【寫在前面】：本期推薦的是由甘肅中醫(yī)藥大學等研究團隊合作近期發(fā)表于Journal of Ethnopharmacology(IF4.8）的一篇文章，揭示敦煌古方大補脾湯及其活性成分通過激活谷胱甘肽代謝并抑制JAK-STAT通路緩解潰瘍性結腸炎的作用機制。
【期刊簡介】
【題目及作者信息】
Dunhuang Dabupi Decoction and its active components alleviate ulcerativecolitis by activating glutathione metabolism and inhibiting JAK-STAT pathway in Drosophila and mice
大補脾湯（DBPD）源自敦煌醫(yī)學典籍《輔行訣臟腑用藥法要》，作為傳承千年的經(jīng)典方劑，在脾胃相關疾病的臨床治療中具有重要地位。然而，其治療潰瘍性結腸炎（UC）的分子機制尚未明晰。本研究通過構建果蠅和小鼠UC模型，系統(tǒng)探究DBPD治療UC的藥效機制。在果蠅模型中，通過生存分析、運動功能評估、腸道通透性檢測（臺盼藍染色）、腸道形態(tài)學觀察（腸道長度測量）及酸堿平衡檢測等多維度評價體系，證實DBPD可顯著改善DSS誘導的腸道損傷。小鼠實驗采用蘇木精-伊紅（HE）染色和ELISA技術，揭示DBPD對結腸組織病理學損傷的修復作用及炎癥因子調(diào)控效應。結合透射電鏡觀察、DHE超氧化物檢測、免疫熒光標記、實時定量PCR及轉(zhuǎn)錄組測序等多組學技術，闡明DBPD通過激活谷胱甘肽代謝通路減輕氧化應激，并抑制JAK-STAT信號通路調(diào)控 圖文摘要 【前言】 潰瘍性結腸炎（Ulcerative Colitis, UC）作為炎癥性腸病（IBD）的重要亞型，因其復雜的多因素發(fā)病機制和遷延難愈的臨床特征，被世界衛(wèi)生組織列為現(xiàn)代難治性疾病。其典型病理特征表現(xiàn)為結腸黏膜持續(xù)性炎癥反應，伴隨氧化應激失衡和代謝紊亂，其中JAK/STAT信號通路的異?；罨驯蛔C實通過介導促炎細胞因子級聯(lián)反應，導致腸道屏障功能損傷和免疫穩(wěn)態(tài)失衡。當前主流治療方案雖以氨基水楊酸制劑、糖皮質(zhì)激素及免疫抑制劑為核心，但長期應用常伴隨糖代謝紊亂、免疫抑制等不良反應，且存在個體療效差異顯著等問題。 近年研究發(fā)現(xiàn)，腸道干細胞（ISCs）功能異常與UC病理進展密切相關。當谷胱甘肽（GSH）代謝通路受損時，活性氧（ROS）清除能力下降可直接影響ISCs的增殖分化平衡，進而破壞腸上皮再生修復能力。這提示通過多靶點干預調(diào)控氧化應激-炎癥級聯(lián)反應可能是突破現(xiàn)有治療瓶頸的新方向。在此背景下，具有"多組分-多通路"協(xié)同作用特點的天然藥物成為研究熱點。 敦煌醫(yī)學作為傳統(tǒng)醫(yī)學體系的重要分支，其經(jīng)典方劑大補脾湯（Dabupi Decoction, DBPD）在《輔行訣臟腑用藥法要》中記載由人參、（炙）甘草、干姜、白術、麥冬、五味子和旋覆花以3:3:3:3:1:1:1的比例組成，現(xiàn)代藥理學研究已證實其具有顯著的抗氧化應激和胃腸保護作用。值得注意的是，該方劑在化療性肝腎損傷防護、胃癌細胞增殖抑制等方面展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，但其對UC的治療潛力及作用機制尚未系統(tǒng)闡明。 為深入解析DBPD的干預機制，本研究創(chuàng)新性地構建果蠅-小鼠雙模型研究體系。其中，小鼠模型因其腸道病理特征與人類高度同源，適用于長周期機制研究；而果蠅模型憑借其完備的遺傳操作工具、快速繁殖特性及明確的腸道干細胞調(diào)控網(wǎng)絡，為高通量藥物篩選和分子機制解析提供獨特優(yōu)勢。這種多模型聯(lián)用策略不僅能有效克服單一模型的局限性，更能通過跨物種驗證提升研究結論的可靠性。 本研究通過建立DSS誘導的腸道損傷模型，系統(tǒng)評估DBPD對炎癥反應、氧化應激及JAK/STAT通路的關鍵調(diào)控作用，同時結合組學技術鑒定其活性成分群。研究結果將首次從多維度揭示敦煌古方治療UC的科學內(nèi)涵，為開發(fā)基于傳統(tǒng)醫(yī)學的新型UC治療策略提供理論依據(jù)和實踐基礎。 【結果部分】 1.DBPD可以減輕DSS誘導的果蠅腸道損傷 研究發(fā)現(xiàn)，DBPD顯著提高SDS及DSS誘導的雌雄果蠅的生存率（圖1 A-D），改善UC果蠅的運動能力及排泄量（圖1 E和F）。此外，DBPD還顯著恢復了果蠅腸道長度（圖1G)，降低了“藍精靈”的比例（圖1H)，恢復了UC果蠅的腸道酸堿穩(wěn)態(tài)失衡（圖1I)。因此，這些結果表明，DBPD對DSS誘導的果蠅整體生理機能和腸道損傷具有保護作用。 圖1 大補脾湯修復DSS誘導的果蠅腸道損傷 2.DBPD可以抑制果蠅腸上皮細胞死亡及腸道干細胞過度增殖 利用臺盼藍試驗和Myo1A-Gal4;UAS-GFP轉(zhuǎn)基因果蠅研究發(fā)現(xiàn)，DBPD顯著改善DSS誘導的果蠅腸上皮細胞的死亡程度（圖2A和B）。DSS處理顯著增加了esg-GAL4;UAS-GFP 轉(zhuǎn)基因果蠅中GFP陽性細胞的數(shù)量，給藥DBPD后，腸道中GFP陽性細胞的數(shù)量明顯減少，表明DBPD抑制果蠅ISCs的過度增殖（圖2C）。此外，透射電鏡結果發(fā)現(xiàn)，補充DBPD可改善腸細胞超微結構，如核仁完整，微絨毛排列整齊。 圖2 大補脾湯抑制果蠅中因DSS誘導產(chǎn)生的IEC死亡及ISC過度增殖 3.鑒定DBPD對DSS誘導的果蠅腸道損傷的差異基因和分子機制 主成分分析（PCA）顯示Control與Model組聚類明顯分離，與45mg/ml DBPD組發(fā)生聚類（圖3A）。Spearman相關系數(shù)分析顯示，這些結果在三組內(nèi)高度一致（R≥0.98）（圖3B）。模型組與DBPD相比，共篩選出差異表達基因（DEGs）數(shù)量為740個（519個上調(diào)基因，221個下調(diào)基因）（圖3C）。 通過基因共表達分析。富集數(shù)量較多且差異顯著的通路主要有與氨基酸代謝相關的谷胱甘肽代謝途徑和與炎癥反應相關的JAK-STAT信號通路等（圖3D和E)。 圖3 組學分析大補脾湯治療UC的可能分子機制 4.DBPD通過激活谷胱甘肽代謝途徑來減輕DSS誘導的果蠅腸道損傷 基因集富集分析（GSEA）顯示DBPD可能激活谷胱甘肽代謝途徑（圖4A)。實驗發(fā)現(xiàn)，DBPD顯著增強GSH和GCL酶的活性（圖4B和4C)。谷胱甘肽代謝途徑中的關鍵基因，包括GCL、Trxr1（GR同源物）、GSTs和Gtpx（GPx同源物）在補充DBPD后得以恢復（圖4D）。此外，作為關鍵抗氧化劑的GSH能有效阻斷ROS介導的氧化應激損傷。研究發(fā)現(xiàn)DBPD可以降低果蠅腸道的ROS水平（圖4E）。 圖4 大補脾湯通過激活果蠅腸道谷胱甘肽代謝途徑治療UC 5.DBPD通過抑制JAK-STAT通路對DSS誘導的果蠅腸道損傷起到保護作用 JAK/STAT信號通路（Stat92E、Upd1、Upd2、Upd3）的轉(zhuǎn)錄結果顯示，DBPD顯著促進了上述基因的表達（圖5A）。RT-PCR結果證實，Stat92E、Upd1、Upd2、Upd3的mRNA表達水平在補充DBPD后顯著恢復。此外，利用10×STAT92E-GFP品系果蠅研究了JAK-STAT通路在果蠅腸道中的活性。結果顯示 DSS處理后果蠅腸道中GFP陽性細胞數(shù)量增加，而DBPD減少了GFP陽性細胞數(shù)量（圖5C）。 圖5大補脾湯通過抑制JAK-STAT通路治療UC 6.DBPD可以減輕DSS誘導的結腸炎小鼠的結腸炎癥狀 DBPD減輕了小鼠結腸炎進展過程中的體重減輕，并使其飲水量顯著恢復（圖6B和C）。降低了DAI評分（圖6D）。恢復了DSS誘導的結腸縮短（圖6E）。 圖6 大補脾湯減輕DSS誘導腸炎小鼠的癥狀 7.DBPD可以改善DSS誘導的結腸炎小鼠的組織病理學改變，并恢復血清炎癥水平 與DSS組相比，DBPD組的黏膜潰瘍和炎癥浸潤顯著減少，隱窩形態(tài)恢復。病理評分下降（圖7A和B）。ELISA檢測結果顯示，DBPD顯著降低了血清中促炎因子IL-1β和IL-6的水平，增加了抗炎因子IL-10的水平（圖7C-E）。 圖7 大補脾湯減輕小鼠因DSS誘導產(chǎn)生的腸道損傷及血液中炎癥因子濃度 8.鑒定DBPD中抗果蠅腸道損傷的生物活性化合物 LC-MS檢測和文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)，DBPD中鑒定出的成分包括大黃酸、異槲皮苷、姜黃素、玉米黃質(zhì)、白藜蘆醇、甘草苷、人參皂苷Rg1、甜菜堿和大蒜素（圖8）。 圖8 LC-MS分析大補脾湯成分 保留時間結果顯示，補充大黃酸、異槲皮苷、姜黃素和玉米黃質(zhì)可以顯著延長其中位、平均和最長存活時間（圖9A-C）。此外，通過評估腸道長度、腸道通透性和腸道酸堿穩(wěn)態(tài)，發(fā)現(xiàn)除大蒜素外，其它8種化合物均對腸道形態(tài)完整性和酸堿紊亂具有保護作用（圖9D-F）。綜上所述，大黃酸、異槲皮苷、姜黃素和玉米黃質(zhì)這4種化合物對DSS誘導的果蠅腸道損傷表現(xiàn)出最顯著的效果。 圖9 大補脾湯中活性成分對UC的治療效果 分子對接結果顯示，大黃酸、異槲皮苷、姜黃素和玉米黃質(zhì)與STAT3和GPx均具有良好的對接親和力（圖10)。 圖10 大補脾湯四種活性成分與GPx和STAT3的分子對接 【結論與展望】 本研究提示DBPD通過提高生存率、運動能力和排泄量，顯著減輕DSS誘導的果蠅整體機能損傷。還可以保護果蠅腸道形態(tài)損傷，修復酸堿紊亂，抑制IECs死亡和ISCs過度增殖，改善腸上皮細胞的超微結構損傷。在DSS誘導的UC小鼠中，DBPD減輕了結腸炎癥狀和腸道組織病理學損傷，并恢復了炎癥因子的表達。根據(jù)轉(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)，結合分子生物學實驗驗證，發(fā)現(xiàn)DBPD通過激活谷胱甘肽代謝途徑顯著減輕氧化損傷，通過抑制JAK-STAT通路顯著減少炎癥反應。此外，利用LC-MS質(zhì)譜技術結合體內(nèi)實驗驗證，大黃酸、異槲皮苷、姜黃素和玉米黃質(zhì)是DBPD抗UC的主要生物活性成分。因此，上述結果DBPD可能是一種很有前途的UC預防和治療的潛在策略。為敦煌古醫(yī)方的推廣應用和臨床用藥提供了理論和實驗證據(jù)。 注：本文原創(chuàng)表明為原創(chuàng)編譯，非聲張版權，侵刪！ 中醫(yī)藥基礎科研服務及加群交流： 相關咨詢，加微信：1278317307。 【福利時刻】科研服務（點擊查看）：、、、、、。咨詢加微信：1278317307。
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