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小檗堿調(diào)節(jié)腸肝軸治療非酒精性脂肪肝病的研究進(jìn)展

2021-04-18 02:28:34王玉琳秦鴻宇屈媛媛楊添淞王占陽謝晶日
中草藥 2021年5期
關(guān)鍵詞:小檗丁酸菌群

李 璐,王玉琳,秦鴻宇,屈媛媛,楊添淞,王占陽,謝晶日*

1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué),黑龍江 哈爾濱 150040

2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院,黑龍江 哈爾濱 150001

3.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院,黑龍江 哈爾濱 150040

非酒精性脂肪肝?。╪on-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)具有多因素的發(fā)病機(jī)制,早先機(jī)制研究主要集中于肝內(nèi)脂質(zhì)從頭合成程序和氧化應(yīng)激反應(yīng)等,近年來隨著腸道菌群研究的興起,多組學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,大量國內(nèi)外學(xué)者聚焦于腸-肝軸的研究,發(fā)現(xiàn)腸道菌群結(jié)構(gòu)、腸黏膜屏障、腸道菌群宿主共代謝與NAFLD 的發(fā)病密切相關(guān)[1]。腸-肝軸是指腸道及其微生物群與肝臟之間的雙向關(guān)系,由飲食、遺傳和環(huán)境因素產(chǎn)生的信號整合而成。這種相互作用是通過門靜脈和膽汁的腸肝循環(huán)建立的,門靜脈直接將腸道衍生的產(chǎn)物運(yùn)送到肝臟,影響肝臟代謝;肝臟的反饋路徑則是將膽汁和抗體分泌到腸道,參與腸道微生物群落的塑造。腸道微生物群落對于維持腸-肝軸的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要,功能完整的腸黏膜和血管屏障限制微生物和毒素的全身傳播,同時允許營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入循環(huán)并到達(dá)肝臟。腸-肝軸研究正在推動基于微生物群的診斷、預(yù)后和治療方式的發(fā)展,以管理NAFLD 疾病。

小檗堿又稱黃連素,是存在于黃連、黃柏等中的主要生物堿,臨床上長期用于抗腸道細(xì)菌感染。在中國、歐美等國家的獨(dú)立臨床實(shí)驗(yàn)顯示[2],小檗堿的調(diào)脂、降糖作用效果相似,空腹血糖降低21%~36%,低密度脂蛋白膽固醇降低10%~25%,三酰甘油降低20%~35%。po小檗堿1.5 g/d,4 個月可顯著降低NAFLD 患者的肝臟脂肪含量[3]。事實(shí)上小檗堿很少吸收入血,po后大多數(shù)聚集在腸道[4],在腸道局部發(fā)揮藥理作用。小檗堿在多個相互關(guān)聯(lián)的水平上影響腸-肝軸,包括改變微生物衍生代謝物如次級膽汁酸、短鏈脂肪酸,調(diào)節(jié)腸道微生物群結(jié)構(gòu)、腸黏膜上皮屏障等,從而減少微生物暴露和肝臟的促炎環(huán)境,調(diào)節(jié)肝臟代謝。有學(xué)者提出小檗堿是通過藥物云機(jī)制起作用的,這與藥物靶向效應(yīng)不同,而是藥物和相關(guān)代謝物引發(fā)的一組末端分子事件,以及它們之間的網(wǎng)絡(luò)連接[5],形象展現(xiàn)了小檗堿通過調(diào)節(jié)腸-肝軸干預(yù)NAFLD 的藥理作用。

盡管小檗堿是黃連的主要成分,小檗堿與黃連對腸道菌群的調(diào)節(jié)卻并不相同[6]。由于中藥復(fù)方的成分過于復(fù)雜,研究中藥單體配伍能夠降低維度、減小研究難度,有助于揭示中藥復(fù)方機(jī)制的冰山一角。小檗堿與其他單體配伍通過不同的方式作用于腸-肝軸,如小檗堿與吳茱萸堿、知母皂苷、黃芩苷等配伍,分別具有抑制腸道 P-糖蛋白(Pglycoprotein,P-gp)外排作用、抑制腸道膽固醇吸收、改善腸道小檗堿自我聚集狀態(tài)、聯(lián)合調(diào)控腸道菌群等不同的機(jī)制,比單獨(dú)po小檗堿顯示出更佳的臨床效果[7-8],說明中藥配伍或復(fù)方具有更大的臨床優(yōu)勢。本文主要論述小檗堿通過調(diào)節(jié)腸-肝軸干預(yù)NAFLD 的機(jī)制,總結(jié)近年來含小檗堿復(fù)方研究的近況,希望為深入理解中藥復(fù)方治療NAFLD 機(jī)制并開發(fā)有效藥物提供方向。

1 調(diào)節(jié)肝臟代謝相關(guān)分子

NAFLD 病理生理涉及脂質(zhì)從頭合成、氧化應(yīng)激、胰島素抵抗等多個過程。小檗堿po后在各臟器中以肝臟分布最多,靶向調(diào)節(jié)胰島素受體、低密度脂蛋白受體、腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)、沉默信息調(diào)節(jié)因子相關(guān)酶1(silencing information regulator 1,SIRT1)等分子[9],干預(yù)NAFLD 的多個病理生理過程。動物實(shí)驗(yàn)為小檗堿的作用機(jī)制積累了證據(jù),研究證實(shí)[10-11]小檗堿能夠降低NAFLD 活動積分(NAFLD activity score,NAS),改善肝臟組織學(xué)表現(xiàn),組織學(xué)表現(xiàn)包括減輕肝臟脂質(zhì)沉積、肝細(xì)胞氣球樣變和小葉內(nèi)炎癥,減少炎性細(xì)胞浸潤;降低血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、總膽固醇及低密度脂蛋白膽固醇水平;降低肝組織腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和炎癥因子白細(xì)胞介素6、白細(xì)胞介素1β 水平;降低活性氧、丙二醛水平[12];分子機(jī)制研究表明小檗堿通過調(diào)控AMPK-固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c(sterol regulatory element binding protein 1c,SREBP-1c)-硬脂酰輔酶A 去飽和酶-1(stearoyl-CoA desaturase 1,SCD-1)、AMPK/SIRT1/解偶聯(lián)蛋白2(uncoupling protein-2,UCP2)、SIRT1/p53 等通路,促進(jìn)肝臟中AMPK[13]和SREBP-1c 的磷酸化[14],上調(diào)SIRT1 蛋白表達(dá),抑制UCP2 和SCD-1 的表達(dá),抑制p53 蛋白乙?;痆15-18];并能增加大鼠肝組織核內(nèi)核因子紅系2 相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)mRNA 和蛋白表達(dá)[19]。AMPK 磷酸化與肝臟脂質(zhì)代謝改善有關(guān)。SREBP-1 是SCD1 的上游,也是調(diào)控肝臟脂質(zhì)從頭合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。SIRT1 的激活能夠抑制線粒體脂肪酸β 氧化,導(dǎo)致肝細(xì)胞游離脂肪酸蓄積,脂肪酸代謝失衡,加劇三酰甘油在肝臟中的堆積。SCD1 介導(dǎo)肝臟脂質(zhì)代謝,SCD1 表達(dá)下調(diào)與小檗堿降低肝細(xì)胞三酰甘油水平的作用一致。UCP2 表達(dá)增加可能使解偶聯(lián)活性增加,解偶聯(lián)線粒體內(nèi)氧化磷酸化過程,減少三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP 合成,生成大量活性氧,加重肝內(nèi)氧化應(yīng)激及脂質(zhì)過氧化反應(yīng),小檗堿抑制UCP2表達(dá)從而起抑制NAFLD 氧化應(yīng)激作用。Nrf2 是抗氧化應(yīng)激關(guān)鍵因子,激活狀態(tài)下Nrf2 與Kelch-like ECH-associated protein 1(Keap1)解離并核轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核,誘導(dǎo)抗氧化基因表達(dá),發(fā)揮抗氧化效應(yīng)[12]。其他研究報道,小檗堿還可通過誘導(dǎo)自噬[20]及調(diào)節(jié)881 個mRNA 和538 個lncRNA 在脂肪肝中的表達(dá)來改善NAFLD[21]。小檗堿通過抑制肝臟脂肪合成、減輕炎癥狀態(tài)與降低氧化應(yīng)激水平等作用在分子水平呈現(xiàn)交織的網(wǎng)絡(luò),對NAFLD 發(fā)揮多層次的治療作用[22]。

2 調(diào)節(jié)腸-肝軸

2.1 保護(hù)腸黏膜屏障

腸黏膜屏障包括機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障和生物屏障4 個部分,共同維護(hù)著正常腸道屏障功能。機(jī)械屏障主要由腸上皮細(xì)胞和相鄰細(xì)胞間的緊密連接構(gòu)成,其中claudins 蛋白是構(gòu)成緊密連接的主要骨架蛋白,研究證實(shí),高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖大鼠ig 小檗堿150 mg/kg 治療6 周后,結(jié)腸黏膜緊密連接蛋白claudin-1、閉鎖小帶(zonula occludens-1,ZO-1)mRNA 的表達(dá)水平顯著提高,降低肌球蛋白輕鏈激酶(myosin light chain kinase,MLCK)mRNA 的表達(dá)水平,同時能抑制claudin-2 從黏膜表面向隱窩的移位,保護(hù)腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)和功能的完整[23]。

生物屏障失調(diào)的后果是細(xì)菌產(chǎn)物從腸腔進(jìn)入循環(huán)的易位增加,由于肝臟血液供應(yīng)系統(tǒng)在解剖學(xué)上接近消化道,因此經(jīng)常暴露在來自腸道的細(xì)菌產(chǎn)物和代謝物中[24]。腸道菌群的改變可導(dǎo)致腸道通透性的升高,脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的增加,進(jìn)而導(dǎo)致肝臟炎癥或損傷,這在非酒精性脂肪肝肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)中發(fā)揮了重要作用。糞菌移植實(shí)驗(yàn)證實(shí),通過改善腸道菌群失調(diào)和腸黏膜破壞,小檗堿在化學(xué)誘導(dǎo)的慢性肝毒性模型中減弱了肝纖維化[25]。擬桿菌等革蘭陰性菌在死亡過程中溶解產(chǎn)生大量LPS,后者在腸道局部蓄積引發(fā)炎癥,并經(jīng)門靜脈進(jìn)入肝臟,由肝巨噬細(xì)胞上的Toll 樣受體4(toll-like receptors 4,TLR4)識別,活化LPS/TLR4 信號通路引發(fā)肝臟炎癥和胰島素抵抗,參與NAFLD 發(fā)病[22]。小檗堿能抑制LPS 水平的增加,并將系統(tǒng)性炎癥水平的評價指標(biāo)單核細(xì)胞趨化蛋白1 降低到與低脂喂養(yǎng)大鼠的相似水平。小檗堿還能通過促進(jìn)回腸超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的表達(dá),抑制TLR4 和核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclear factor κB,NF-κB)的激活,減少LPS 引起的腸道損傷,從而改善回腸和系統(tǒng)性炎癥[26]。

研究表明,腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)與肝臟疾病之間有很強(qiáng)的相互作用。靶向腸道NF-κB 的抗炎分子5-氨基水楊酸治療高脂小鼠,發(fā)現(xiàn)伴隨著腸道炎癥的減少,肝臟脂肪變性和胰島素抵抗顯著緩解[27],說明改善腸道炎癥是NAFLD 的一個有利因素。小檗堿抑制結(jié)腸組織中的白細(xì)胞介素-17(interleukin-17,IL-17)和視黃酸相關(guān)孤兒核受體mRNA 的表達(dá)[28],上調(diào)泛素修飾酶A20 基因(即TNF-α 誘導(dǎo)蛋白3,保護(hù)細(xì)胞免于壞死的抗炎蛋白),使 TNF-α-NF-κBMLCK 通路的異常激活下調(diào)[29],暗示小檗堿對NAFLD 的改善作用部分源自對腸道炎癥免疫反應(yīng)的控制。

2.2 腸道菌群參與小檗堿腸內(nèi)代謝

小檗堿的口服生物利用度(0.68%)較低[30],約有一半的劑量不會被腸道吸收,然而,po給藥后,小檗堿幾乎在所有主要器官和尿液中都能檢測到,其中肝臟顯示濃度最高[31],還有研究者發(fā)現(xiàn)小檗堿在2 型糖尿病大鼠體內(nèi)的生物利用度明顯高于正常情況下的大鼠[32]。這些發(fā)現(xiàn)提出了小檗堿如何在腸道吸收的問題。目前的研究表明,腸道菌群參與了小檗堿的代謝。小檗堿的腸道細(xì)菌代謝途徑主要有2 個方面,一方面產(chǎn)生去甲氧基產(chǎn)物;另一方面產(chǎn)生還原產(chǎn)物,比原型成分的分子離子峰多了2 個,即2 個H,形成二氫小檗堿[33]。

在小檗堿體內(nèi)代謝研究中[31],采用復(fù)合檢測采用液相色譜-質(zhì)譜(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)聯(lián)用和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometry,GCMS)技術(shù),共檢測到17 種代謝物,其中二氫小檗堿可在糞便中檢測到,但在膽汁和尿液樣本中檢測不到。經(jīng)抗生素處理后,小鼠腸道菌群對小檗堿的轉(zhuǎn)化顯著減少,血液中小檗堿濃度降低,提示腸道二氫小檗堿是由腸道菌群產(chǎn)生的。硝基還原酶是小檗堿轉(zhuǎn)化為二氫小檗堿的關(guān)鍵酶之一,細(xì)菌中硝基還原酶水平與小檗堿轉(zhuǎn)化為二氫小檗堿的能力呈正相關(guān)。二氫小檗堿的腸道吸收率高于小檗堿,主要在腸道局部發(fā)揮作用,阻止腸道對二糖的吸收[34-35]。在腸上皮組織中二氫小檗堿迅速氧化還原為小檗堿,此過程不需要酶的參與,因此腸道菌群對小檗堿的轉(zhuǎn)化實(shí)際上是促進(jìn)了小檗堿的吸收。二氫小檗堿和小檗堿都能通過抑制線粒體呼吸復(fù)合體活化腺苷活化蛋白激酶,改善胰島素敏感性[36]。腸道菌群參與的二氫小檗堿轉(zhuǎn)化-吸收-還原過程完全發(fā)生在腸道環(huán)境中,導(dǎo)致能量攝入減少和胰島素敏感性的增加,提高了小檗堿的生物利用度。

2.3 調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)

人類腸道微生物群包括1000 種以上的細(xì)菌和古菌。腸道菌群作為人體的“隱藏器官”,NAFLD 的嚴(yán)重程度與腸道菌群失調(diào)和代謝功能改變有關(guān)[37]。在屬水平上,NASH 患者與無NASH 的NAFLD 患者相比,糞便樣本中擬桿菌屬的豐度顯著增加,普氏菌屬豐度減少,纖維化大鼠的瘤胃球菌豐度增加[38]。小鼠糞便移植實(shí)驗(yàn)表明,肥胖和NAFLD 均可通過糞便中的微生物成分傳播。Le 等[37]報道,通過把從高脂飼料喂養(yǎng)的高血糖小鼠糞便中分離出的細(xì)菌接種到高脂飼料喂養(yǎng)的無菌小鼠后,無菌小鼠出現(xiàn)了脂肪性肝炎,而用高脂飼料喂養(yǎng)的正常血糖小鼠的細(xì)菌接種給高脂飼料喂養(yǎng)的無菌鼠,無菌小鼠只出現(xiàn)了肝臟輕度脂肪變性。這些發(fā)現(xiàn)提示腸道微生物群可能在NAFLD 的發(fā)生發(fā)展中起著直接的因果的作用。

小檗堿很少吸收入血,po后大多數(shù)聚集在腸道[4],研究證實(shí),小檗堿顯著改變腸道菌群結(jié)構(gòu)[11,25,39-41]。在NAFLD 小鼠模型中,與空白組相比,擬桿菌、乳酸菌、雙歧桿菌水平在高脂膳食喂養(yǎng)的BALB/C小鼠糞便中含量下降,小檗堿恢復(fù)了這3 種菌的相對比例,甚至雙歧桿菌含量顯著高于對照組。微生物群恢復(fù)與一系列的下降呈正相關(guān),如體質(zhì)量,血清中血脂、血糖、胰島素水平和胰島素抵抗指數(shù)等[11]。血清轉(zhuǎn)氨酶水平、NAS指數(shù)有所改善,代表了NASH減弱,提示小檗堿改善脂肪性肝炎的治療作用,也與消除高脂飲食引起的微生物組改變有關(guān)。

早先的研究發(fā)現(xiàn)小檗堿所致的內(nèi)臟脂肪、血糖和血脂含量降低與小鼠糞便中厚壁菌門和擬桿菌門比例的顯著降低有關(guān)[42]。有學(xué)者進(jìn)一步通過16S RNA測序技術(shù)分析小檗堿對肥胖大鼠腸道菌群的影響,發(fā)現(xiàn)菌群多樣性和菌群豐度顯著減少,有55 種菌屬受到小檗堿顯著影響[23]。厚壁菌門中占優(yōu)勢的球形梭菌和柔嫩梭菌亞群中的糞球菌屬、毛螺菌科、Roseburia屬、瘤胃球菌屬、糞桿菌屬的豐度均顯著減少,多數(shù)是產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌,能夠降解植物多糖為宿主提供能量。擬桿菌門中擬桿菌屬的豐度顯著增加,擬桿菌能維持腸道正常生理,對宿主健康具有重要影響。變形菌門中的脫硫弧菌屬豐度顯著降低,脫硫弧菌屬在腸道中將硫酸鹽還原為對腸道上皮細(xì)胞具有毒性作用的硫化物。Zhang 等[41]同樣證實(shí)小檗堿能減少腸道菌群的多樣性,改變的134 個分類操作單位(operational taxonomic unit,OUT)與肥胖表型相關(guān),其中60 個OTUs 豐度下降,然而短鏈脂肪酸產(chǎn)生細(xì)菌的OTUs 在小檗堿治療后顯著富集,包括擬桿菌屬、Allobaculum屬、Blautia屬、丁球菌屬和Phascolarctobacterium屬等。由于研究方法以擴(kuò)增子為主要手段,分析精度到屬的級別,且實(shí)驗(yàn)動物的腸道菌群有較大的變異性,因此小檗堿對腸道菌群的具體調(diào)節(jié)尚未得到統(tǒng)一,目前的證據(jù)支持減少微生物多樣性、減少有害菌和富集有益菌,有助于小檗堿對NAFLD 的治療作用。

2.4 改變腸道菌群代謝產(chǎn)物

腸道微生物代謝的已知產(chǎn)物包括短鏈脂肪酸(如丁酸、丙酸鹽)、色氨酸代謝物(如吲哚、色氨酸)和膽汁酸[4,43-45],它們已被報道可減輕腸道炎癥,這些代謝物也存在于循環(huán)中,菌群的生態(tài)失調(diào)可能會改變免疫調(diào)節(jié)代謝產(chǎn)物的平衡,從而改變肝臟的炎癥及能量代謝。

2.4.1 影響腸道菌群產(chǎn)生丁酸 目前的證據(jù)傾向于促進(jìn)腸道微生物產(chǎn)生丁酸可能是小檗堿調(diào)節(jié)肝臟糖脂代謝的主要機(jī)制之一。丁酸屬于短鏈脂肪酸,是通過纖維飲食發(fā)酵從腸道微生物中提取的小分子量化合物,可迅速吸收進(jìn)入血液和器官,參與能量代謝、抗炎和免疫調(diào)節(jié)。腸道細(xì)菌主要通過乙酰輔酶A-丁酰輔酶A-丁酸鹽途徑合成丁酸,其中關(guān)鍵酶是根據(jù)ATP 和還原型輔酶Ⅰ(nicotinamide adenine dinucleotide,NADH)的水平調(diào)節(jié)的,某些化合物能通過干預(yù)細(xì)菌中ATP 的產(chǎn)生或NADH 水平,可能負(fù)反饋調(diào)節(jié)腸道微生物中的短鏈脂肪酸水平[46-47]。有學(xué)者[39]采用GC 法對丁酸和其他短鏈脂肪酸進(jìn)行化學(xué)檢測,發(fā)現(xiàn)小檗堿在體內(nèi)外均能提高丁酸鹽產(chǎn)量。用微陣列分析小檗堿治療后腸道細(xì)菌群落的組成變化,并對小檗堿誘導(dǎo)的腸道細(xì)菌能量產(chǎn)生和基因調(diào)控的變化進(jìn)行了研究,闡明其機(jī)制主要有2 個方面,一方面小檗堿通過修飾腸道菌群組成,增加產(chǎn)生丁酸的細(xì)菌的豐度如嗜酸乳桿菌、丁酸梭菌、長雙歧桿菌亞種等。另一方面,小檗堿抑制細(xì)菌ATP 的產(chǎn)生和NADH 水平,導(dǎo)致丁酰輔酶A增加,最終通過上調(diào)細(xì)菌中磷酸丁基基酶/丁酸激酶和丁酰輔酶A∶乙酸輔酶A 轉(zhuǎn)移酶來提高丁酸的產(chǎn)生,丁酸進(jìn)入血液,導(dǎo)致血脂和血糖水平下降。小檗堿這種通過腸道微生物產(chǎn)物影響人體代謝的模式,獨(dú)立于小檗堿直接干預(yù)人體細(xì)胞代謝的作用機(jī)制。

也有研究似乎與此結(jié)論相反,研究表明小檗堿可以減少一些產(chǎn)生丁酸細(xì)菌的豐度,如球梭狀芽孢桿菌及亞群。產(chǎn)丁酸細(xì)菌可以降解植物多糖,為宿主提供額外的能量,因此丁酸細(xì)菌的減少有助于減少能量供給,從而改善肝臟脂肪積累[48]。另一實(shí)驗(yàn)在體外驗(yàn)證小檗堿降低了細(xì)菌丁酰輔酶A∶乙酸輔酶A 轉(zhuǎn)移酶基因水平,改變了細(xì)菌代謝產(chǎn)物,包括降低丁酸和提高乙酸鹽水平[40]。這些結(jié)果表明小檗堿處理能抑制腸道細(xì)菌對膳食纖維的發(fā)酵過程[49-50]。這些差異也可能來源于短鏈脂肪酸在腸道和肝內(nèi)的不同作用方向,短鏈脂肪酸在腸道內(nèi)具有抗炎作用,運(yùn)往肝臟重新合成甘油三酯,卻可能促進(jìn)NAFLD 的發(fā)生??偟膩碚f,這些數(shù)據(jù)表明小檗堿通過影響微生物短鏈脂肪酸的代謝參與調(diào)節(jié)肝臟能量代謝。

2.4.2 改變腸道菌群對膽汁酸的代謝,激活腸道法尼酯衍生物X 受體(farnesoid X receptor,F(xiàn)XR)信號通路 研究表明,腸道細(xì)菌介導(dǎo)膽汁酸的生物合成和FXR 信號傳導(dǎo),F(xiàn)XR 負(fù)反饋調(diào)節(jié)膽汁酸的合成從而塑造腸道菌群,在肥胖、NAFLD 等代謝性疾病中發(fā)揮關(guān)鍵作用[51-52]。

FXR 是一種配體激活受體,在肝臟、回腸、腎臟高表達(dá)。激活FXR 可以預(yù)防肥胖、糖尿病和脂肪肝,改善高脂血癥和高血糖。但令人困惑的是FXR拮抗劑對改善肥胖、胰島素抵抗和減輕NAFLD 也有類似的作用[53-54]。研究發(fā)現(xiàn),高脂小鼠血清和肝臟三酰甘油分別顯著降低19%、47%。而在腸道特異性FXRint?/?小鼠,小檗堿的有益作用被抵消,表明小檗堿對肝臟脂肪代謝的調(diào)節(jié)是FXR 介導(dǎo)的[55]。小檗堿治療后,高脂小鼠血清和糞便中?;悄懰崴缴遊40]。不同的膽汁酸對FXR 的活性有不同的調(diào)節(jié)作用,而?;悄懰崾荈XR 的內(nèi)源性激動劑[56]。奧貝膽酸也是FXR 激動劑,2015年完成的Ⅱ期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示NASH 評分、炎癥和纖維化的總體改善,然而,該實(shí)驗(yàn)中奧貝膽酸導(dǎo)致了血清膽固醇的顯著升高[57-58]。受腸道限制的 FXR 激動劑fexaramine 則可以通過腸道菌群活性激活腸道FXR和TGR5/GLP-1 信號,從而預(yù)防肥胖和相關(guān)代謝性疾病[59]。腸道FXR 激動劑還可以抑制細(xì)菌過度生長,防止細(xì)菌易位和上皮細(xì)胞惡化[60]。各項(xiàng)研究提示FXR 的有益作用具有組織相關(guān)性。

研究發(fā)現(xiàn),小檗堿對FXR 的激活作用恰好存在有益的組織差異。用小檗堿治療8 周激活了腸道FXR 通路,但沒有激活肝臟的FXR 通路[55]。小檗堿的作用靶點(diǎn)為腸道,小檗堿口服后在腸道蓄積,降低小鼠腸道菌群中梭狀芽胞桿菌簇XIVa 和IV 及其膽鹽水解酶(bile salt hydrolase,EC3.5.1.24,BSH)活性[39],改變膽汁酸的代謝,導(dǎo)致?;悄懰岬姆e累,激活腸道FXR 信號通路,繼而誘導(dǎo)腸道成纖維細(xì)胞生長因子15(fibroblast growth factor 15,F(xiàn)GF15)的表達(dá),F(xiàn)GF15/19 作用于肝臟,降低脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(cluster of differentiation,CD36)水平,抑制肝內(nèi)CD36 mRNA 基因的表達(dá)。肝內(nèi)CD36 表達(dá)下降能夠減少肝細(xì)胞脂肪酸攝取和三酰甘油積累[61]。BSH 是腸道微生物區(qū)系產(chǎn)生的一種酶,小鼠腸道中BSH 的表達(dá)可以顯著影響體質(zhì)量、血清膽固醇和肝臟三酰甘油水平,是微生物和宿主已知的相互作用的機(jī)制之一[62]。小檗堿治療2 或8 周都能影響膽汁酸的生物合成[55,63]。較為充分的證據(jù)表明,小檗堿選擇性介導(dǎo)腸道FXR 的激活,誘導(dǎo)一系列下游通路來調(diào)節(jié)肝臟脂質(zhì)合成,并避免了FXR 廣泛激活所導(dǎo)致的系統(tǒng)性不良反應(yīng)。

3 配伍及復(fù)方通過腸-肝軸干預(yù)NAFLD

中藥的研究中發(fā)現(xiàn)了許多著名的化合物,如獲得諾貝爾獎的屠呦呦發(fā)現(xiàn)的青蒿素,被贊譽(yù)為中醫(yī)藥給世界的禮物。相比之下,中藥配伍,在中國有著悠久的臨床試驗(yàn)歷史,蘊(yùn)含著更為復(fù)雜和珍貴的祖先智慧,有待得到進(jìn)一步的科學(xué)探索和利用。

小檗堿與其他中藥單體的配伍研究相對容易開展,已取得了一些成果?;谛¢迚A極低的口服生物利用度,配伍使用能否提高其生物利用度成為學(xué)者感興趣的研究方向。小檗堿的低口服生物利用度可能是由于其吸收不良(56%)以及在腸道(43.5%)和肝臟(0.14%)的首過效應(yīng)。此外,小檗堿吸收不良可能與自身聚集、滲透率低、P-gp 介導(dǎo)的外排和肝膽再排泄有關(guān)[64-65]。小檗堿是一種P-gp底物,水飛薊素能抑制P-gp,抵消P-gp 介導(dǎo)的小檗堿外排,能夠增強(qiáng)小檗堿的降糖功效[64],在許多針對代謝紊亂的臨床研究中,水飛薊素作為P-gp 抑制劑,與小檗堿聯(lián)合調(diào)脂、降糖的臨床效果較好。知母皂苷[33.3 mg/(kg?d)]和小檗堿[66.7 mg/(kg?d)]聯(lián)合口服給藥顯著增強(qiáng)對GK 大鼠的抗糖尿病效果,超過了二者單獨(dú)給藥,且與二甲雙胍[200 mg/(kg?d)]相當(dāng)。知母皂苷和小檗堿分別作為P-gp 和乳腺癌耐藥蛋白(一種藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)抑制劑,存在相互抑制作用,小檗堿聯(lián)合知母皂苷給藥可通過抑制彼此腸道吸收而提高門靜脈血漿、肝臟中活性代謝物M1~M5 的水平,增強(qiáng)降血糖作用[7],這可能與微生物介導(dǎo)的小檗堿與知母皂苷之間的相互作用有關(guān)。伊伍二胺是吳茱萸中發(fā)現(xiàn)的主要生物活性單體成分,具有抗癌、抗炎、抗肥胖和抗糖尿病等藥理作用,小檗堿聯(lián)合伊伍二胺能夠抑制高脂飲食所致高脂血癥大鼠腸道膽固醇的吸收[8]。

黃連的主要成分除了小檗堿,尚有黃連堿、巴馬汀等,黃連煎劑與小檗堿對腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響并不一致[6]。在代謝綜合征大鼠模型中,與小檗堿組相比,黃連煎劑組的盲腸道菌群多樣性更高,且菌群結(jié)構(gòu)更接近于空白對照組。小檗堿組選擇性富集丙酸產(chǎn)生菌和腸屏障修復(fù)菌阿克曼氏菌Akkermansia muciniphila,而黃連煎劑在此基礎(chǔ)上還有更多的丁酸生產(chǎn)菌,如糞球菌屬、柔嫩梭菌,以及顫螺菌屬。說明黃連煎劑能恢復(fù)高脂飲食誘導(dǎo)的代謝綜合征大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)的異常改變,且其潛在的機(jī)制與小檗堿不完全相同。

中藥復(fù)方在多藥共煎煮后化學(xué)成分并非方中單味藥化學(xué)成分的簡單相加,多種成分之間存在相互促進(jìn)或抑制作用,因此中藥復(fù)方的作用機(jī)制研究更為復(fù)雜。黃芩、黃連屬于清熱燥濕配伍的經(jīng)典藥對,二者都為苦寒之品,經(jīng)常合用起協(xié)同增效作用。黃芩-黃連藥對的配伍顯示出比單味藥更為顯著的降血糖作用[33]。黃芩-黃連藥對對腸道菌群的調(diào)節(jié)方向與單味藥一致。但二者配伍后,對有害菌生長的抑制作用更為明顯,從而更有利于減少有害物從腸道進(jìn)入血液,抑制并延緩炎癥因子釋放,抑制巨噬細(xì)胞活化等。另外,配伍給藥后導(dǎo)致了腸道菌群結(jié)構(gòu)變化,進(jìn)一步引起腸道細(xì)菌代謝酶及其功能的變化,從而產(chǎn)生不同于單味藥的代謝物,形成更易吸收或更有效的降糖活性成分,吸收入血從而增強(qiáng)療效。這種中藥與腸道菌群在腸道局部相互作用,從而影響中藥復(fù)方藥理的現(xiàn)象具有普遍性。另有實(shí)驗(yàn)表明黃芩苷和小檗堿能夠形成天然自組裝模式的納米顆粒,納米顆粒與小檗堿相比具有更高的金黃色葡萄球菌抑菌活性,并且由于親水性的表面,黃芩苷-小檗堿納米顆粒更容易附著在細(xì)菌上,這一特性有助于改善小檗堿在腸黏膜表面的聚集狀態(tài),增進(jìn)了它在胃腸道中的溶解度和滲透腸壁的能力[66]。此外,由于黃芩苷-小檗堿鍵弱,小檗堿可大量緩釋,導(dǎo)致局部藥物濃度增高。這個現(xiàn)象也有助于理解黃連黃芩配伍后顯著增強(qiáng)的藥理作用。

葛根芩連湯和黃連溫膽湯是研究較多的含小檗堿為主要成分之一的經(jīng)典復(fù)方。有學(xué)者研究了黃連溫膽湯對2 型糖尿病大鼠肝臟脂代謝過氧化物酶體增殖劑激活受體 α(peroxisome proliferatoractivated receptor-alpha,PPARα)-肝X 受體α 蛋白(hepatic X receptor alpha protein,LXRα)-ATP 結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白A1(ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1)信號通路的影響,發(fā)現(xiàn)黃連溫膽湯可顯著升高PPARα、LXRα、ABCA1 在大鼠肝臟組織中的表達(dá),抑制肝脂合成。并且摸索出黃連10 g 時為方劑配伍的最佳劑量[67]。宋紅梅等[68]證實(shí)葛根芩連湯能顯著增加NASH大鼠模型血清和肝組織白細(xì)胞介素10 水平,降低血清核肝組織IL-6、TNF-α 水平,能夠通過提高抑炎因子和抑制促炎因子2 個方面調(diào)控炎癥的發(fā)展。Zhao 等[69]驗(yàn)證了葛根素、黃芩苷和小檗堿聯(lián)合治療對NAFLD 的療效,可通過上調(diào)肝細(xì)胞過氧化物酶體增殖劑激活受體-γ 調(diào)節(jié)肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝,改善胰島素抵抗,對單純性脂肪肝和NASH 的預(yù)防和治療具有重要意義;進(jìn)一步驗(yàn)證葛根芩連湯可以明顯降低高脂飼料誘導(dǎo)的NASH大鼠模型血清分泌型免疫球蛋白A 的水平,增加腸道緊密連接蛋白ZO-1 表達(dá),并降低腸道前列腺素E2蛋白水平,達(dá)到調(diào)節(jié)腸道屏障的功能,即通過腸-肝軸對NASH 的防治起到積極作用[70]。

4 結(jié)語和展望

小檗堿對NAFLD 表現(xiàn)出系統(tǒng)性治療作用,能夠明顯減輕肝細(xì)胞脂質(zhì)沉積和炎癥反應(yīng)?;谄漭^低的生物利用度,學(xué)者傾向于小檗堿治療NAFLD的作用是在腸道局部實(shí)現(xiàn)的,調(diào)節(jié)腸-肝軸在抗脂肪肝機(jī)制中占據(jù)重要地位,具體體現(xiàn)在保護(hù)腸黏膜屏障,減輕內(nèi)毒素血癥,塑造腸道菌群結(jié)構(gòu),影響腸道菌群代謝產(chǎn)物,干預(yù)腸道FXR 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面。盡管小檗堿對NAFLD 具有多層次的治療作用,但實(shí)際應(yīng)用中療效尚不能滿足臨床需求。相對于中藥單體,中藥復(fù)方研究對于探索臨床治療方案更有重要意義。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個小檗堿與其他中藥成分配伍后增效的案例,且配伍后的作用機(jī)制與單一使用小檗堿時存在明顯差異如與吳茱萸堿、知母皂苷、黃芩苷等配伍,通過抑制腸道P-gp 外排作用、抑制腸道膽固醇吸收、改善腸道小檗堿自我聚集狀態(tài)、聯(lián)合調(diào)控腸道菌群等不同的機(jī)制,比單獨(dú)使用小檗堿時顯示出更佳的臨床效果。一些含小檗堿復(fù)方的研究也初步顯示了治療NAFLD 的潛力,并且與小檗堿相似的是,中藥復(fù)方也可通過影響腸-肝軸發(fā)揮治療作用,表明這種中藥與腸道菌群在腸道局部相互作用,從而影響中藥藥理的現(xiàn)象具有普遍性。基于高通量測序、宏基因組學(xué)及代謝組學(xué)等技術(shù)的進(jìn)步,以系統(tǒng)生物學(xué)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué),中藥復(fù)方干預(yù)腸道菌群-宿主共代謝的基礎(chǔ)研究有機(jī)會廣泛開展,將大力推進(jìn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)腸道菌群干預(yù)肝臟代謝的最優(yōu)配方的篩選,精準(zhǔn)發(fā)揮中藥多靶點(diǎn)、云網(wǎng)絡(luò)式的作用機(jī)制,為NAFLD 提供有希望的臨床治療方案。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

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