逍遥散多糖调节肠道总菌群/产SCFAs功能菌群改善CUMS大鼠抑郁样行为的机制研究

来源 :江西中医药大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lynnshe
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目的:基于中药多糖作为中药的主要有效成分之一,以多糖成分为研究对象,以肠道总菌群/产短链脂肪酸(Short Chain Fatty Acids,SCFAs)功能菌群为主要作用靶点,研究逍遥散对肠道菌群结构的调节及其抗抑郁药理机制,为中医药靶向调节和干预抑郁症的治疗及药理学研究提供参考。方法:1.逍遥散多糖的提取:逍遥散粗多糖采用水提醇沉法提取,经胰蛋白酶+Sevage试剂法除蛋白质、大孔树脂法除色素、透析法去小分子物质对逍遥散粗多糖进行纯化。2.CUMS诱导大鼠抑郁模型的建立:36只SD大鼠随机分为6组,即正常组(CN)、模型组(MS)、逍遥散汤剂组(XYS)(9.6g/kg)、逍遥散多糖组(PXYS)(1.2g/kg)、单糖组(SS)(1.2g/kg)、氟西汀组(FLU)(2mg/kg)。采用束缚、冰水游泳、热水游泳、昼夜颠倒等9种刺激手段经42天的造模应激构建慢性不可预测温和应激(Chronic unpredictable mild stress,CUMS)大鼠抑郁模型,糖水偏爱实验、旷场实验评价造模成功与否,造模与治疗结束后采集各组大鼠粪便。3.逍遥散多糖影响CUMS大鼠肠道总菌群结构的测定:提取各组大鼠粪便DNA,选取16S rRNA基因的V3-V4可变区域进行PCR扩增,采用Illumina MiSeq测序平台检测各组大鼠肠道总菌群的变化情况,采用气相色谱技术检测粪便中SCFAs水平,观察逍遥散多糖治疗CUMS抑郁大鼠后肠道SCFAs水平的变化情况。4.逍遥散多糖影响CUMS大鼠肠道产丁酸、产丙酸功能菌群结构的测定:以丁酰辅酶A:乙酰辅酶A转移酶基因为分子标记靶向检测肠道产丁酸菌群群,以mmdA、lcdA、pduP、pduQ基因为分子标记靶向检测肠道产丙酸菌群群,观察逍遥散多糖对CUMS大鼠肠道产SCFAs—产丁酸、产丙酸菌群的影响。结果:1.逍遥散多糖提取结果:逍遥散多糖含量为80.3%,蛋白质含量为1.13%。2.经过42天的造模应激后,与CN组相比,MS组大鼠体质量(290.9±15.18 g)、糖水偏爱率(55.64±7.04%)显著降低,旷场实验中大鼠移动总距离(24.53±7.12 m)、中央区穿格数(9.50±5.39次)和中央区停留时间(14.73±7.69 s)减少,逍遥散多糖治疗后上述指标(329.0±21.53 g,78.46±9.86%,43.67±4.52 m,20.5±4.64次,42.0±10.70 s)显著上升。3.36个粪便样本共获得853个OTU,其中CN组609个OTU,MS组721个OTU,XYS组629个OTU,PXYS组681个OTU,SS组663个OTU,FLU组662个OTU。Alpha多样性结果中Ace指数、Chao指数、Shannon指数、Coverage指数通过计算后,CN组分别为419.42±25.90、408.77±37.70、3.25±0.39、0.996±0.0002;MS组为544.12±20.59、547.07±34.04、3.87±0.28、0.995±0.0005;XYS组为472.28±41.73、481.81±48.44、3.27±0.45、0.995±0.0005;PXYS组为444.62±47.42、446.23±45.32、3.17±0.45、0.995±0.0002;SS组为469.66±68.07、474.15±54.26、2.96±0.57、0.995±0.0006;FLU组为461.88±76.54、451±71.47、2.82±0.38、0.995±0.0006。结果显示6组肠道菌群多样性和丰度存在显著差异,MS组Ace指数、Chao指数、Shannon指数高于CN组,Coverage指数低于CN组;与MS组相比,各给药组Ace指数、Chao指数、Shannon指数均降低,Coverage指数均升高(P<0.001,P<0.01,P<0.05),其中PXYS组与XYS组相比上述Alpha多样性指数均无显著差异(P>0.05)。Alpha多样性结果说明此次测序数据量充分,覆盖度广,足以反映样本中绝大多数的微生物信息,测序结果可靠,且CUMS造模后肠道总菌群的多样性和丰度与健康大鼠差异明显,逍遥散多糖及逍遥散汤剂干预后缩减了这种差异性,且肠道总菌群多样性和丰度更接近于健康大鼠水平。Beta多样性反映样本组成的相似性和差异性,通过计算加权和未加权的PCoA和NMDS图样本点与点的距离结果表明,各组间存在显著差异,CN组与MS组组间点的距离远,分离显著,样本组成差异大;CN组与各给药组组间点的距离更近,分布集中,样本组成差异较小。在调节肠道总菌群优势菌门和菌属方面,逍遥散多糖能升高Firmicutes菌门丰度,降低Bacteroidota、Actinobacteriota菌门丰度;显著升高Lactobacillus菌属丰度,降低Muribaculaceae、Romboutsia、Clostridium、Clostridia菌属丰度。LEf Se显示CN组、MS组、XYS组、PXYS组、SS组、FLU组各存在7、62、18、9、3、8个显著差异的物种。SCFAs含量结果显示MS组造模后大鼠肠道乙酸(25.89±2.87μg/ml)、丙酸(11.22±2.16μg/ml)、丁酸(13.48±6.03μg/ml)以及总SCFAs(59.64±7.38μg/ml)含量显著降低,逍遥散多糖治疗后大鼠肠道乙酸(32.88±6.02μg/ml)、丙酸(14.07±5.11μg/ml)、丁酸(37.28±10.35μg/ml)及总SCFAs(91.96±13.22μg/ml)逐渐恢复至正常水平。4.CUMS造模后大鼠肠道产丁酸菌群多样性在属的数量上由8个属减少到4个属,产丁酸菌Roseburia丰度降低,主要集中在Clostridium,肠道丁酸水平也显著降低,经逍遥散多糖治疗后肠道产丁酸菌群属的数量从4个属回升到6个,多样性恢复,丰度主要集中在Roseburia,肠道丁酸水平显著升高。另一方面,造模后肠道产丙酸菌群的分布有限,丰度明显降低,仅检测到3条产丙酸菌序列,属于Alistipes和Barnesiella。经逍遥散多糖和逍遥散汤剂治疗后产丙酸菌群多样性和丰度显著增加,属种类增加至16个,检测到82条序列,以Blautia丰度最高,其次为Bacteroides。综合逍遥散多糖和逍遥散汤剂在体质量、糖水偏爱率、旷场实验、肠道总菌群组成、SCFAs含量以及产丁酸、产丙酸菌群组成方面进行的分析发现逍遥散多糖与逍遥散汤剂之间作用无显著性差异(P<0.05)。结论:1.逍遥散多糖作为细菌可利用的复合碳源能够改善CUMS诱导的大鼠抑郁样行为,其潜在的作用机制包括调节CUMS大鼠肠道总菌群,改善产丁酸、产丙酸功能菌群的结构和丰度,增加肠道SCFAs水平。2.综合分析逍遥散多糖和逍遥散汤剂在上述方面的作用情况,发现逍遥散多糖和逍遥散作用相似,这提示逍遥散多糖是逍遥散改善CUMS大鼠抑郁样行为、发挥抗抑郁作用的主要活性成分。
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