炎症性肠病(IBD)是包括溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病(CD)在内的结肠和小肠炎性病症。UC的主要特征为急性疼痛,呕吐,体重减轻,弥漫性粘膜炎症,腹泻和血便。累计研究表明触发UC的主要因素是免疫,细胞凋亡,遗传,物理环境和感染。人类对IBD发病机制的了解已取得重大进展,但其确切的病因尚不清楚。
肠道微生物群是负责维持人类正常生理功能的一部分。研究表明,肠道微生物可以对宿主的变化作出响应,通过从食物中获取能量来产生维生素和活性物质以抵抗病原体。宿主和肠道微生物共存有助于形成粘膜和全身性免疫系统。当肠道微生物侵入肠道组织并诱导局部或全身炎症时,粘膜免疫系统发挥多种保护机制,使宿主对侵入型细菌产生适当的免疫反应。肠道微生物群被认为是IBD病因的重要因素。黄芩汤(HQD)是一种经典的中草药制剂,广泛用于改善IBD等胃肠道疾病。有研究已经证明HQD能够抑制小鼠促炎症细胞因子的表达水平。先前的研究也表明,HQD可能通过抑制炎症和预防氧化应激诱导的细胞损伤来抑制急性/慢性结肠炎的发生和防止结肠炎相关的CRC。但HQD与结肠炎的肠道微生态之间的关系尚不清楚。因此本研究通过16SRNA基因测序的方法,探究HQD是否可通过改善肠道微生物来缓解葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎。
二、论文ID
原名:Gut microbiota drives the attenuation of dextran sulphate sodium-induced colitis by Huangqin decoction
译名:黄芩汤可通过调节肠道菌群减轻葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎
期刊:Oncotarget
IF:5.1652
发表时间:2017年
通讯作者:曹鹏
通讯作者单位:南京中医药大学附属中西医结合医院/江苏省中医药研究院细胞与分子生物学实验室
三、实验设计
四、实验结果
1. HQD能改善结肠炎并调节DSS诱导的结肠炎小鼠的结肠中的细胞因子表达水平
造模期间,每天称量小鼠体重、进行DAI评分、建模结束后测量结肠长度、进行H&E染色、检测炎症细胞因子的表达水平。结果显示,HQD在DSS诱导的结肠炎中发挥抗炎作用并且能够预防DSS诱导的结肠炎。
2. HQD干预后肠道菌群的整体结构变化
结果显示,15个样本中总共获得746,978个有效reads和463个OTU。Rarefaction和Shannon多样性曲线平稳,表明在所有样品中,大部分多样性已经被检测到。另外,韦恩图显示,三组共有308个OTU,其中对照组和DSS组共有317个OTUs,DSS组和HQD组有338个,对照组和HQD组有347个。 PCA和PCoA分析显示,DSS组的肠道微生物群发生偏离,HQD组的微生物群没有恢复到对照组的水平。并且三组间的系统聚类树存在显着差异,HQD组水平接近于对照组。
3. HQD调节小鼠肠道微生物群结构的离散程度
结果显示,HQD可以调节DSS引起的结肠炎的肠道菌群在门、纲、目、科、属水平的变化。门水平上,相对丰度最高的是Bacteroidetes, Firmicutes和 Proteobacteria;12种纲水平上的物种,包括Bacteroidetes和Clostridia,在所有的样品中存在;Deferribacteres和Epsilonproteobacteria的相对丰度在三组中显着不同。科水平上,DSS和HQD组中鉴定出Anaeroplasmatales,Enterobacteriales和Rhodospirillales,但正常组中未检测到。相反,Bacteroidales 和 Bifidobacteriales只在正常组检测出来。属水平上,DSS组的S24-7_norank相对丰度显着低于正常组。相反,DSS组的拟杆菌相对丰度显着高于正常组和HQD组。
4. HQD抑制某些细菌的生长
结果显示,HQD可以改变肠内微生物的组成,并抑制某些细菌的增殖。DSS组中Bacteroidaceae 和 Bacteroides占主要地位,HQD组中Ruminococcaceae和Anaeroplasmataceae是优势菌群。
5. 黄芩汤通过调节肠道菌群减轻DSS诱导的结肠炎
每天称量小鼠体重、进行DAI评分、建模结束后测量结肠长度、进行H&E染色、检测炎症细胞因子的表达水平。结果显示,在微生物耗尽的条件下,DSS诱导的结肠炎的敏感性就会增加,并且HQD不能预防DSS诱导的结肠炎。
五、研究结论
该研究发现,HQD能显着抑制由DSS诱导的结肠炎,减轻由DSS诱导造成的小鼠体重下降、DAI评分升高,结肠缩短,组织损伤和炎性细胞因子的改变。主成分分析和主坐标分析显示组间差异明显,DSS和DSS+HQD组多样性增加。DSS+HQD组中Lactococcus的相对丰度高于DSS组,而Desulfovibrio和Helicobacter的相对丰度则降低。此外,HQD的保护作用仅在抗生素处理的小鼠中减弱。总之,研究结果表明HQD可以通过改变肠道微生物群来改善DSS诱导的炎症。
六、点评
本研究通过检测小鼠的生理指标如体重、结肠长度、结肠切片、炎性细胞因子表达和粪便肠道菌群群落结构,评估HQD对DSS诱导的结肠炎的治疗效果。本研究证明,HQD可以通过改变肠道微生物群来改善DSS诱导的炎症。