《Food Bioscience》：Microbiota-derived butyric acid activates GPR41/43/109A signaling to restore intestinal barrier integrity and mediate the anti-colitic effect of
Sophora alopecuroides extract
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紫穗槐优化提取物（SAE）通过调节肠道菌群代谢丁酸盐并激活GPR41/43/109A信号通路，有效修复肠道屏障并缓解结肠炎症状，其多成分协同机制为天然药物开发提供新思路。
牛春|华永利|康建国|李芳|陈宝霞|郭荣霞|魏艳明
中国甘肃省农业大学兽医学院传统中医兽医学研究所，兰州730070
摘要：
Sophora alopecuroides具有显著的抗炎活性；然而，以往的大多数研究都集中在其生物碱成分上，而这些成分具有相当的毒性。在本研究中，我们超越了单一生物碱研究的局限性，开发了一种优化的Sophora alopecuroides提取物（SAE），其中包含生物碱、黄酮类化合物和多糖，并系统评估了其在治疗结肠炎中的协同作用及其机制。在硫酸葡聚糖（DSS）诱导的小鼠结肠炎模型中，通过疾病活动指数及相关参数系统评估了SAE的治疗效果。通过16S rRNA测序、微生物群耗竭和粪便微生物群移植验证了肠道微生物群的因果作用。分析了粪便中短链脂肪酸（SCFA）的水平以及结肠组织中SCFA受体和肠道屏障相关蛋白的表达，并在HT-29细胞炎症模型中进一步验证了关键SCFA的抗炎活性，以探讨SAE对抗结肠炎的保护作用机制。SAE显著缓解了结肠炎小鼠的临床症状和结肠损伤，重塑了肠道微生物群结构并改善了SCFA代谢，激活了GPR41、GPR43和GPR109A信号通路，并恢复了肠道屏障的完整性。这些保护作用在微生物群耗竭后显著减弱，但在微生物群移植后得到恢复。体外实验结果证实，SAE增强的丁酸通过GPR通路促进了肠道屏障修复并减轻了炎症。总体而言，这些结果表明SAE通过调节肠道微生物群产生的SCFA并激活GPR介导的信号通路来改善实验性结肠炎。
引言
溃疡性结肠炎（UC）是一种主要影响结肠和直肠的慢性炎症性肠病，其特征是复杂的发病机制、复发过程和重大的健康负担（Buie等人，2023；Liang等人，2024；Wangchuk等人，2024）。肠道微生物群在宿主稳态中起着不可或缺的作用，其失衡是推动UC发展和进展的关键因素（Lavelle & Sokol，2020）。短链脂肪酸（SCFAs）——主要是乙酸、丙酸和丁酸——是来自膳食纤维发酵的重要微生物代谢物，主要集中于近端结肠，对结肠细胞健康至关重要（Martyniak等人，2021）。丁酸是结肠上皮细胞的主要能量来源，SCFAs还通过激活特定的G蛋白偶联受体（GPR41、GPR43、GPR109A）发挥抗炎和修复作用（Venegas等人，2019）。因此，针对肠道微生物群和SCFAs已成为治疗UC的有希望的策略。UC发病机制中的一个关键因素是肠道上皮屏障的破坏，该屏障由紧密连接维持，对于防止病原体转移至关重要（Kaminsky等人，2021）。因此，恢复这一屏障对于减轻结肠炎症至关重要。
天然产物的药理益处日益受到认可。传统中医和草药疗法因其疗效和良好的安全性而成为现代疾病管理的重要选择（Gan等人，2023）。Sophora alopecuroides是一种豆科植物，传统上用于清热、解毒和抗炎，特别是对抗细菌感染、风湿病和胃肠道疾病。其生物活性归因于其丰富的生物碱、黄酮类化合物和多糖成分（Wang等人，2020）。大量研究集中在其生物碱成分上。总生物碱通过调节肠道微生物群和胆汁酸代谢来改善实验性结肠炎，并通过调节滤泡辅助T细胞来缓解类风湿性关节炎（Cao等人，2024；Jia等人，2020）。某些特定生物碱还通过抑制NF-κB信号通路和减轻氧化应激发挥神经保护作用（Luo等人，2021；T. Sun等人，2023）。此外，黄酮类化合物sophoraflavanone G通过PI3K/Akt和Nrf2通路显示抗炎活性（Guo等人，2016）。然而，这种对分离化合物的关注与传统医学的整体原则相悖，传统医学强调多种成分的协同作用。为了体现这一原则并在减轻生物碱相关毒性的同时提高疗效，我们制备了一种标准化复合提取物（SAE），其核心成分的比例为：总生物碱40%、总黄酮类化合物20%和总多糖40%。选择这一特定比例是基于初步实验，证实其能够降低毒性并提高疗效（Yuan等人，2024）。虽然之前的研究集中在生物碱上，但我们的研究全面包含了对该植物药效至关重要的黄酮类化合物和多糖（Shan等人，2024）。研究这种多组分SAE的抗结肠炎特性和机制对于释放其全部治疗潜力并推进S. alopecuroides在现代医学中的应用至关重要。
基于我们团队之前的研究，本研究深入探讨了Sophora alopecuroides优化的生物碱-黄酮-多糖配方在实验性结肠炎模型中的保护机制和调节靶点。该研究旨在为开发针对结肠炎的多组分天然疗法建立新的理论基础，并为未来基于协同植物化学组合的药物发现工作提供信息。
部分摘录
Sophora alopecuroides提取物的制备
称取100克S.alopecuroides放入圆底烧瓶中，用75%乙醇溶液在80°C下提取3次，每次2小时，然后将滤液合并。所得滤液进行离心（500 × g，5分钟，25 ± 2 °C），取上清液并在减压条件下浓缩，然后真空冷冻干燥成冻干粉。将冻干粉溶解在蒸馏水中，并用氯仿提取三次。所得提取物
SAE中的总生物碱、总黄酮类化合物和多糖的含量
在本研究中，总生物碱的含量为56.22%，总黄酮类化合物的含量为47.76%，总多糖的含量为55.21%。
SAE中的生物碱和黄酮类化合物的含量
如图1所示，SAE中马替林、索福卡品、索福卡丁、氧索福卡品、氧马替林、槲皮素、丁烯酸和芹菜素的含量分别为1.12%、1.60%、0.86%、2.93%、2.30%、1.3%、8.5%和0.09%。
SAE缓解结肠炎小鼠的炎症损伤
与对照组相比，DSS诱导的结肠炎组小鼠的体重明显下降，DAI评分升高
讨论
从2015年到2025年，全球许多国家的IBD发病率持续上升，导致公共卫生挑战，降低了人类生活质量，并对人类健康造成严重危害（Kaplan，2015）。目前，IBD的治疗方法主要包括5-氨基水杨酸、类固醇和免疫抑制剂，长期使用这些药物可能导致肝肾毒性、药物耐药性和过敏反应等不良反应（Si-Yu等人，2019）。传统中医
结论
SAE可以调节肠道微生物群及其相关的SCFAs代谢，从而激活GPR41、GPR43和GPR109A，从而恢复肠道屏障并缓解结肠炎。我们的研究为Sophora alopecuroides抗结肠炎药物的开发提供了新的思路，并为多组分协同治疗的天然药物开辟了新的前景。
作者贡献声明
郭荣霞：资源提供、数据分析。魏艳明：概念构思。李芳：验证、监督、数据分析。陈宝霞：数据可视化。康建国：验证、方法学、数据管理。牛春：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学、实验设计。华永利：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金筹集
利益冲突声明
作者声明他们在这项工作中没有利益冲突。
致谢
我们感谢国家自然科学基金（编号32260898）、农业部和农业农村部的中国农业研究系统（CARS-37）、甘肃省科技厅的关键研发项目（编号24YFNA016）、甘肃省的现代寒旱特色农业科技支撑项目（编号KJZC-2025-14）、甘肃省的科技计划（编号25JRRA385）以及甘肃省高校研究生“创新之星”计划的支持。
