
番石榴多糖可以恢復厚壁菌門(mén)與擬桿菌門(mén)菌株的比例,促進(jìn)梭菌屬 XIVa 等有益菌的生長(cháng),同時(shí)抑制炎癥相關(guān)細菌的生長(cháng),研究結果表明番石榴多糖通過(guò)調節腸道菌群組成改善高脂飲食誘導的肥胖小鼠的代謝水平。
廣藿香(Pogostemon cablin(Blanco) Benth.)提取物(廣藿香醇、廣藿香酮和 β-廣藿香烯)可以顯著(zhù)增加溶纖維丁酸弧菌、空腸梭菌和均勻真桿菌等有益菌的豐度,證明廣藿香能夠改善腸道菌群,產(chǎn)生類(lèi)似益生元的作用。
趕黃草(Penthorum chinense Pursh)提取物可以降低產(chǎn)生膽鹽水解酶的腸道菌群的相對豐度,如梭菌屬 IV、乳桿菌屬和梭菌XIVa。這些細菌的減少可以抑制?;悄懰岬慕怆x,從而改善高脂飲食誘導非酒精性脂肪肝小鼠的癥狀。
此外,中藥絞股藍中提取的皂苷可以促進(jìn)腸道有益菌定植,降低硫酸鹽還原菌的豐度,抑制 ApcMin/+小鼠的惡病質(zhì)樣癥狀。黨參、云木香、大白茅和川楝的提取物也可以增加腸道中抗菌肽的含量,顯著(zhù)影響腸道菌群組成。
2、保護腸道黏膜屏障功能,防止腸菌移位
天然產(chǎn)物除了能影響腸道菌的組成和數量外,還能間接通過(guò)保護腸黏膜屏障,影響菌群的定位。正常腸黏膜屏障能有效防止腸內細菌及內毒素穿過(guò)腸黏膜,避免了腸源性感染。目前已經(jīng)發(fā)現作為天然產(chǎn)物主要來(lái)源的中藥及其復方和制劑對腸黏膜屏障具有明顯的保護作用。
在研究大黃對膿毒癥幼豬腸道屏障的保護作用中發(fā)現,大黃治療組腸上皮細胞凋亡明顯降低,緊密連接蛋白 ZO-1,Occludin mRNA 的表達較模型組明顯增強,電鏡顯示緊密連接相對完整,且TNF-α mRNA表達減弱,IL-10 mRNA 表達增強,丙二醛含量降低,超氧化物歧化酶活性增加,這說(shuō)明大黃通過(guò)抗炎、抗氧化損傷,減輕腸道上皮細胞凋亡,增加緊密連接蛋白表達,從而發(fā)揮保護膿毒癥幼豬腸黏膜屏障的作用。
苦參堿能夠促進(jìn)閉鎖小帶蛋白 1、閉合蛋白等緊密連接蛋白的表達,增加產(chǎn)生黏蛋白的細胞,提高黏蛋白-2 的表達,從而增強腸道固有層黏膜的防御功能,防止致病菌入侵,重塑腸道菌群的組成,有效改善葡聚糖硫酸鈉誘導的UC 小鼠癥狀。
人參皂苷 Rg1 可以提高乳桿菌屬等菌群的豐度,調節 Trp 代謝,增加煙酰胺、吲哚-3-甲醛、3-吲哚丙酸代謝物含量,從而增強腸道屏障的保護作用,降低潰瘍性結腸炎小鼠的炎癥水平。
從裙帶菜提取的多糖通過(guò)維持黏蛋白結構的完整性,降低脂多糖水平,減輕結腸組織損傷程度,重塑高脂飲食小鼠的腸道菌群,從而改善代謝綜合征和腸道炎癥。
在復方中藥清腸栓對三硝基苯磺酸誘導的潰瘍性結腸炎大鼠結腸黏膜通透性的影響實(shí)驗中發(fā)現,清腸栓能有效抑制結腸炎大鼠結腸通透性的升高,改善腸黏膜屏障功能,促進(jìn)潰瘍愈合。
中藥制劑參附注射液能抑制腸組織中核轉錄因子-κB 的表達,減少腫瘤壞死因子-α、細胞間黏附分子-1 及誘生型一氧化氮合酶的生成,從而對急性壞死性胰腺炎大鼠腸黏膜屏障起保護作用。
3、對腸道菌群代謝產(chǎn)物的調節
腸道微生物的代謝產(chǎn)物,如氨基酸、維生素、膽汁酸、短鏈脂肪酸、吲哚及其衍生物等,對機體病理狀態(tài)有調控作用,是腸道菌群改善疾病發(fā)展及預后的關(guān)鍵。多項研究結果表明,天然藥對腸道菌群代謝產(chǎn)物的調節作用與機體生理病理過(guò)程極其相關(guān),因此維護腸道菌群平衡及調控微生物功能性代謝產(chǎn)物生成是天然產(chǎn)物作用機制研究的新途徑和熱點(diǎn)。
①維生素與氨基酸
機體腸內益生菌如雙歧桿菌等,能生成多種機體新陳代謝必須而又無(wú)法自身合成的維生素,如B族維生素,維生素K,泛酸、煙酸等。部分腸道微生物還能合成機體無(wú)法表達的氨基酸,如苯丙氨酸、天門(mén)冬氨酸和纈氨酸等?;谥兴幩木訙愚较愕人幉闹匦陆M方的七味白術(shù)散對小兒腸炎、脾虛濕盛型腹瀉等有較好的轉歸效果。研究表明,七味白術(shù)散可促進(jìn)雙歧桿菌、酵母菌、乳酸菌等益生菌的生長(cháng),并促進(jìn)酵母菌氨基酸和B族維生素的表達量,提高酵母酶的催化活性,促進(jìn)腸道的消化及吸收功能等。
②短鏈脂肪酸
腸道乳酸菌、雙歧桿菌等代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸,能夠維持電解質(zhì)平衡、抗炎、調節免疫、抗腫瘤等。葛根素可以增加絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥大鼠腸道中總短鏈脂肪酸的含量,調節腸上皮細胞和腸黏膜組織中各種免疫細胞的功能,從而維持腸黏膜的完整性,降低炎癥發(fā)生率,改善絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的癥狀。補氣健脾的四君子湯,可有效抑制腸道內有害菌,促進(jìn)益生菌的生長(cháng),恢復炎癥大鼠的菌群穩態(tài),間接增加短鏈脂肪酸的代謝。黃連解毒湯,金芪降糖片和瀉心湯是常用于防治代謝性疾病的中藥復方,其能夠通過(guò)調節腸道菌及短鏈脂肪酸的產(chǎn)生,改善糖脂代謝,調控多種生理病理反應嵋“。
③氧化三甲胺與膽汁酸
氧化三甲胺是由肝臟中的黃素單氧酶氧化腸道細菌代謝產(chǎn)物三甲胺而形成的。研究表明氧化三甲胺可顯著(zhù)減弱酶對膽固醇的代謝作用,過(guò)多的膽固醇堆積極易引發(fā)心血管系統疾病。研究表明,白藜蘆醇可通過(guò)優(yōu)化腸道微生物結構,減少氧化三甲胺的生成和膽汁鹽的重吸收,上調膽汁鹽水解酶的活性,促進(jìn)膽固醇的代謝,降低機體患病風(fēng)險。
參考資料
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作者簡(jiǎn)介:小米蟲(chóng),藥品質(zhì)量研究工作者,長(cháng)期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗證工作,現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司,從事藥品檢驗分析及分析方法驗證。
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