《Journal of Ethnopharmacology》：Revealing the enhancing mechanism and material basis of bile-processed Coptidis Rhizoma in anti-anxiety from perspective of cross organ regulation
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陈龙|袁淑苗|王瑞峰|陈琳|张炳贤|张振凯|赵彦芳|冯卫生|郑晓科|李凯|周宁河南中医药大学药学院，中国郑州450046摘要民族药理学相关性黄连根（CR）是一种典型的寒性草药，具有潜在的抗焦虑作用。胆汁性质寒冷，也可能干扰中枢神经系统。经过胆汁处理的黄连根（BCR）表现出协同增强
陈龙|袁淑苗|王瑞峰|陈琳|张炳贤|张振凯|赵彦芳|冯卫生|郑晓科|李凯|周宁
河南中医药大学药学院，中国郑州450046
摘要
民族药理学相关性
黄连根（CR）是一种典型的寒性草药，具有潜在的抗焦虑作用。胆汁性质寒冷，也可能干扰中枢神经系统。经过胆汁处理的黄连根（BCR）表现出协同增强的抗焦虑效果。然而，这种协同作用的机制和物质基础尚不清楚。
研究目的
从跨器官调节的角度，揭示BCR增强抗焦虑作用的机制和物质基础。
方法
建立了一种具有虚热综合征的焦虑大鼠模型，系统评估BCR在焦虑行为、肝脏代谢和组织病理学方面的增强抗焦虑效果。随后，对大脑、肝脏和血清进行了肠道微生物组测序和非靶向代谢组学分析，以探讨BCR和CR调节肠道-肝脏-大脑轴的机制。通过体内和体外分子生物学实验进一步阐明BCR和CR差异效果的机制。最后，进行了超分子自组装模拟和目标器官中的组织分布分析，以预测BCR增强效果的物质基础。
结果
在焦虑大鼠模型中，BCR在改善焦虑行为和肝脏代谢以及减轻脑损伤方面优于CR。肠道微生物组和代谢组学分析结果表明，BCR在重塑肠道微生物群组成和纠正大脑、肝脏和血清中的代谢紊乱方面优于CR。从机制上讲，多组学分析显示，BCR和CR（尤其是BCR）可以阻断结肠中的TLR4/NF-κB通路，减轻肝脏炎症，改善肠道黏膜和血脑屏障的完整性，并抑制大脑中的NLRP3/Caspase-1/IL-1β通路，从而阻断炎症沿肠道-肝脏-大脑轴的传递，发挥抗焦虑作用。BCR和CR（特别是BCR）可以抑制氨诱导的MAPK/NF-κB/iNOS通路的过度激活以及大脑中谷氨酰胺合成酶的过度表达，从而维持星形胶质细胞的正常形态和谷氨酸摄取功能（GLAST和GLT-1活性），减轻由谷氨酸兴奋毒性（GluN2B）引起的神经元凋亡，最终阻断神经毒性沿肠道-肝脏-大脑轴的传递，缓解焦虑。在BCR煎煮过程中形成的生物碱-胆汁酸超分子使更多的生物碱和胆汁酸分布在大脑和肝脏中，为BCR的增强效果提供了物质支持。
结论
BCR在阻断炎症和神经毒性物质沿肠道-肝脏-大脑轴的传递方面优于CR，因此在缓解焦虑大鼠模型的神经炎症和改善神经元存活方面具有更强的效果。生物碱-胆汁酸超分子可能提供了物质基础。本研究充分考虑了中医通过多种途径发挥治疗作用的特点，为加工机制的研究提供了新的途径。
引言
焦虑是全球最常见的精神障碍之一，也是导致残疾的第六大原因。然而，这种障碍的发病机制仍不清楚。下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴功能障碍（Anand等人，2022年）、神经递质失衡（Lama等人，2022年）、脑部炎症和肠道微生物群失调（Needham等人，2022年）都与焦虑密切相关。目前，苯二氮卓类抗焦虑药、5-羟色胺1A受体部分激动剂和抗抑郁药是临床上最常用的抗焦虑药物。然而，长期使用这些药物往往会导致认知下降或戒断症状（Dyer等人，2020年）。因此，探索安全有效的辅助或替代治疗焦虑的药物迫在眉睫。
近年来，中医在焦虑治疗中的应用越来越受到认可。在中医理论中，慢性应激和肝脏的虚热是导致焦虑障碍的关键因素。因此，清热解毒的草药通常是治疗焦虑的首选。黄连根（CR）是Coptis chinensis Franch.的干燥根茎，是一种典型的寒性草药，广泛用于清热、解毒、抗炎和镇静（Qi等人，2022年）。为了增强清热和中枢作用，通常用寒性辅料（尤其是胆汁）处理黄连根。胆汁是一种寒性物质，可以干扰中枢神经系统的功能。在初步研究中，我们发现经过胆汁处理的黄连根（BCR）可以增强黄连根的抗焦虑效果（Chen等人，2024年）。然而，这种增强的机制和物质基础尚不清楚。
中枢神经系统和外周代谢器官始终处于相互作用状态。肠道微生物群可以通过肠道-大脑轴与大脑的情绪和认知中心进行双向交流，在焦虑障碍和抑郁症中起着关键作用（Nikolova等人，2021年）。肠道微生物群产生的许多代谢物，如短链脂肪酸（SCFAs）（Hu等人，2021年）、脂多糖（LPS）（Zhou等人，2019年）和外毒素（Kim等人，2018年）作为信使，在肠道和大脑之间传递信息，并直接或间接影响脑细胞的生理功能（Pokusaeva等人，2017年）。慢性肝病与神经系统症状有关。例如，非酒精性脂肪肝病会增加焦虑和抑郁的风险（Labenz等人，2020年；Shea等人，2024年），而类似焦虑的状态可能通过EGFR/PI3K/AKT/NF-κB通路引起肝脏损伤。肝脏和中枢神经系统之间的相互作用称为肝脏-大脑轴，肝细胞因子和内源性代谢物通常是这一轴中的重要信使（Yang等人，2024年）。此外，肠道微生物群通过产生多种代谢酶参与物质代谢，并通过分解不易吸收的多糖和其他物质为身体提供能量，从而连接肠道-肝脏轴。因此，肠道-肝脏-大脑轴之间的特定回路起着关键作用（Jing等人，2023年）。
巧合的是，CR和BCR显著影响肠道微生物群组成（Wang等人，2023年）、肝脏代谢（J. Li等人，2024年）和中枢神经系统功能（Moon等人，2017年）。因此，在本研究中，我们结合了能够分析肠道微生物群组成和功能的微生物组测序技术，以及能够全面表征身体代谢变化的多器官（肝脏、大脑和血清）代谢组学技术，从跨器官调节的角度阐明BCR增强抗焦虑作用的机制。基于微生物组和代谢组学的研究结果，我们进行了RT-qPCR、Western blotting和免疫荧光染色实验，以验证相关预测，并补充肠道-肝脏-大脑轴信号传递的关键环节。最后，对生物碱-胆汁酸超分子结构和活性成分在靶组织中的积累进行了表征，以更深入和具体地理解BCR增强抗焦虑作用的机制。
章节片段
材料、化学品、试剂
CR（220312，安徽徐松中药有限公司）。党参根（231101，安徽桃源堂医药有限公司）。黄芪根（230302，山西太行中药有限公司）。所有草药材料均由陈翠青教授和董成明（河南中医药大学，郑州）鉴定，所有凭证标本保存在河南中医药大学。牛胆汁从当地农贸市场购买。
h-BCR组在改善焦虑行为、肝脏代谢和脑损伤方面优于CR组
OFT和EPM测试在第21天进行。EPM测试中的OE%和OT%值以及OFT测试中的DCF%和TCF%值用于评估大鼠的焦虑行为。模型组的OE%、OT%、DCF%和TCF%值显著低于对照组，表明模型大鼠失去了探索和自主能力，表现出焦虑行为（图1C–E）。这些值在m-BCR、h-BCR和CR组中显著增加
焦虑模型的建立及BCR的优越抗焦虑效果
慢性应激引起的焦虑是全球最常见的精神障碍之一（Bandelow和Michaelis，2015年）。大约33.7%的世界人口在其一生中经历过焦虑，因此需要寻找有效的策略来预防或缓解这种障碍。在本研究中，采用了一种结合党参根和黄芪根灌胃的复合建模方法来模拟虚热引起的焦虑障碍
结论
从跨器官调节的角度阐明了BCR相对于CR增强抗焦虑效果的机制和物质基础。基于微生物组分析、代谢组学、体外和体内验证实验以及物质基础的评估，我们得出结论，BCR在重塑肠道微生物结构、调节血清、大脑和肝脏的代谢紊乱以及修复次级屏障方面优于CR
CRediT作者贡献声明
赵彦芳：可视化。冯卫生：写作——审稿与编辑。张振凯：方法学。袁淑苗：验证。张炳贤：可视化。王瑞峰：方法学。陈琳：验证。周宁：写作——审稿与编辑，项目管理。陈龙：写作——初稿，可视化，验证，调查。郑晓科：写作——审稿与编辑。李凯：项目管理
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（82474082，82474099）、河南省高等学校科技创新人才计划（24HASTIT071）和国家重点研发计划（2019YFC1708802）的支持。
