基于菌群代谢的六味地黄丸干预肾阴虚大鼠模型的作用机制研究

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六味地黄丸滋阴补肾,是治疗肾阴虚的经典方。结合肾阴虚证机体的肠道菌群呈现结构性失调以及课题组前期发现的多糖类物质对肠道菌群有效调节的研究结果,提示菌群代谢行为和六味地黄丸干预肾阴虚作用机制之间可能存在关联。   本研究以滋阴药六味地黄丸为研究对象,通过对肾阴虚(甲亢阴虚)大鼠长期服药后的血液、尿液和粪便进行代谢组学研究,并监测大鼠肠道菌群多样性和代谢行为,并将六味地黄丸对肾阴虚的代谢干预机制与肠道菌群的代谢规律进行关联,从机体受药物干预的层面和药物对肠道菌群的代谢调控层面上共同解析其干预肾阴虚的作用机制,为口服吸收之外的中药作用机理的研究提供思路和方法。   主要工作内容如下:   1、肾阴虚大鼠模型的建立及六味地黄丸干预后的评价   以SD大鼠为研究对象,比较不同肾阴虚(甲亢阴虚)大鼠模型的造模方法,经外观行为学、生化T3、T4、FT3、FT4和肾组织病理切片指标,最终选用皮下注射左旋甲状腺素钠35μg·100g-1一周的造模方法,为课题研究提供可靠的模型支持。经六味地黄丸干预21天后,大鼠躁狂的性情变得温顺,T3、T4、FT3、FT4值降低,趋近于正常对照组,肾组织病理切片也显示好转。   2、六味地黄丸干预肾阴虚大鼠模型整体代谢指纹谱研究   以甲巯咪唑片干预组大鼠为阳性对照组,UPLC-QTOF-MS分析肾阴虚模型组、正常对照组、六味地黄丸干预组的血清,结合主成分分析法(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模式识别,寻找标记物,并解释标记物归属及代谢通路或代谢网络的变化。结果显示,各个组别可以实现分类,寻找到20个具有显著差异的化合物。其中,与正常对照组相比,模型组中的草酰乙酸、磷酸二羟基丙酮、乙基葡糖苷酸、白三烯、羟基犬尿氨酸、甘油三酯和溶血磷脂含量增加,甘油二酯、磷脂酰肌醇、N-[(3a,5b,7a,12a)-3,7-dihydroxy-24-oxo-12-(sulfooxy)cholan-24-yl]-Glycine含量降低。由它们含量变化推测机体物质能量代谢和肠道菌群代谢均出现紊乱。   应用UPLC-QTOF-MS分析技术分析了肾阴虚模型组、正常对照组、六味地黄丸干预组的大鼠的尿液,寻找到14个具有显著差异的化合物。其中,柠檬酸、肌酸酐、色氨酸、天冬氨酸、天门冬氨酰-脯氨酸、十八酸、马尿酸、芥子醇和尿酸呈含量增加,脯氨酸、亮氨酸含量降低.由它们含量的变化推测机体物质能量代谢和肠道菌群代谢均出现紊乱。   应用GC-MS分析技术结合PCA和PLS-DA的代谢组学方法研究肾阴虚模型组、正常对照组、六味地黄丸干预组的大鼠的粪便,寻找到26个具有显著差异的化合物。其中,鸟氨酸和亮氨酸含量增加,巯基琥珀酸、缬氨酸、脯氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯乙酸、丙烯酸、甲烷、乙烷、十三烷、棕榈酸、十八烷、壬烯、苯含量降低。由它们含量的变化推测机体物质能量代谢和肠道菌群代谢均出现紊乱。   3、六味地黄丸干预肾阴虚大鼠模型肠道菌群多样性研究   应用16SrDNA基因扩增和454测序技术分析肾阴虚模型组、正常对照组、六味地黄丸干预组的大鼠肠道菌群多样性变化。结果显示,与正常对照组相比,模型组的拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门和放线菌门都发生了变化。模型组的埃希氏杆菌/志贺氏杆菌属(Escherichia/Shigella)、克雷伯氏杆菌属(Klebsiella)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、螺杆菌属(Helicobacterium)、链球菌属(Streptococcus)和消化链球菌属(Peptostreptococcus)等条件致病菌,拟杆菌属(Bacaeroides)和乳酸菌属(Lactobacillus)等有益菌,以及紫单胞菌科(Barnesiella)、脱硫弧菌科(Desulfovibrio)等其他菌群的丰度升高;毛螺菌科(Lachnospiraceae)、双歧杆菌属(Bifidobacteria)、理研菌科(Alistipes)、普氏菌属(Prevotella)等丰度降低;出现了放线菌门红蝽菌亚纲(Coriobacteridae)等特殊菌群。六味地黄丸干预21天后,促进双歧杆菌等有益菌的生长,抑制了条件致病菌群等生长。   4、六味地黄丸干预肾阴虚大鼠模型的代谢组学和肠道菌群多样性的相关性研究   进一步对六味地黄丸干预肾阴虚大鼠模型的代谢组学与肠道菌群多样性相关性研究,发现六味地黄丸可以平衡机体肠道菌群的结构和数量,调整肠道菌群的多样性。六味地黄丸促进肾阴虚大鼠肠道内双歧杆菌的增殖,加强体内糖酵解进程;此外还可以抑制体内致病性菌属如埃希氏杆菌/志贺氏杆菌属、克雷伯氏杆菌属、螺杆菌属、链球菌属、消化链球菌属、瘤胃球菌等的繁殖;而螺杆菌属、瘤胃球菌属和梭菌属等菌属容易引起宿主发生炎症,克罗恩氏病、溃疡性结肠炎和儿童乳糜泻病等疾病。因此,六味地黄丸有利于促进阴虚证患者肠道的健康。同时,体内部分菌属如双歧杆菌、拟杆菌等还可以促进体内短链脂肪酸如丙酸、丁酸、琥珀酸等的代谢,从而也有助于进一步改善体内TCA循环、脂肪酸氧化等能量代谢过程,进而改善阴虚证患者的体虚特征。本课题基于肠道菌群代谢研究六味地黄丸干预肾阴虚大鼠模型的作用机制,将六味地黄丸对肾阴的代谢干预机制与肠道菌群的代谢规律进行关联,从机体受药物干预的层面和药物对肠道菌群的代谢调控层面上共同解析其干预肾阴虚的作用机制,为多糖类的中药作用机理的研究提供新的思路和方法。
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