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肠道微生态丨打开中药奥秘的金钥匙

Engineering 中国工程院院刊 2021-06-17

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自古以来,中药(TCM)在疾病预防、症状缓解和健康改善等方面发挥了重要作用。然而,目前的研究无法很好地解释中药的作用机制,因此需要新的研究切入点。

 

微生态学是一门新兴科学,其一些基本理论观点与中医药理论存在着某些相似之处。最近的研究聚焦于一个以前被忽略的领域:肠道微生态。

 

就中医药中的“整体医学”而言,肠道菌群对中药具有重要的意义。研究表明肠道菌群与许多人类疾病有关,包括非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、炎症性肠病(IBD)、肥胖症、糖尿病、肠易激综合征(IBS)和癌症。

☝  中药通过肠道微菌群对部分器官的影响

1.

肠道菌群和人类健康


超过1×1014个微生物生活在人类的口腔-胃肠道中,而这些微生物大多数都存在于肠道中。


肠道是菌群密度最高的器官。肠道菌群与宿主共同发展,与宿主免疫系统相互关联。


一般来说,肠道菌群通过几个轴影响宿主:肠-肝轴、肠-脑轴、肠-肌轴或原位肠。


肠道菌群有4个主要生理途径发挥作用:参与宿主代谢;参与系统免疫的形成;维护胃肠道的稳态;影响脑功能和宿主行为。



2.

中药、肠道微生态和疾病


黄连素主要从黄连(Coptis chinensis)等中草药中提取,已被证明可改善代谢紊乱,增加拟杆菌、双歧杆菌和乳杆菌的丰度,以及拟杆菌/厚壁菌比值,从而改善非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)。


最近的研究表明,黄连素可广泛作用于代谢,可有效提高血清脂质多糖结合蛋白、单核细胞趋化蛋白-1、脂联素、丙酮酸、瘦素、血清素、生酮和生糖氨基酸等血清指标水平。

 

此外,黄连素还被观察到可以改善肝脏中亚牛磺酸和蛋氨酸、尿中的吡哆醇和4-吡哆酸以及粪便中的腐胺、脱氧胆酸盐和岩藻酸盐的代谢。这些代谢变化可能在不同程度上与肥胖有关。

 

膳食纤维竹笋纤维和苦瓜,可以通过调节肠道菌群组成来预防高脂饮食引起的肥胖。作为富含膳食纤维的蔬菜,仙人掌果具有类似的效果。


在过去几年中,许多研究人员,尤其是中国学者,试图将不同类型的中药用于治2型糖尿病(T2DM),并通过肠道菌群途径阐明这些中药的机制。例如,富含多酚和植物多糖(包括可可饮料和绿茶)的膳食成分具有抗糖尿病和抗肥胖作用。


车前子(Plantago asiatica L.)多糖(PLP)能显著降低T2DM大鼠的血糖、胰岛素、总胆固醇、甘油三酯、非酯化脂肪酸及丙二醛浓度,显著增加高密度脂蛋白-胆固醇的水平,并提升抗氧化酶的活性。

 

研究中揭示的机制:多酚在体外可抑制消化碳水化合物及脂质的酶的活性。某些多酚可通过作用于转运蛋白而抑制葡萄糖的吸收。多酚具有潜在的抗菌能力,可抑制致病菌在肠道中的生长;同时,肠道菌群可代谢多酚并调节其生物学活性。

 

另一项临床随机对照实验显示,在治疗T2DM时,葛根芩连汤(GQD)会改变肠道菌群;肠道菌群的变化发生在糖尿病症状改善之前,并且肠道中有益细菌的丰度增加。这些不同类型的中药都会导致肠道菌群在体外或体内发生不同程度的变化。

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☝  中药治疗对肥胖和2型糖尿病(T2DM)中肠道菌群的影响和潜在机制

蓝色字体表示中药;绿色字体表示研究中增加的菌群;红色字体表示减少的菌群。

虚线箭头表示作用方向;虚线上的文字表示可能潜在机制。蓝色虚线表示其他可能的作用机制。

T2DM:2型糖尿病。

研究表明,多种中药可改善大鼠模型和人类溃疡性结肠炎(溃结,UC)的临床症状与病理结果。动物研究显示,使用八味锡类散(由西瓜霜、寒水石、人工牛黄、珍珠、硼砂、冰片、硇砂、青黛组成)可使治疗组的拟杆菌数量增加,而拟杆菌被认为是改善UC相关水肿和黏膜耐受的最有效细菌之一。

 

红参和薏苡仁表现出增强双歧杆菌和乳杆菌(已知益生菌)体外生长的能力,而红参还抑制几种不同病原菌株的生长,从而减轻UC症状。

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☝  中药治疗对溃疡性结肠炎(UC)和慢性肝病肠道菌群的影响和潜在机制

蓝色字体表示中药;绿色字体表示研究中增加的菌群;红色字体表示减少的菌群。

虚线箭头表示作用方向;虚线上的文字表示可能潜在机制。蓝色虚线表示其他可能的作用机制。

GLP-2:胰高血糖素样肽-2;HDAC:组蛋白去乙酰化酶;GPCR:G蛋白偶联受体。


未来,进一步研究需要更完善的实验设计,例如直接分析中药靶向作用的肠道微菌群,以及开发精准的肠道菌群研究模型。这些研究的结果将进一步揭示中药与肠道菌群之间的相互作用,从而为基于中药的发现创新提供新的见解和指导。


✎改编丨赵莎莎


☟ 改编原文

Yan-Meng Lu, Jiao-Jiao Xie, Cong-Gao Peng, Bao-Hong Wang, Kai-Cen Wang, Lan-Juan Li.Enhancing Clinical Efficacy through the Gut Microbiota: A New Field of Traditional Chinese Medicine[J]. Engineering, 2019, 5(1): 40-49.


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