科研 | Int. Immunopharmacol.：猴头菌丝多糖提取物通过调节肠道菌群系统发挥抗结肠炎的作用(国人作品)
编译：WMX，编辑：小菌菌、江舜尧。
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溃疡性结肠炎（UC）是结肠粘膜的一种特发性慢性炎症性疾病，开始于直肠，通常以连续的方式通过结肠的一部分或整个结肠下延伸，溃疡性结肠炎能够增加患结肠癌的风险。猴头菌（Hericium erinaceus，HE）是亚洲著名的保健食品和重要的药用真菌，它在抗结肠炎方面有很好的作用，在中国，有一种名为猴头菌提取物颗粒的药物（中国药品批准文号H14023099）已经在市场上销售了，它主要用于治疗结肠炎、胃炎、消化性胃溃疡和十二指肠溃疡、消化不良。然而，HE的菌丝体提取物的具体有效成分还没有被发现。EP-1是从菌丝体中分离得到的一种纯化的独特多糖，根据以前一些研究，EP-1分子量约为3100Da，由葡萄糖、甘露糖和半乳糖组成，主链为α-d-Glc（1→3）和β-d-Glc（1→3），近年来已被证明为具有抗溃疡性结肠炎活性。
在本研究中，我们的数据表明EP-1对醋酸诱导的UC大鼠的症状有明显的缓解作用。在Illumina-MiSeq平台上，对大鼠结肠内容物进行16S rRNA测序，结果表明模型大鼠肠道菌群结构发生了显著变化，EP-1可在一定程度上缓解这种变化趋势。进一步的结果表明，在醋酸诱导的UC大鼠中，EP-1能够调节肠道微生物群落，增加短链脂肪酸（SCFAs）。免疫印迹分析显示，经EP-1处理后，GPR41和GPR43在UC大鼠结肠组织中的表达明显受到抑制。同时，EP-1还具有抗氧化、抗炎和增强免疫功能的作用。因此，从HE中纯化的多糖具有抗结肠炎的活性和辅助替代药物（CAM）治疗的潜力。
论文ID
原名：A unique polysaccharide from Hericium erinaceus mycelium ameliorates aceticacid-induced ulcerative colitis rats by modulating the composition of the gutmicrobiota, short chain fatty acids levels and GPR41/43 respectors
译名：猴头菌菌丝体中一种独特的多糖通过调节肠道菌群组成、短链脂肪酸水平和GPR41/43的表达，改善乙酸诱导的溃疡性结肠炎大鼠模型
期刊：International Immunopharmacology
IF：3.361
时间：2019.6
通讯作者：王明星
通讯作者单位：长春中医药大学附属医院中医药研究中心
实验设计
本文以SD大鼠为实验模型，把40只8周大的SD大鼠随机分为四组（每组200-250克，雄性5只，雌性5只），分别为空白组、模型组（UC）、低剂量治疗组和高剂量治疗组。除了空白组外，其他各组大鼠禁食并只接受24小时的水。在戊巴比妥钠（30 mg/kg ip）麻醉后，我们将直径为3毫米的硅胶灌肠管缓慢地穿过每个大鼠的肛门至约8厘米的深度。然后，用注射器注射1.5ml 4%醋酸（UC组和药物治疗组）或纯水（空白组）。精确计时15s后，用4ml生理盐水冲洗大鼠。麻醉过后，老鼠被正常饲养。从UC诱导后第2天开始，空白组和模型组（UC组）灌胃等量蒸馏水，而相应的治疗组大鼠则灌胃高剂量或低剂量的EP-1。第11天，大鼠禁食，12小时不喝水，然后称重。随机从每组中抽取五只大鼠结肠的进行组织切片处理，并在显微镜下观察，然后对大鼠进行ELISA分析血清细胞因子浓度分析。然后，从结肠内容物中提取DNA，经过PCR扩增后，在Illumina-MiSeq平台上，对大鼠结肠内容物进行16S rRNA测序，分析肠道菌群结构的变化。以乙酸、丙酸、2-甲基丙烷酸、丁酸、3-甲基丁酸和戊酸作为微生物代谢物代表性参比化学品用气质联用法测定结肠组织中短链脂肪酸（SCFAs）的含量。用Western blot analysis分析了GPR41。
结果
1各组的体重对比和切片组织观察
UC组大鼠体重明显减轻，部分出现严重腹泻或直肠出血的症状，低剂量治疗组的体重减轻趋势下降，高剂量治疗组的体重有明显的增加。结肠近10cm段（肛门旁）的肉眼检查显示，无病大鼠结肠（空白组）表面光滑，皱褶清晰；而UC大鼠（模型组）结肠粘膜充血，充血，粘膜明显上皮糜烂。在低剂量治疗组中，与未经治疗的UC组相比，上皮粘膜充血和结肠上皮糜烂明显减少。在高剂量治疗组中，结肠粘膜仅表现出少量充血，上皮皱褶有所恢复（图3b）。通过H&E染色评估结肠组织的组织病理学特征，UC组的组织病理学观察包括粘膜变性和坏死、隐窝炎和隐窝囊性扩张，与健康对照组比较，中性粒细胞和单核炎症细胞的粘膜和粘膜下浸润。但低剂量治疗组大鼠结肠固有层均可见单核炎症细胞浸润和聚集，上皮变性和坏死均有改善。高剂量治疗组大鼠结肠出现充血和溃疡线性愈合，组织病理学检查显示其粘膜上皮再生伴充血，仅有少量中性粒细胞和单核炎症细胞浸润。
2 肠道菌群的分析
结果表明，不同组间粪便中SCFAs主要为乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，其中乙酸含量最高，其次是丁酸，丙酸含量最低。空白组SCFAs的相对摩尔比与模型组（UC组）相比稳定（表1）。在不同剂量的EP-1治疗的UC大鼠中，乙酸和丁酸的相对比例与模型组（UC组）的比例相比有所增加，表现出EP-1的剂量依赖效应；实际上，高剂量治疗组的SCFAs的相对摩尔比与空白组最为相似。EP-1增加了治疗组大鼠粪便中乙酸和丁酸SCFAs的相对比例。GRP41和GRR43蛋白在模型大鼠结肠组织中显着降低，两者的降低水平均被EP-1抑制,EP-1还显示出剂量依赖性方式如图4。
4大鼠血清细胞因子、免疫球蛋白和补体分布
图5 EP-1具有不同的抗氧化、抗炎和免疫调节活性。采用Elisa法测定大鼠血清中IL-1、IL-6（a）、SOD（b）、MDA（c）、C3（d）、C4（e）、IgM和IgA（f）的含量
讨论
近年来，部分研究已经证明了溃疡性结肠炎与肠道菌群失衡存在关系，一些肠道细菌及其代谢产物可激活粘膜免疫系统，导致肠道粘膜功能出现障碍。这篇文章从组织切片观察方面直接证明了猴头菌多糖提取物EP-1能够有效治疗醋酸性结肠炎。其肠道益生菌研究表明，EP-1能显著增加UC大鼠肠道菌群的多样性和丰富性。与健康对照组相比，UC组疣状芽胞菌、厚壁菌、类杆菌和蛋白菌的比例发生了显著变化，但多糖处理组对这些变化有抵抗作用，表现出与正常组相似的群落特征。短链脂肪酸（SCFA）是UC代谢组学领域内最相关的内生物质。SCFAs主要包括乙酸、丙酸、丁酸等，丁酸是结肠上皮细胞的主要能量来源，乙酸参与脂肪的产生和糖异生。值得注意的是，乙酸和丁酸可以激活GPR41和GPR43，并抑制组蛋白脱乙酰酶发挥抗炎作用。由于丁酸、2-甲基丙烷酸和乙酸在UC患者的大便中显著降低，调节SCFAs的肠内含量也成为UC的治疗靶点。值得注意的是，我们的研究结果表明，模型组肠道内乙酸和丁酸的比例明显低于正常组。然而，在给药EP-1后，这些比例在UC大鼠肠内容物中显著增加。总之，多糖EP-1在刺激SCFAs产生的同时，提高了UC大鼠体内微生物多样性和微生物群落丰富度。这项研究通过证明一种新的基于调节肠道菌群的草药的UC治疗策略是合理的，从而为开发互补性替代草药治疗开辟了道路。虽然我们的研究仅采用16S rRNA测序来研究肠道微生物群，但鸟枪元组学测序技术的未来应用将进一步证明目前存在的细菌种类。此外，我们对特定代谢物SCFAs的唯一分析将在未来通过代谢组学得到加强，代谢组学将提供更详细的代谢途径分析，以更详细地了解作用机制。最终，我们预计综合组学研究将进一步证明中药多糖的疗效和作用机制，以指导其发展成为有效治疗UC的方法。
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