Huanglian JieDu Decoction

阿尔茨海默症（Alzheimer's Disease, AD）是一种主要影响老年人的神经退行性疾病，全球病例数量不断增加。近年来，肠道菌群失衡被认为与AD的发病机制密切相关，尤其是微生物代谢物对神经炎症的调控作用。然而，目前尚不清楚肠道微生物组和大脑中的神经炎症如何相互作用，或者这些相互作用如何影响大脑功能和认知。 近日，中国中医科学院赵海誉研究团队在Alzheimers Res Ther发表了题为Intestinal endogenous metabolites affect neuroinflammation in 5×FAD mice by mediating "gut-brain" axis and the intervention with Chinese Medicine的研究论文，揭示了肠道微生物群的改变对AD进展的重要影响，特别是在神经炎症和代谢调控方面的作用。研究发现，通过调控“肠脑轴”的代谢产物，可能为AD的治疗提供新的干预靶点。 1. AD进展与肠道菌群的改变 认知缺陷表现 5×FAD小鼠（转基因小鼠，简称Tg-M）在认知功能评估中显示出明显的认知缺陷，尤其在Y迷宫和莫里斯水迷宫（Morris Water Maze, MWM）测试中，定位平台所需时间显著长于野生型小鼠（Wild-Type Mice, WT-M）。 在MWM的探查试验中，Tg-M小鼠在目标象限的停留时间、移动距离和穿越平台的次数均低于WT-M小鼠。此外，尽管通常焦虑水平较高的动物在中心区域的探索时间较短，但Tg-M小鼠在该区域的停留时间是WT-M小鼠的2.4倍，且排泄的粪便量也显著增加。 雌性5×FAD小鼠（转基因小鼠，简称Tg-F）体重较低，表现出更高的死亡率和攻击性，其在认知任务中的表现显著低于同龄的Tg-M小鼠，尤其在MWM测试中潜伏期增加。 图1. AD小鼠认知缺陷和焦虑增加 CNS神经炎症 5×FAD转基因小鼠表现出加速的认知障碍、早期的淀粉样蛋白（Aβ）沉积以及突触退化，尤其在雄性小鼠的海马和皮层区域观察到快速的Aβ斑块积累。 ELISA检测显示，Tg-M小鼠大脑中三种Aβ（Aβ38、Aβ40、Aβ42）的浓度显著高于WT-M小鼠。免疫染色结果表明，5×FAD小鼠的大脑中活化的小胶质细胞和星形胶质细胞数量增加，尤其在Aβ斑块周围，这导致神经炎症和血脑屏障功能障碍。 此外，RT-PCR和Western blot分析发现主要组织相容性复合物II类（MHC-II）和促炎细胞因子（如IL-1α、TNF-α、MCP-1）的表达增加，抑制了小胶质细胞对Aβ的清除功能。与雄性小鼠相比，雌性Tg-F小鼠表现出更严重的神经炎症，其大脑中Aβ、IBA-1和GFAP水平显著提高。 图2. Aβ升高会诱发神经炎症 外周免疫系统变化 5×FAD小鼠在外周免疫系统中表现出明显的功能失调，尤其是Th1（CD3+CD8−INFγ+）、Th2（CD3+CD8−IL4+）和Th17（CD3+CD8−IL17α+）细胞在转基因小鼠（Tg-M）脾脏中的比例显著高于野生型小鼠（WT-M），而调节性T细胞（Treg, CD4+CD25+Foxp3+）的频率则降低。 Th1细胞被认为在阿尔茨海默症（AD）中具有有害作用，其水平升高与小胶质细胞激活、炎症因子表达增加、认知功能受损和突触可塑性紊乱相关。研究发现，尽管Tg-M小鼠的Th1和Th2细胞均有所增加，但Th1/Th2比率下降，表明外周炎症加剧可能导致Th1细胞的升高和Th2细胞的过度分泌，进而引发Th1/Th2失衡。Treg细胞在AD中起到神经保护作用，其暂时耗竭会加速认知障碍并促进小胶质细胞清除Aβ沉积。 图3. AD小鼠脾脏中免疫细胞的水平 抗生素诱导的肠道微生物组扰动影响了认知和神经炎症 抗生素（ABX）诱导的肠道微生物组扰动显著影响了5×FAD小鼠（Tg-M）的认知功能和神经炎症。16S rRNA基因扩增子测序显示，Tg-M小鼠粪便中的α微生物多样性显著增加，而PLS-DA分析揭示其肠道微生物组成发生了明显变化。ABX治疗导致Tg-M小鼠的α多样性急剧下降，并打破了肠道菌群的结构稳态，同时Aβ聚集减少，表明抗生素治疗促进了小胶质细胞的清除功能。 此外，ABX还降低了脑内MHC II类和炎症细胞因子（如IL-1α、TNF-α和MCP-1）的表达，可能重置了小胶质细胞的吞噬功能。ABX显著改善了Tg-M小鼠的认知障碍和焦虑，表现在MWM任务中的学习记忆提升和开放场测试中粪便排泄减少。这些结果表明，“肠脑轴”能够实现双向信息传递，且Tg-M小鼠的功能通路在氨基酸、碳水化合物和能量代谢等方面较WT-M小鼠更为丰富。 图4. 肠道微生物多样性的改变 2. 肠源性代谢物变化与氨基酸、碳水化合物和能量代谢的关系 短链脂肪酸（SCFAs）由肠道微生物发酵膳食纤维产生，调节能量代谢，并在微生物-肠-脑相互作用中发挥重要作用。 在Tg-M小鼠的粪便中，SCFAs产生菌的丰度显著变化，具体表现为有益菌如Erysipelotrichaceae和Bifidobacteriaceae的减少，以及Lachnospiraceae的增加。此外，Tg-M小鼠粪便中的哌啶酸（PA）水平下降，异丁酸（IBA）水平上升。纵向研究显示，Tg-M小鼠在9至11个月期间的粪便SCFAs水平快速增加，表明肠道微生物群的动态变化与SCFAs生成密切相关。 图5. AD小鼠粪便中 SCFA 的改变 3. 肠源性代谢物是肠脑轴的沟通中介 肠源性代谢物通过血液进入全身，影响大脑功能并在阿尔茨海默症等神经疾病中影响认知。使用气相色谱-串联质谱（GC-QQQ-MS）和液相色谱-串联质谱（LC-QQQ-MS）研究发现，5×FAD小鼠（Tg-M）的大脑中短链脂肪酸（SCFAs）水平与小胶质细胞激活呈正相关，且Tg-M小鼠的粪便、血清和脑组织中IBA水平高于野生型小鼠（WT-M）。 外周血中丙氨酸、色氨酸、牛磺酸等氨基酸水平显著增加，同时大脑中的丙氨酸、甲硫氨酸、GABA等浓度也显著升高。Tg-M小鼠表现出葡萄糖代谢障碍和线粒体功能障碍，PICRUSt分析预测其能量代谢出现障碍。在Tg-M小鼠中，丙酮酸水平显著升高，而柠檬酸和琥珀酸水平则显著降低，且外周和大脑中的代谢物变化趋势一致。这些结果表明，缺氧加重的线粒体功能障碍与Tg-M小鼠中脂质过氧化增加的现象相关。 图6. AD小鼠外周血和脑内源性代谢物的变化 4. 黄连解毒汤（HLJDD）通过调节肠道微生物代谢缓解AD小鼠的神经炎症 在对5个月大的雄性5×FAD小鼠进行六个月的HLJDD治疗后，研究发现其认知障碍和焦虑显著改善，表现为莫里斯水迷宫（MWM）测试中的学习和记忆能力提升，以及开放场测试中排便量减少。 HLJDD通过降低由Aβ和免疫细胞相互作用引发的炎症因子（如IL-1α和INF-γ）分泌，缓解了神经炎症。分析显示，HLJDD重塑了小鼠的肠道微生物结构，增加了SCFA产生菌的丰度，并降低了SCFAs的整体水平。HLJDD组的SCFAs水平与某些细菌群体呈负相关，而与其他细菌群体呈正相关。 此外，HLJDD还提高了粪便中胆碱水平，降低了色氨酸、GABA、牛磺酸和亮氨酸的含量，并通过调节外周免疫细胞（降低Th1和Th2细胞，增加Treg细胞）进一步改善了5×FAD小鼠的神经炎症和认知功能。 小结 总体而言，本研究探讨了肠道微生物群的改变如何影响阿尔茨海默症（AD）的进展，结果显示5×FAD小鼠在认知测试中表现出明显的缺陷，伴随脑中Aβ沉积和神经炎症的加重。 研究发现，短链脂肪酸（SCFAs）产生菌显著减少，而异丁酸等代谢物浓度升高，这些变化与神经炎症和认知功能下降密切相关。同时，外周免疫系统中的Th1细胞比例增加，调节性T细胞（Treg）比例减少，导致免疫失衡。 这些结果强调了“肠脑轴”在AD进展中的关键作用，表明通过调节肠道微生物及其代谢产物可能为AD的干预提供新的治疗靶点，为未来研究与临床应用奠定了基础。 参考文献： Gu X, Fan M, Zhou Y, et al. Intestinal endogenous metabolites affect neuroinflammation in 5×FAD mice by mediating "gut-brain" axis and the intervention with Chinese Medicine. Alzheimers Res Ther. 2024;16(1):222. Published 2024 Oct 14. doi:10.1186/s13195-024-01587-5 本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！ 点击下方「阅读原文」，前往生物谷官网查询更多生物相关资讯~

关注并星标CPHI制药在线----扫码进入天然提取物线上主题展展厅----肠道菌群是肠道微生态系统的重要组成部分，人类在长期进化过程中与肠道菌群形成了互利共生的关系。一旦受到宿主自身及外界环境变化的影响，宿主与菌群之间的平衡状态就会被打破，导致肠道微生态系统失衡，机体的各方面功能出现紊乱，进而可能导致疾病。       天然产物已被确定用于治疗与肠道菌群紊乱相关的疾病，如腹泻、肥胖、结直肠癌等。大量研究表明，天然产物通过直接抑制或促进某些细菌的生长，改变肠道菌群结构和组成，使失衡的菌群恢复正常，从而对宿主健康产生影响。天然产物还可以使菌群代谢物的含量发生变化从而发挥药理作用。这些代谢物主要包括短链脂肪酸、色氨酸、吲哚及其衍生物、胆汁酸和氧化三甲胺（TMAO），它们在维持宿主肠道正常免疫功能中起到重要的作用。此外，天然产物可以调节肠道菌群的分泌物，维持肠道黏膜屏障结构完整性，间接改变肠道菌群的组成和多样性，例如，天然产物刺激肠道黏液分泌，为乳杆菌属和阿克曼菌属等细菌提供营养物质，从而维持肠道稳态。       1、调节肠道内菌群组成       研究发现，灵芝提取物不仅可以降低由高脂肪饮食诱导的硬壁菌门/拟杆菌门的比例升高以及产内毒素的蛋白菌水平，而且能保持肠屏障的完整性并减少内毒素血症发生，将处理过的小鼠粪便移植给其他肥胖的小鼠，会重现由灵芝提取物所造成的有益代谢效应。       红参和薏苡仁的提取物在体外均能促进乳杆菌、双歧杆菌等益生菌的生长，抑制埃希氏菌、葡萄球菌及沙门菌等病原菌的生长，同时应用三硝基苯磺酸诱导的溃疡性结肠炎模型评价药效，结果表明红参和薏苡仁的提取物均能改善肠道菌群失调和结肠炎症状，且红参提取物的效果更好。       小檗碱可以降低致病菌脱硫弧菌属的丰度，增加有益菌黏液真杆菌的丰度，从而缓解小鼠溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）症状。小檗碱可以增加厚壁菌门菌株丰度，降低拟杆菌门菌株丰度，导致短链脂肪酸含量发生改变，如下调短链脂肪酸中的乙酸和丙酸的含量，增加异戊酸的含量。       柑橘类果实中的聚甲氧基黄酮能显著增加乳杆菌属和阿克曼菌属等细菌的丰度，从而丰富肠道菌群的组成。此外，聚甲氧基黄酮还可以促进卵形拟杆菌的生长，降低厚壁菌门与拟杆菌门菌株的比例，说明其能够调节肠道有益菌群，增加有益菌的数量，从而减少高脂饮食小鼠的脂质积累，减轻代谢综合征。       番石榴多糖可以恢复厚壁菌门与拟杆菌门菌株的比例，促进梭菌属 XIVa 等有益菌的生长，同时抑制炎症相关细菌的生长，研究结果表明番石榴多糖通过调节肠道菌群组成改善高脂饮食诱导的肥胖小鼠的代谢水平。       广藿香（Pogostemon cablin(Blanco) Benth.）提取物（广藿香醇、广藿香酮和 β-广藿香烯）可以显著增加溶纤维丁酸弧菌、空肠梭菌和均匀真杆菌等有益菌的丰度，证明广藿香能够改善肠道菌群，产生类似益生元的作用。       赶黄草（Penthorum chinense Pursh）提取物可以降低产生胆盐水解酶的肠道菌群的相对丰度，如梭菌属 IV、乳杆菌属和梭菌XIVa。这些细菌的减少可以抑制牛磺胆酸的解离，从而改善高脂饮食诱导非酒精性脂肪肝小鼠的症状。       此外，中药绞股蓝中提取的皂苷可以促进肠道有益菌定植，降低硫酸盐还原菌的丰度，抑制 ApcMin/+小鼠的恶病质样症状。党参、云木香、大白茅和川楝的提取物也可以增加肠道中抗菌肽的含量，显著影响肠道菌群组成。2、保护肠道黏膜屏障功能，防止肠菌移位       天然产物除了能影响肠道菌的组成和数量外，还能间接通过保护肠黏膜屏障，影响菌群的定位。正常肠黏膜屏障能有效防止肠内细菌及内毒素穿过肠黏膜，避免了肠源性感染。目前已经发现作为天然产物主要来源的中药及其复方和制剂对肠黏膜屏障具有明显的保护作用。       在研究大黄对脓毒症幼猪肠道屏障的保护作用中发现，大黄治疗组肠上皮细胞凋亡明显降低，紧密连接蛋白 ZO-1，Occludin mRNA 的表达较模型组明显增强，电镜显示紧密连接相对完整，且TNF-α mRNA表达减弱，IL-10 mRNA 表达增强，丙二醛含量降低，超氧化物歧化酶活性增加，这说明大黄通过抗炎、抗氧化损伤，减轻肠道上皮细胞凋亡，增加紧密连接蛋白表达，从而发挥保护脓毒症幼猪肠黏膜屏障的作用。       苦参碱能够促进闭锁小带蛋白 1、闭合蛋白等紧密连接蛋白的表达，增加产生黏蛋白的细胞，提高黏蛋白-2 的表达，从而增强肠道固有层黏膜的防御功能，防止致病菌入侵，重塑肠道菌群的组成，有效改善葡聚糖硫酸钠诱导的UC 小鼠症状。       人参皂苷 Rg1 可以提高乳杆菌属等菌群的丰度，调节 Trp 代谢，增加烟酰胺、吲哚-3-甲醛、3-吲哚丙酸代谢物含量，从而增强肠道屏障的保护作用，降低溃疡性结肠炎小鼠的炎症水平。       从裙带菜提取的多糖通过维持黏蛋白结构的完整性，降低脂多糖水平，减轻结肠组织损伤程度，重塑高脂饮食小鼠的肠道菌群，从而改善代谢综合征和肠道炎症。       在复方中药清肠栓对三硝基苯磺酸诱导的溃疡性结肠炎大鼠结肠黏膜通透性的影响实验中发现，清肠栓能有效抑制结肠炎大鼠结肠通透性的升高，改善肠黏膜屏障功能，促进溃疡愈合。       中药制剂参附注射液能抑制肠组织中核转录因子-κB 的表达，减少肿瘤坏死因子-α、细胞间黏附分子-1 及诱生型一氧化氮合酶的生成，从而对急性坏死性胰腺炎大鼠肠黏膜屏障起保护作用。       3、对肠道菌群代谢产物的调节       肠道微生物的代谢产物，如氨基酸、维生素、胆汁酸、短链脂肪酸、吲哚及其衍生物等，对机体病理状态有调控作用，是肠道菌群改善疾病发展及预后的关键。多项研究结果表明，天然药对肠道菌群代谢产物的调节作用与机体生理病理过程极其相关，因此维护肠道菌群平衡及调控微生物功能性代谢产物生成是天然产物作用机制研究的新途径和热点。       ①维生素与氨基酸       机体肠内益生菌如双歧杆菌等，能生成多种机体新陈代谢必须而又无法自身合成的维生素，如B族维生素，维生素K，泛酸、烟酸等。部分肠道微生物还能合成机体无法表达的氨基酸，如苯丙氨酸、天门冬氨酸和缬氨酸等。基于中药四君子汤加藿香等药材重新组方的七味白术散对小儿肠炎、脾虚湿盛型腹泻等有较好的转归效果。研究表明，七味白术散可促进双歧杆菌、酵母菌、乳酸菌等益生菌的生长，并促进酵母菌氨基酸和B族维生素的表达量，提高酵母酶的催化活性，促进肠道的消化及吸收功能等。       ②短链脂肪酸       肠道乳酸菌、双歧杆菌等代谢产生的短链脂肪酸，能够维持电解质平衡、抗炎、调节免疫、抗肿瘤等。葛根素可以增加绝经后骨质疏松症大鼠肠道中总短链脂肪酸的含量，调节肠上皮细胞和肠黏膜组织中各种免疫细胞的功能，从而维持肠黏膜的完整性，降低炎症发生率，改善绝经后骨质疏松症的症状。补气健脾的四君子汤，可有效抑制肠道内有害菌，促进益生菌的生长，恢复炎症大鼠的菌群稳态，间接增加短链脂肪酸的代谢。黄连解毒汤，金芪降糖片和泻心汤是常用于防治代谢性疾病的中药复方，其能够通过调节肠道菌及短链脂肪酸的产生，改善糖脂代谢，调控多种生理病理反应嵋“。       ③氧化三甲胺与胆汁酸       氧化三甲胺是由肝脏中的黄素单氧酶氧化肠道细菌代谢产物三甲胺而形成的。研究表明氧化三甲胺可显著减弱酶对胆固醇的代谢作用，过多的胆固醇堆积极易引发心血管系统疾病。研究表明，白藜芦醇可通过优化肠道微生物结构，减少氧化三甲胺的生成和胆汁盐的重吸收，上调胆汁盐水解酶的活性，促进胆固醇的代谢，降低机体患病风险。       参考资料       [1]丁劲文,林媛,蒋建东.肠道菌群与天然产物的相互作用研究进展[J].中国医药生物技术,2024,19(01):52-56.       [2]祖先鹏,林璋,谢海胜,等.中药有效成分与肠道菌群相互作用的研究进展[J].中国中药杂志,2016,41(10):1766-1772.       [3]袁富威,雍燕,张桂君,等.中药与动物肠道菌群相互作用干预机体机能研究进展[J].动物医学进展,2023,44(03):89-93.       作者简介：小米虫，药品质量研究工作者，长期致力于药品质量研究及药品分析方法验证工作，现就职于国内某大型药物研发公司，从事药品检验分析及分析方法验证。【智药研习社近期直播预告】来源：CPHI制药在线声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼点击阅读原文，进入智药研习社~