关键词:
隔山消
溃疡性结肠炎
肠道菌群
代谢组学
16S rRNA基因测序
摘要:
目的:探讨民族药隔山消对溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)的治疗效果,并基于肠道菌群及内源性代谢物初步阐释其可能的作用机制。
方法:将60只雄性C57BL/6J小鼠随机分为正常组、模型组、美沙拉嗪组(0.2g/kg)及隔山消高剂量(4.56 g/kg)、中剂量(2.28 g/kg)、低剂量(1.14 g/kg)组,每组10只;正常组自由饮水,其余各组自由饮用2.5%葡聚糖硫酸钠(Dextran sulfate sodium,DSS)连续7天诱导UC模型。造模期间各治疗组按0.2 m L/10 g给予相应药物灌胃干预,正常组与模型组同法给予等体积蒸馏水。每日测量并记录各组小鼠体质量变化率及疾病活动指数评分(Disease activity index,DAI),于第8天收集小鼠粪便、血清、盲肠内容物及结肠组织。测量结肠长度;采用HE染色及AB-PAS染色观察结肠组织病理变化;ELISA法检测血清白介素-6(Interleukin-6,IL-6)、白介素-10(Interleukin-10,IL-10)及肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)水平;Western-Blot法检测结肠组织ZO-1、occludin、claudin-1表达;16S rRNA基因测序技术检测各组小鼠肠道菌群;非靶向代谢组学技术检测小鼠粪便内源性代谢物,并对菌群与代谢产物进行Pearson相关性分析。
结果:1.与正常组比较,模型组小鼠体质量变化率显著降低、DAI评分显著上升、结肠长度显著缩短(P<0.05);与模型组比较,美沙拉嗪组与隔山消高剂量、中剂量组小鼠体质量变化率显著升高、DAI评分显著下降、结肠长度显著增加(P<0.05)。HE染色显示,正常组小鼠肠黏膜上皮细胞完整,隐窝结构正常,无炎性细胞浸润;模型组小鼠结肠组织出现溃疡,隐窝消融,炎性细胞浸润明显;美沙拉嗪组及隔山消高剂量、中剂量组小鼠肠黏膜隐窝结构基本恢复正常,炎性细胞浸润明显缓解。AB-PAS染色显示,正常组小鼠结肠组织黏液充沛,杯状细胞排列整齐,隐窝、绒毛无消融;模型组小鼠结肠组织杯状细胞排列无序,黏液层缺失,隐窝与绒毛出现消融;美沙拉嗪组及隔山消高剂量、中剂量组小鼠结肠组织杯状细胞结构较完整,基本恢复正常。
2.与正常组比较,模型组小鼠血清TNF-α、IL-6水平均显著升高(P<0.05),IL-10水平显著降低(P<0.05);与模型组比较,美沙拉嗪组与隔山消高剂量、中剂量组血清TNF-α、IL-6水平均显著降低(P<0.05),IL-10水平显著升高(P<0.05)。与正常组比较,模型组ZO-1、occludin、claudin-1蛋白表达显著下降(P<0.05);与模型组比较,美沙拉嗪组与隔山消高剂量组ZO-1、occludin、claudin-1蛋白表达显著上升(P<0.05)。
3.肠道菌群Alpha多样性分析表明,与正常组比较,模型组菌群多样性及物种丰富度显著降低(P<0.05);经隔山消干预后,菌群多样性及物种丰富度显著升高(P<0.05)。Beta多样性分析表明,UC小鼠肠道菌群主成分及结构与正常组存在显著差异,经隔山消干预后,有向正常组靠近的趋势。菌落结构分析发现,隔山消可上调Muribaculaceae、Helicobacter、Lachnospiraceae等有益菌相对丰度,下调Desulfobacterota、Proteobacteria、Bacteroidaceae等潜在有害菌比例。菌落结构及随机森林分析发现,显著差异菌群有Lachnospiraceae NK4A136 group、Bacteroides、Muribaculaceae、Helicobacter等。
4.代谢组学主成分分析显示,正常组、模型组、隔山消高剂量组样本明显分离,经隔山消干预后,UC小鼠体内代谢水平向正常组靠拢;正交偏最小二乘法判别分析显示,正常组、模型组、隔山消高剂量组显著分离;鉴定出模型组与隔山消高剂量组之间差异代谢产物146个,主要为氨基酸、脂质、类花生酸成分,与m TOR信号通路、蛋白质消化吸收、精氨酸和脯氨酸代谢通路密切相关。
5.肠道菌群与代谢物的相关性分析发现Campilobacterota、Patescibacteria等菌门与多种脂质代谢物呈显著正相关;Romboutsia、Roseburia等菌属与氨基酸和类花生酸代谢物呈显著相关性。
结论:民族药隔山消可显著缓解UC小鼠症状,对UC具有良好治疗效果,其机制可能与调节紧密连接蛋白表达,改善肠道菌群结构与多样性,调控内源性代谢物水平,缓解炎症反应相关。