基于肠道菌群探究宣肺败毒颗粒对急性肺损伤的保护机制

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传统中药药理研究模式所关注的物质基础,通常来自能被小肠上皮细胞直接吸收转运的化合物,忽视了以肠道菌群为靶点调节肠道菌群结构和重塑肠道微生态的低生物利用度的草药化合物。本研究表明了宣肺败毒颗粒(以下简称XFBDKL)治疗对急性肺损伤具有保护作用,初步阐释了高生物利用度化合物的作用机理,并重点考察了对肠道微生态的调控作用。XFBDKL由张伯礼院士根据患者中医证候制定,作为改善新冠肺炎症状药物获批上市。首先,为研究XFBDKL对急性肺损伤的保护效果,选取脂多糖腹腔注射大鼠作为研究模型。该模型与新冠肺炎存在类似病理生理特征。以肺指数、湿干重比、髓过氧化物酶活性、肺和结肠组织病理为考察指标,评价XFBDKL的药效;以肿瘤坏死因子α、白介素10和白介素1β水平为考察指标,评价XFBDKL的抗炎活性;以凋亡细胞数量和caspase-3水平为考察指标,评价XFBDKL的抗凋亡作用。实验结果表明,XFBDKL对急性肺损伤具有较好的治疗效果。继而,基于网络药理学方法探究XFBDKL中高生物利用度化合物的抗肺损伤机理。网络分析结果揭示了71种有效成分和92个靶标,其中槲皮素和川陈皮素是可能发挥主要药效的两种化合物。通过KEGG通路分析富集到“IL-17信号通路”、“TNF信号通路”、“HIF-1信号通路”等19条可能作用通路,在此基础上构建“药材-活性化合物-靶点-通路”网络以系统性描述XFBDKL的作用路径。接下来,为阐明XFBDKL对脂多糖致肠道菌群紊乱的影响,通过粪便16S r RNA扩增子测序技术研究XFBDKL治疗后的菌群多样性及功能变化。结果表明中药治疗后菌群结构明显改变,并能增加益生菌数量和抑制病原菌生长。功能预测揭示其能下调与腹泻、炎症免疫反应相关的细菌性痢疾和细菌侵入上皮细胞的途径丰度。微生物合作强度定量网络表明,XFBDKL显著提高与短链脂肪酸生成相关的微生物合作强度。最终聚焦到8种属水平微生物,包括Anaerostipes、Escherichia Shigella、Butyricicoccus、Candidatus Stoquefichus、Subdoligranulum、Blautia、Lachnospiraceae ND3007 group和Erysipelotrichaceae UCG-003。最后,基于非靶向代谢组学方法研究XFBDKL治疗后的肠道代谢环境变化。通过差异代谢物KEGG富集分析,结果表明丁酸代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等通路被显著富集,并最终聚焦到7种代谢物,分别是肌氨酸、异丁醛肟、L-半胱氨酸、N-乙酰-L-天冬氨酸、L-谷氨酸、γ-氨基丁酸和双乙酰。相关性分析表明这些代谢产物与8种差异微生物之间普遍存在关联。上述结果提示XFBDKL以肠道菌群为靶点,通过促进特定益生菌生长和改变肠道微生物代谢网络,实现急性肺损伤修复,进而为明确该新型中药制剂的作用机制和扩展适应症范围提供理论基础。
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