《Journal of Ethnopharmacology》：Mechanistic study of
Dendrobium huoshanense polysaccharides improving ulcerative colitis by promoting
Lachnoclostridium edouardi metabolism of short-chain fatty acids
编辑推荐：
本研究探讨Dendrobium huoshanense多糖（DHP）通过调节肠道菌群代谢短链脂肪酸（SCFAs）激活PPARγ/NF-κB通路抑制炎症，改善溃疡性结肠炎（UC）的机制。DHP显著缓解UC小鼠症状，降低结肠损伤，增加SCFAs，激活PPARγ并抑制NF-κB磷酸化。粪菌移植（FMT）实验证实其效果与菌群相关，特定菌株Lachnoclostridium edouardi发酵DHP后产生SCFAs，抑制结肠上皮细胞炎症。这些发现为DHP治疗UC提供理论依据。
冯静|吴梦雅|乔宇|赵俊伟|刘玉珍|崔宇|陈云娜|韩爽|陈卫东|彭代银|姚亮
安徽中医药大学药学院，中国安徽合肥230012
摘要
民族药理学相关性
霍山石斛（Dendrobium huoshanense）C. Z. Tang et S. J. Cheng是一种具有悠久药用历史的传统草药，用于治疗胃肠道疾病。它对慢性萎缩性胃炎、浅表性胃炎和十二指肠溃疡具有治疗效果，同时还能促进胃液分泌和胃肠道蠕动。霍山石斛多糖（DHP）是从其中提取的活性成分，具有多种药理活性，但其对溃疡性结肠的作用机制值得进一步研究。
本研究目的
本研究旨在探讨DHP是否可以通过激活PPARγ来缓解溃疡性结肠炎（UC），并阐明其与肠道微生物群代谢的短链脂肪酸（SCFAs）之间的关系。
方法
本研究首先使用动物模型验证了DHP对UC的预防作用。通过16S rRNA鉴定出受DHP影响的肠道微生物群。利用LC-MS/MS检测SCFAs的水平，通过免疫荧光和Western blotting检测PPARγ/NF-κB通路蛋白的表达，从而证实了DHP治疗UC的潜在机制。进一步通过粪便微生物群移植（FMT）实验验证了这一机制。最终，通过对DHP调节的不同肠道菌群的深入研究，发现Lachnoclostridium edouardi与SCFAs的产生有关，并通过体外发酵实验研究了该菌株产生的代谢物对结肠上皮细胞炎症的影响，以明确具体受DHP调节的肠道菌株。
结果
结果显示，DHP显著缓解了小鼠的UC症状，减少了结肠组织损伤，并恢复了肠道微生物群的平衡。此外，DHP显著增加了结肠中的SCFAs浓度。这些变化引发了PPARγ的激活，抑制了结肠组织中的NF-κB磷酸化，有效减少了炎症并改善了UC的预后。FMT实验进一步证实了DHP的预防作用是通过肠道菌群介导的。同时，DHP特异性调节的Lachnoclostridium edouardi在体外发酵产生的代谢物中显示出更高的短链脂肪酸含量，并有效抑制了结肠上皮细胞的炎症。
结论
研究表明，DHP可以通过调节肠道微生物群中的短链脂肪酸代谢和激活PPARγ/NF-κB通路来治疗UC。此外，DHP能够促进肠道微生物群中Lachnoclostridium edouardi菌株产生的SCFAs含量，其代谢物也显示出对UC的治疗效果。这些发现为DHP在UC中的临床应用提供了依据。
引言
溃疡性结肠炎（UC）是一种影响直肠和结肠的慢性炎症性肠病，严重程度不一（Kucharzik等人，2020年）。在活动期，其主要症状包括腹泻、黏液脓血便和腹部不适（Wangchuk等人，2024年）。未经治疗的UC会导致持续的肠道损伤，增加住院、手术或结直肠癌的风险（Segal等人，2021年）。据预测，2023年全球UC患病人数为500万例，且发病率呈上升趋势（Le等人，2023年）。治疗通常包括5-氨基水杨酸（5-ASA）类药物、皮质类固醇、免疫抑制剂和生物制剂（Du等人，2020年）。然而，当药物治疗无效或慢性UC引发异型增生时，约10-20%的患者仍需要手术治疗，这显著影响了患者的生活质量。因此，开发副作用更少的新型改进药物是当务之急。
UC的发病机制和进展涉及复杂的机制，核心在于肠道微生物群失调和黏膜免疫失调，导致肠道炎症加剧（Ahmed等人，2013年）。证据表明，肠道微生物群的破坏是UC发病的关键因素，受影响个体的微生物多样性降低，Firmicutes减少，Bacteroidota增加，以及特定厌氧菌的增加，这些因素显著促进了疾病的发展（Hansen等人，2010年）。肠道微生物群通过产生生物活性化合物来支持宿主代谢，这些化合物增强了肠道屏障的完整性和免疫调节。这些微生物代谢物通过直接滋养上皮细胞和间接刺激多种受体途径来维持肠道健康。
短链脂肪酸（SCFAs）由肠道微生物群发酵膳食碳水化合物产生，主要包括乙酸、丙酸和丁酸。这些SCFAs是肠道细胞功能的关键调节因子，其分布和比例的地域差异会影响肠道生理，尤其是在炎症期间（Parada等人，2019年）。它们通过为结肠细胞提供能量、通过循环滋养其他组织以及增强肠道屏障来支持肠道健康，同时减少炎症，对消化健康至关重要（Zhu等人，2020年；Huda-Faujan等人，2010年）。PPARγ是一种关键的核受体，参与急性炎症、脂质代谢、肿瘤发生和恶性进展等途径（Rousseaux等人，2013年；Kong等人，2018年；Cevallos等人，2021年；Frolkis等人，2013年；Shang等人，2008年）。值得注意的是，UC患者肠道组织中的PPARγ表达在发作期间下降（Hugot等人，2001年）。PPARγ在结肠细胞中连接代谢、炎症和肠道微生物群。PPARγ能够通过阻断p65核转位来抑制NF-κB的激活，从而防止促炎因子如TNF-α和iNOS的转录（Cheng等人，2024年；Wang等人，2017年）。PPARγ还作为E3泛素连接酶，与NF-κB物理相互作用，诱导其泛素化和降解（Hou等人，2012年）。SCFAs激活PPARγ，抑制促炎细胞因子，并抑制NF-κB磷酸化，将微生物代谢物与抗炎作用联系起来（Yamamoto等人，2009年；Haque等人，2018年）。
霍山石斛（Dendrobium huoshanense）C. Z. Tang et S. J. Cheng是一种著名的中药，能有效治疗胃肠道疾病。该植物最早记载于《神农本草经》，具有甜味和中性性质，可用于治疗内伤、麻木、气虚、消瘦和阴虚等症状，长期使用可增强肠道功能并促进长寿。2020年，DHP被正式纳入《中国药典》，归类为“石斛”类，具有甜味和微寒性质，作用于脾胃经脉，具有滋养脾胃、滋阴和清热的作用，临床用于治疗慢性萎缩性胃炎、糖尿病和白内障（Gao等人，2022年）。研究表明，DHP通过网络药理学和体内验证具有治疗UC的效果（Yao等人，2024年）。随着对中药多糖的深入研究，其在UC治疗中的贡献日益明显。例如，Tetrastigma hemsleyanum多糖通过调节SOCS1/JAK2/STAT3通路和重塑肠道黏膜屏障，调节SCFAs的分泌，激活GPR41/43通路，抑制炎症并恢复上皮屏障（Bao等人，2024年；Lin等人，2023年）。类似地，南瓜多糖通过改善炎症反应和微生物群失调来预防DSS诱导的结肠炎。南瓜多糖促进微生物群产生的5-HT代谢物5-HIAA的富集，激活PPARγ并抑制MAPK/NF-κB，从而发挥治疗效果（Wu等人，2024年）。其主要活性成分霍山石斛多糖（DHP）可增强肠道黏膜完整性并调节肠道微生物群（Yu等人，2022年），同时增加健康小鼠体内的SCFAs含量（Xie等人，2019年）。目前尚不清楚DHP是否通过调节肠道微生物群来提高SCFAs水平，从而激活PPARγ，减少NF-κB磷酸化，进而缓解UC。
本研究采用DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型全面评估了DHP的预防潜力。通过系统分析，我们研究了临床疾病表现、炎症生物标志物的变化、肠道微生物群组成的变化以及结肠腔内容物中SCFAs浓度的变化。我们的多方面方法为DHP对抗结肠炎发病机制的作用提供了新的见解。
部分摘要
化学物质和试剂
本研究使用的试剂和材料来自多个供应商：霍山石斛（DH，商品编号#FD240105TY）来自安徽霍山九仙尊石斛有限公司（中国安徽霍山）。硫酸右旋糖酐（商品编号#160110）来自MP Biomedicals（美国俄亥俄州索伦）。美沙拉嗪肠溶颗粒（商品编号#210506）来自上海艾迪法制药有限公司（中国上海），而粪便隐血检测试剂盒（商品编号#0930A21）来自上海新帆生物技术有限公司。
DHP缓解UC症状和炎症
系统评估了小鼠UC的临床指标，包括体重、粪便性状、粪便中的血液含量和结肠长度。与DSS处理组相比，接受DHP或美沙拉嗪处理的动物体重下降更为缓慢，第7天时差异显著（图1B）。在整个研究过程中，对照组小鼠的粪便正常且成形，无出血现象。而DSS处理的小鼠出现了水样腹泻。
讨论
UC通常起源于直肠，炎症往往会向上蔓延，可能涉及部分或整个结肠。该疾病的特征是出现血便，这是关键的临床指标（Ordás等人，2012年）。本研究通过3% DSS诱导建立了UC小鼠模型。给予DHP作为预防措施，以验证其预防和控制UC的功能。这一发现得到了UC小鼠模型的支持
结论
总之，DHP对UC具有抑制作用。这种作用与DHP调节肠道微生物群结构、增加SCFAs含量以及激活PPARγ以抑制NF-κB磷酸化有关。FMT进一步证明了DHP的这一潜力。DHP调节的肠道微生物群与SCFAs之间的相关性表明Lachnoclostridium edouardi是增加SCFAs的关键肠道细菌。通过体外发酵实验，
CRediT作者贡献声明
姚亮：撰写 – 审稿与编辑，资金获取。彭代银：资源获取，资金获取。冯静：撰写 – 原稿撰写，可视化，验证，方法学，研究，概念构思。乔宇：监督，资源获取，方法学。吴梦雅：可视化，验证，研究。刘玉珍：资源获取，研究。赵俊伟：方法学，研究，概念构思。陈云娜：监督，资源获取。崔宇：研究。陈卫东：监督，
未引用的参考文献
Du和Haque，2020年；Le Berre等人，2023年；Parada Venegas等人，2019年；Wang等人，2018年；Yamamoto和Ma，2009年。
利益冲突声明
研究人员声明没有明显的财务冲突或个人关系可能影响本研究的结果。
资助
本研究得到了安徽工程中药材质量改进与利用研究中心（gcyj202410）、安徽中医药大学2021年校级探索性研究项目（2021hxts13、2021zxts35）、教育部-安徽中药材质量改进联合创新中心（联合国教科文组织办公室2022年函件第4号）的资助。利益冲突声明
作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突：冯静、吴梦雅、乔宇、赵俊伟、刘玉珍、崔宇、陈云娜、韩爽、陈卫东、彭代银、姚亮。
致谢
我们感谢BioRender网站提供绘图材料。图形摘要由Figdraw制作，特此表示感谢。
