《Journal of Ethnopharmacology》：Lianweng Formula Alleviates Colonic Inflammation through Gut Microbiota-Mediated Inactivation of the PTGS2/AKR1C3/ALOX5 Pathway and Subsequent Suppression of Arachidonic Acid Metabolism
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本研究通过整合代谢组学与菌群分析，阐明连外科（LW）通过调节肠道菌群介导花生四烯酸代谢通路，抑制UC大鼠结肠炎症并修复肠屏障，为中药治疗UC提供新机制证据。
吕建宇|张银诺|岳阳|黄思娟|张帅|傅宇辰|戴崇山|韩超|郝志辉
中国农业大学兽医学院中国兽医医学创新中心，北京，100193，中国
摘要
背景
目前溃疡性结肠炎（UC）的临床管理常常受到疗效不足和不良反应的限制。我们之前的研究确定了连翁方（LW）是一种有前景的治疗候选药物，并初步阐明了其生物活性成分。然而，肠道微生物群与宿主代谢之间相互作用的综合机制仍不清楚。
目的
本研究旨在阐明LW对UC大鼠花生四烯酸（AA）代谢的调节机制，特别关注肠道微生物群的中介作用。
方法
首先通过评估炎症细胞因子、组织损伤和黏膜屏障完整性，在UC大鼠模型中评估LW的治疗效果。采用整合16S rRNA测序和非靶向代谢组学方法来绘制肠道微生物群和结肠代谢谱的变化。关键的是，使用抗生素混合物（ABX）耗竭和粪便微生物群移植（FMT）来验证肠道微生物群在介导LW效果中的因果作用。最后，进行靶向代谢组学分析以解码微生物组成与AA代谢途径之间的具体相互作用。
结果
口服LW显著减轻了结肠的病理损伤，恢复了肠道屏障的完整性，同时有效抑制了UC大鼠的炎症反应。此外，LW通过增加有益菌属（如Odoribacter和Rikenella）的丰度并减少有害菌属（如Desulfovibrio和Paludicola）的丰度，有效恢复了肠道微生物群的稳态。非靶向代谢组学显示AA代谢途径是LW的关键靶标，与肠道微生物群的变化有很强的相关性。值得注意的是，通过ABX耗竭肠道微生物群显著降低了LW的治疗效果，并使其对AA代谢的调节作用失效，表明肠道微生物是重要的中介因素。FMT进一步证实了这一因果关系，表明LW调节的微生物群成功再现了AA代谢的抑制和治疗效果。这些发现通过定量靶向代谢组学分析得到了验证。
结论
我们的研究结果表明，LW主要通过抑制花生四烯酸代谢途径显著减轻了UC大鼠的结肠炎症。值得注意的是，这种代谢调节及其随后的抗炎效应严重依赖于LW诱导的肠道微生物群重塑。本研究通过强调微生物群-代谢物相互作用在LW作用机制中的关键作用，为UC治疗提供了新的治疗见解。
引言
溃疡性结肠炎（UC）是两种主要炎症性肠病亚型之一，是一种普遍存在但难以治疗的慢性疾病，主要影响结肠和直肠（Huang等人，2024b）。其临床表现包括血便、肠道黏膜损伤、食欲减退和发热（Qi等人，2024）。流行病学研究表明，UC在全球亚洲、北美和欧洲的发病率正在上升，相关的直接和间接医疗支出每年超过500亿美元（Yang等人，2024）。尽管UC的确切病因尚不清楚，但它越来越多地被认为是一种由肠道微生物群失调、代谢紊乱和异常免疫反应共同作用引起的多因素疾病（Zhang等人，2024a）。目前的治疗策略（如免疫抑制剂、糖皮质激素和氨基水杨酸盐）受到高复发率、药物耐药性和显著不良反应的限制（Meng等人，2024）。因此，开发安全有效的替代药物治疗临床UC至关重要。
花生四烯酸（AA）代谢是哺乳动物中普遍存在的代谢途径，在炎症性疾病中起着关键作用，始于磷脂酶A2催化的AA从膜磷脂中的释放（Yuan等人，2020；Zhao等人，2025）。该底物随后通过不同的促炎级联反应进行代谢：环氧化酶-2（PTGS2）首先将AA氧化生成关键的中间产物前列腺素H2（PGH2），然后通过微粒体前列腺素E合成酶（mPGES-1和mPGES-2）或细胞质PGE合成酶（cPGES）酶促转化为生物活性前列腺素——特别是前列腺素E2（PGE2）和前列腺素F2α（PGF2α），后者主要通过醛酮还原酶1C3（AKR1C3）（Xu等人，2022；Ruan和Lu，2023）。同时，5-脂氧合酶（ALOX5）将AA氧化生成白三烯D4（LTD4）（Lee等人，2025）。这些终末介质（PGE2、PGF2α、LTD4）与相应的受体结合，激活下游信号通路，从而促进炎症性疾病的发展（Sunata等人，2024；Rodriguez等人，2023）。
先前的研究表明，AA代谢途径与UC密切相关。具体来说，AA代谢物已被确定为UC发生和发展中的关键介质（Ye等人，2024）。临床证据表明，UC患者的血清和结肠灌洗液中PGE2、PGF2α和LTD4的浓度显著升高，并被提出作为评估疾病活动的潜在生物标志物（Murgia等人，2018；Adolph等人，2022）。此外，与健康对照组相比，UC患者的结肠黏膜中PTGS2、AKR1C3和ALOX5的蛋白表达水平显著上调，尤其是在炎症浸润区域，如固有层和隐窝上皮（Khajah等人，2020；Yao等人，2024）。机制上，过量的PTGS2衍生的PGE2与肠上皮细胞上的EP受体结合，抑制紧密连接蛋白的表达和定位，破坏肠道黏膜屏障的完整性（Al-Kofahi等人，2015）。这导致肠道通透性增加，使内毒素和微生物代谢物进入系统循环，进一步激活先天免疫细胞的炎症反应（Zhang等人，2025）。另一方面，由AKR1C3催化的PGF2α促进结肠成纤维细胞的增殖和胶原蛋白沉积，加速肠道纤维化（Recinella等人，2022）。同时，ALOX5依赖的LTD4强烈招募嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞到炎症部位，触发大量促炎细胞因子的释放，形成炎症的恶性循环（Biagioli等人，2020）。
总之，靶向调节AA代谢途径已成为UC治疗的重要策略。几种已获批准用于临床的药物——如塞来昔布（PTGS2抑制剂）、齐留通（ALOX5拮抗剂）和非那雄胺（AKR1C3抑制剂）——已被证明在不同程度上可以缓解UC患者的肠道炎症和损伤（Pallio等人，2016）。然而，由于AA代谢的复杂网络，单一靶点抑制剂往往效果有限，并可能引起胃肠道并发症或代谢紊乱等不良反应（Lai等人，2025）。
中医（TCM）是一种公认的传统治疗策略，以其显著的疗效和良好的安全性而闻名，特别是在治疗慢性炎症性疾病方面（Tian等人，2025）。连翁方（LW）是一种由Pulsatilla chinensis（Bunge）Regel、Geranium wilfordii Maxim.、Rheum palmatum L.和Coptis chinensis Franch.组成的配方颗粒。它们最早在公元200年左右的《伤寒论》中由张仲景记载，一直被视为治疗结肠炎的有效方法。在我们之前的研究中，我们确定了LW的血液吸收生物活性成分，并证明了其在缓解结肠炎症和上皮屏障损伤方面的显著疗效（Lv等人，2024；Lv等人，2025）。然而，对AA代谢轴如何与肠道微生物群失调相互作用以促进UC进展的全面理解仍然不完整。本研究通过整合代谢组学和微生物组分析，旨在阐明LW如何调节PTGS2/AKR1C3/ALOX5介导的信号传导和AA代谢，从而发挥其对UC的治疗作用。
部分摘录
LW的制备
LW提取物的制备方法在我们之前的研究中有详细描述（Lv等人，2024）。简而言之，从中国北京同仁堂药店购买的四种草药按3:4:3:4（w/w）的比例浸泡在蒸馏水中2.5小时。连续煎煮三次后，将所得煎剂合并并浓缩至最终浓度1 g/mL。凭证样本存放在国家兽医公共卫生与安全重点实验室
LW减轻UC大鼠的病理损伤
LW的总离子电流色谱图见图S1A。表S2提供了LW所有成分的详细注释。系统适用性测试表明，理论板数（N）超过3000，证实了色谱系统的稳定性和适用性。此外，确定小檗碱含量大于10.5 mg/g，验证了本研究中使用的LW符合所需的质量标准（图S1B）。
为了评估
讨论
溃疡性结肠炎的有效管理取决于控制持续的结肠黏膜炎症（Geng等人，2025）。我们的研究表明，LW通过整合肠道微生物群与AA代谢之间的相互作用，表现出显著的抗炎效果，为UC治疗提供了新的见解。基于我们之前的研究，该研究确定了LW的血液吸收成分并阐明了其直接的抗炎机制，进一步
结论
总之，本研究表明LW对UC大鼠的结肠炎症具有拮抗作用。这种有益影响归因于其调节肠道微生物群组成、恢复失调的AA代谢和修复肠道屏障的能力，从而减轻炎症进展（图12）。我们的发现为LW对UC治疗效果的潜在机制提供了新的视角。
作者贡献声明
吕建宇：撰写——原始草稿。张银诺：正式分析、数据管理。岳阳：撰写——审阅与编辑、可视化、资源提供。韩超：撰写——审阅与编辑、验证。郝志辉：监督、资金获取、概念构思。黄思娟：方法学、研究。张帅：方法学、研究。傅宇辰：项目管理。戴崇山：软件
未引用的参考文献
Keeya等人，2024；Lee等人，2024；Al-Kofahi等人，2015；Xiao等人，2024。
数据可用性声明
研究中呈现的原始贡献包含在文章/补充文件中，如有进一步查询，请联系相应作者。
资助
本研究得到了国家自然科学基金（编号：32172897）的支持。
利益冲突声明
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