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QHBWF通过抑制TLR4/NF-κB信号通路和激活线粒体氧化磷酸化代谢改善DSS诱导的溃疡性结肠炎，其活性成分包括槲皮素、大黄素等。
王慧楠|修明辉|周世宏|张永轩|傅金玉|江晓琳|赵冰|刘永奇|张志明|何建正
摘要
背景
芪黄碧文方（QHBWF）源自经典的玉屏风散，传统上用于调节免疫系统。尽管在临床应用中取得了一定效果，但其治疗溃疡性结肠炎（UC）的具体机制仍不清楚。
目的
本研究利用果蝇和小鼠模型探讨了QHBWF治疗UC的有效性和作用原理，并鉴定其生物活性成分。
方法
在硫酸葡聚糖钠（DSS）诱导的成年果蝇实验中，测量了存活率、运动能力、排泄情况、消化能力、肠道长度、肠上皮细胞（IECs）的死亡情况以及肠道干细胞（ISCs）的增殖情况。同时，还检测了UC小鼠的体重、肠道长度、疾病活动指数、组织病理学特征、血清细胞因子水平和活性氧（ROS）水平。此外，通过生物信息学分析、转录组分析、qRT-PCR、免疫组化和Western blotting（WB）技术研究了QHBWF的作用机制。最后，利用UCPL-MS/MS技术和表型分析方法筛选了QHBWF中的关键生物活性成分。
结果
QHBWF显著提高了果蝇的存活率、运动能力和肠道功能，恢复了肠道形态，抑制了异常的肠道干细胞（ISC）增殖，并减少了肠上皮细胞（IECs）的凋亡。在小鼠实验中，QHBWF减轻了体重下降、结肠缩短和疾病活动指数（DAI）的升高，改善了组织病理学状况，并降低了IL-6、IL-1β和肠道ROS的水平。这些结果表明QHBWF能够缓解两种UC模型中的肠道损伤。从机制上看，QHBWF下调了TLR信号通路和Imd信号通路的mRNA表达，同时上调了UC小鼠肠道中线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）复合体的基因表达。此外，QHBWF还降低了TLR4、MyD88和NF-κB p65的蛋白水平，促进了NDUFB8、SDHB和ATP5A的蛋白表达。这些变化表明QHBWF抑制了TLR4/NF-κB信号通路并激活了OXPHOS功能。此外，山柰酚、大黄素、槲皮素、异绿原酸和绿原酸能够延长果蝇的存活时间，增加肠道长度，并促进肠道屏障的修复。
结论
QHBWF通过调节免疫系统和代谢作用发挥抗炎效果，主要作用于TLR4/NF-κB信号通路和线粒体氧化磷酸化途径。山柰酚、大黄素、槲皮素、异绿原酸和绿原酸是QHBWF中对UC具有抗炎作用的关键生物活性成分。本研究为QHBWF作为多靶点治疗UC的潜力提供了依据。
引言
溃疡性结肠炎（UC）是炎症性肠病（IBD）的重要类型，临床表现包括反复发作的腹痛、血便/黏液便以及排便习惯改变。世界卫生组织（WHO）已将UC列为现代难治性疾病之一（Kobayashi等人，2020年）。UC的发病机制涉及遗传易感性、环境因素、免疫失衡和肠道菌群紊乱等多种因素的相互作用（Li等人，2020年；Li等人，2023年；Duan等人，2023年）。虽然5-氨基水杨酸和皮质类固醇等传统疗法可以缓解UC症状，但这些药物通常具有副作用且患者耐受性较差（Wangchuk等人，2024年）。因此，迫切需要探索新的、更安全的治疗靶点。
UC的核心病理特征是免疫系统的双重失衡，其发病机制与先天免疫系统和适应性免疫系统的异常激活密切相关（Saez等人，2023年）。现有研究表明，TLR介导的免疫反应过度激活是驱动UC发展的关键机制。临床病理分析显示，UC患者肠道黏膜的上皮细胞和固有层细胞中TLR4的表达显著升高，其异常激活与UC的严重程度呈正相关（Zhao等人，2019年；Fernandes等人，2015年）。TLR4的激活会诱导炎症相关基因的转录并触发级联信号反应，进而导致UC病理变化和肠道上皮稳态紊乱（Liu等人，2022年）。此外，肠道上皮细胞作为物理和生化屏障，将肠道内容物与下层免疫系统分隔开。肠上皮细胞依赖线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）产生ATP（Guerbette等人，2024年）。炎症环境中释放的促炎介质会直接损害肠上皮细胞（IECs）的线粒体完整性，从而导致肠道屏障功能障碍（Ho等人，2022年）。因此，UC治疗的主要目标是促进肠道干细胞的自我更新和分化（Ma等人，2023年）。因此，TLR和OXPHOS可作为治疗UC的切入点。
鉴于治疗肠道疾病的诸多挑战，草药因其低毒性和多种活性成分而受到关注。芪黄碧文方（QHBWF）是一种传统中药，由经典方剂玉屏风散改良而成，其成分包括黄芪（Astragalus membranaceus）、白术（Atractylodes macrocephala）、党参（Adenophora tetraphylla）、连翘（Forsythia suspensa）、防风（Saposhnikovia divaricata）、芦苇（Phragmites australis）和生姜（Zingiber officinale），比例为15:15:15:10:9:9:6（植物名称于2025年3月12日通过“The World Flora Online”核实）。先前的研究表明，QHBWF具有自主更新和修复作用。例如，QHBWF可通过调节免疫功能预防急性肺炎（Su等人，2022年）。QHBWF的主要药用成分如黄芪和防风可通过抑制炎症细胞因子的释放、恢复肠道上皮屏障完整性和调节肠道微生物群组成来缓解结肠炎症状（Hou等人，2023年；Cheng等人，2023年；Erdenebileg等人，2023年）。然而，QHBWF及其生物活性成分对抗UC的具体机制仍需进一步研究。
果蝇（Drosophila melanogaster）因其高度保守的基因调控网络、微型化的研究系统、较少的伦理问题以及可扩展的筛选能力，成为药物初步筛选的理想模型（Xiu等人，2022年）。例如，黄芪可通过JNK通路和JAK-STAT信号通路抑制氧化应激，从而改善果蝇的肠道炎症（He等人，2022年）。小鼠具有发达的免疫系统且肠道菌群与人类相似，常用于评估中药的整体疗效（Dutta等人，2016年）。因此，结合这两种实验模型可以高效筛选新型治疗药物，并系统评估其疗效和机制。例如，大补汤（DBPD）可通过上调谷胱甘肽代谢和抑制JAK-STAT通路在果蝇和小鼠模型中缓解UC（He等人，2025年）。
本研究采用果蝇和小鼠双重模型系统评估了QHBWF治疗DSS诱导的UC的疗效及其作用机制，同时鉴定出QHBWF中对UC具有治疗作用的生物活性成分。这些结果为QHBWF的临床转化提供了重要的实验依据和理论支持。
实验药物
QHBWF由甘肃中医药大学附属医院提供。山柰酚（B21126）、大黄素（B20240）、槲皮素（B20527）、异绿原酸（B21547）、绿原酸（B20782）、芥酸（B25310）、伞形酮（B21854）、β-谷甾醇（B21972）、原儿茶酸（B21614）和橙皮苷（B20182）由中国上海源业生物科技有限公司提供。
硫酸葡聚糖钠（DSS）购自美国MP Biomedicals LLC公司。
QHBWF对成年果蝇中DSS和SDS引起的损伤具有保护作用
SDS可引发果蝇的全身性炎症（Yang等人，2022年）。为了研究QHBWF对果蝇炎症损伤的保护作用，测量了在SDS刺激下成年果蝇的存活率和运动能力。结果显示，5、15和45 mg/ml剂量的QHBWF显著延长了存活时间，且这种效果具有剂量依赖性（图1A和B）。随后使用DSS建立了UC果蝇模型。喂食DSS的成年果蝇存活率降低
讨论
UC是一种临床难治性的炎症性肠病，治疗选择有限（Peng等人，2023年）。本研究利用果蝇和小鼠的DSS诱导UC模型，探讨了QHBWF对肠道损伤的保护作用及其生物活性成分的作用机制。结果表明，QHBWF通过调节TLR/NF-κB信号通路和线粒体氧化磷酸化途径，保护了黏膜屏障的完整性，从而减轻了肠道损伤。
结论
本研究表明，QHBWF能够显著减轻果蝇和小鼠中DSS引起的整体状态和肠道损伤。其主要机制是通过抑制TLR4/NF-κB通路和改善线粒体功能来调节先天免疫和氧化磷酸化代谢，从而保护肠道完整性。这些结果提示QHBWF是治疗UC的潜在临床候选药物，为后续研究奠定了基础。
资助
本研究得到了甘肃省重大科技项目（编号22ZD1FA001）、甘肃省自然科学基金（编号25JRRA833）、甘肃省中医药研究中心发展项目（编号yzx-2024-zx18）以及敦煌医学重点实验室的支持（编号DHYX24-02）的资助。
作者贡献声明
王慧楠：撰写原始稿件、数据验证。修明辉：资源获取、实验研究。周世宏：撰写原始稿件、软件使用、数据管理。张永轩：撰写原始稿件、数据验证。傅金玉：方法学设计、数据分析。江晓琳：方法学设计、数据分析。赵冰：资源获取、实验研究。刘永奇：撰写审稿、编辑。张志明：撰写审稿、编辑、监督、资金申请。
未引用的参考文献
Ho和Theiss，2022年；Basit等人，2018年；Minarrieta等人，2023年；Zhang和Edgar，2022年；Zhao等人，2020年；Dutta和Sengupta，2016年；Fernandes等人，2016年作者贡献声明
王慧楠：撰写原始稿件、数据验证。修明辉：资源获取、实验研究。周世宏：撰写原始稿件、软件使用、数据管理。张永轩：撰写原始稿件、数据验证。傅金玉：方法学设计、数据分析。江晓琳：方法学设计、数据分析。赵冰：资源获取、实验研究。刘永奇：撰写审稿、编辑。张志明：撰写审稿、编辑、监督。利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
感谢甘肃中医药大学、甘肃省重大疾病分子医学与预防研究重点实验室以及敦煌医学与转化教育重点实验室对本研究的支持和帮助。
