基于调控肠道菌群探讨中药提取物对肠粘膜屏障作用的研究进展

张天涵1，沈洪2△

（1.南京中医药大学，江苏，南京210029；2.南京中医药大学附属医院，江苏，南京 210029）

摘  要：肠道菌群是定植于人体独立的微生态系统，在维持内外环境稳态中具有重要作用，肠道菌群的紊乱会导致多种疾病的发生。相关研究表明，肠道菌群作为一个完整的生态系统，其组成或代谢产物影响肠道黏膜屏障结构和功能的完整性。肠道微生物可与肠上皮细胞模式受体结合激活相应的信号转导通路，参与宿主免疫细胞及肠道上皮细胞的凋亡、增生等生理活动。肠黏膜是抵抗肠道内源性和外源性抗原感染的第一道防线，正常肠道黏膜屏障包括机械屏障、免疫屏障、生物屏障和化学屏障，无论哪一种屏障功能受损，肠粘膜通透性增加，病原菌通过损伤的肠粘膜侵入肠道，并进一步激活粘膜免疫系统，这一过程参与肠易激综合征、炎症性肠病、结直肠恶性肿瘤等疾病的发生、发展过程。研究发现中药提取物具有促进肠上皮细胞增殖分化、抑制凋亡、调节免疫、调节肠道微生态等多种生物学作用。本文将从肠黏膜机械屏障、免疫屏障、微生物屏障及化学屏障4个角度，阐明中药提取物通过调控肠道菌群改善肠黏膜屏障的作用，对中药调控肠道菌群治疗肠黏膜屏障功能紊乱相关疾病的研究提供一定线索。

关键词：肠道菌群；肠粘膜屏障；中药提取物；研究进展

Research progress of Chinese herbal medicine extracts on intestinal mucosal barrier based on regulation of intestinal flora

ZHANG Hianhan1，SHEN Hong2

（1.Nanjing University of Chinese Medicine，Nanjing 210029，China；2.The affiliated Hospital of Nanjing University of TCM，Nanjing 210029，China）

Abstract：intestinal microflora is an independent microecosystem，It plays an important role in maintaining the homeostasis of internal and external environment.The disorder of intestinal flora can lead to many diseases.Related research shows that,Intestinal flora as a complete ecosystem,It’s composition or metabolites affect the integrity of intestinal mucosal barrier structure and function.Intestinal microbes can bind to intestinal epithelial cell pattern receptors and activate corresponding signal transduction pathways.Participate in physiological activities such as apoptosis and proliferation of immune cells and intestinal epithelial cells.Intestinal mucosa is the first line of defense against infection of endogenous and exogenous antigens in the intestine.Normal intestinal mucosal barrier includes mechanical barrier,immune barrier,biological barrier and chemical barrier.No matter which barrier function is impaired,Increased intestinal permeability,The pathogenic bacteria invaded the intestine through injured intestinal mucosa,and activate mucosal immune system,This process participates in the development of irritable bowel syndrome、inflammatory bowel disease、intestinal malignant tumor.Research shows Chinese herbal extracts promote proliferation and differentiation of intestinal epithelial cells,modulating immune,regulating intestinall microecology.This article will be from four angles of mechanical barrier,immune barrier,biological barrier and chemical barrier to clarify the effect of Chinese herbal extracts on intestinal mucosal barrier through regulating intestinal flora.It will provide clues for the research of Chinese medicine reglating intestinal flora in the treatment of intestinal mucosal barrier dysfunction related diseases.

Key Words：Intestinal microflora;Intestinal mucosal barrier;Chinese herbal medicine extracts;Reasearch progress

正常肠黏膜屏障包括机械屏障、免疫屏障、生物屏障和化学屏障。肠道内大量微生物通过各种途径，参与维持肠道粘膜正常屏障功能，其作用机制涉及多种以NF-κB为核心的、TLRs与Nod受体介导的、多种细胞因子参与的信号通路。因此研究肠道菌群对肠道屏障的调节作用有助于了解维持肠道屏障的分子机制，从而为肠道屏障功能障碍疾病的治疗提供指导。本文从肠道菌群的角度分析，对中药单体活性成分改善肠粘膜屏障的研究进展进行综述，为肠粘膜功能障碍疾病的治疗提供新的途径和思路。

1．肠道菌群与肠粘膜屏障的关系

1.1肠道菌群对肠粘膜机械屏障的作用

肠上皮细胞表面粘液层是肠粘膜机械屏障的第一道防线，黏蛋白2（MUC2）是结肠粘液屏障主要成分，研究发现利用肠道细菌的代谢产物丁酸干预人肠道杯状细胞后可上调黏 液素MUC2的表达与分泌［1］。肠粘膜上皮间的紧密连接（TJ）环绕于黏膜上皮细胞顶侧，它是构成肠上皮机械屏障的重要结构基础，是决定肠上皮细胞间通透性的重要因素［2］。肠道菌群可通过刺激Toll样受体（TLRs）诱导肠上皮细胞增殖，加固肠黏膜上皮 TJ，减少病原菌对肠黏膜的损害，维护肠屏障功能［3］。咬合蛋白（Occludin）、紧密连接蛋白（Claudin）、连接粘附因子JAM、胞浆黏附蛋白 ZO-1等是紧密连接的重要组成部分。紧密连接蛋白的表达受到多种细胞因子与信号通路的调控。肠道细菌对于紧密连接蛋白的调节作用以及细胞旁途径侵入肠道黏膜也主要是通过炎症细胞因子实现的。目前发现[4]接受肠道菌群调节的细胞因子包括IL-6、TNF-α、IL-1β、IL-17、IL-22、IFN-γ等。有研究表明[5]布拉酵母菌可通过上调NAFLD小鼠Occludin蛋白表达及下调TNF-α表达，改善肠粘膜机械屏障，减轻肠源性内毒素血症，改善肠道炎症。

1.2肠道菌群对肠粘膜生物屏障的作用

生物屏障是可以对抗外来菌株、有定植力的肠内正常寄生菌群及其分泌物。共生菌群主要通过以下途径发挥生物屏障作用：抢占定植位点、营养竞争、产生有机酸及短链脂肪酸降低肠腔 pH 值、产生细菌素、诱导适度的炎症反应［6］。双歧杆菌及乳酸杆菌都能在肠粘膜表面形成生物膜，乳酸杆菌形成的生物膜具有抗菌和调节肠道免疫的作用。双歧杆菌和乳酸杆菌还能通过促进 Caco2 细胞中黏蛋白的表达并抑制 IL-1β诱导的 NF-κB 的表达来维持肠道的正常渗透压［7］。双歧杆菌还能通过协调肠道菌群组起到抑癌和抗肿瘤作用［8］。肠道细菌的代谢产物丁酸和短链脂肪酸（SCFAs）可以保护结肠上皮细胞的完整性。SCFAs 也可通过调控 TLRs 表达、激活炎症小体产生大量保护性细胞因子，维持肠上皮细胞完整性、细胞自我修复［9］。

1.3肠道菌群对肠粘膜免疫屏障的作用

肠粘膜免疫系统可分为三道防线，一道防线主要是肠上皮细胞分泌的抗菌肽；第二道防线主要由B淋巴细胞分泌的免疫球蛋白A(immunoglobulin A, IgA)组成，可防止细菌易位；第三道防线主要是相关的免疫细胞，例如树突细胞、B淋巴细胞、T淋巴细胞等 [10]。肠黏膜先天性免疫细胞(如巨噬细胞、树突细胞等)和一些非免疫细胞(如肠上皮细胞等)可表达模式识别受体(PRR)，可与病原微生物表面的病原体相关分子模式(PAMP)相结合，从而具有识别肠道微生物抗原的能力。PRR主要包括跨膜受体如Toll样受体(TLR)和胞内受体如NOD样受体(NLR)。肠道菌群可通过刺激PRR 信号转导激活 NF-κB，引起促炎介质表达，从而有效应对病原菌侵袭。此外，PRR可促进抗原呈递细胞成熟，激活 T 细胞。由此，肠道菌群促进T细胞生长、分化。Th17 细胞作为 CD4+T 细胞的一个亚群，通过分泌细胞因子白细胞介素(IL)-17A、IL-17F、IL-22，在肠道防御以及免疫性疾病中发挥重要作用。IgA 主要由 GALT 和固有层中的 B 细胞产生，通过与肠上皮细胞产生的分泌片段结合，形成分泌型 IgA(sIgA) 。sIgA可与肠道菌群以及可溶性抗原结合，有利于肠道屏障功能。O＇Mahony 等［11］研究表明益生菌可以通过影响调节性T细胞抑制NF－κB因子，保护机体免受过度的炎症反应的损伤。相关研究[12]还发现双歧杆菌breve(BbC50sn)的分泌物可分别激活 MAPK、GSK3、PI3K 等路径，从而通过调节树突细胞DCs 的功能来调节免疫功能。B淋巴细胞活化后可产生调节性B细胞(Breg)，肠道菌群的多样性可促进Breg发育。研究表明，肠道菌群定殖可能有助于激活具有抑制炎症发生的Breg增殖，从而发挥抗炎作用。

1.4肠道微生态对肠粘膜化学屏障的作用

肠黏膜化学屏障由胃肠道分泌的胃酸、胆汁、各种消化酶、溶菌酶、黏多糖、糖蛋白和糖脂等化学物质构成，覆盖于肠粘膜表面，改变致病菌或条件致病菌的进攻位点，阻止对肠粘膜的损伤[13]。肠道菌群可以刺激肠黏膜细胞分泌产生糖蛋白、糖脂分泌物，阻止致病菌攻击肠道上皮细胞和免疫细胞，稳定肠黏膜化学屏障。胆汁酸是该屏障最重要组成部分，可协助肠黏膜抑制肠道细菌的过度生长和移位，共同维持机体的肠道微生态平衡。研究证实，肠道菌群可影响胆汁酸代谢，进而影响G蛋白耦联胆汁酸受体TGR5、胆汁酸受体FXR(farsenoidX) 及下游基因，从而影响肠粘膜化学屏障的作用 [14]。有研究表明[15]胆汁酸可作为信号分子调节自身生物合成，并参与免疫反应、细胞增殖、凋亡和分化。并激活胆汁酸膜受体TGR5抑制细胞凋亡、促进细胞增殖的作用。

2.中药提取物基于肠道菌群对肠粘膜屏障的保护作用

2.1中药提取物通过调控肠道菌群对肠粘膜机械屏障的作用

中药提取物可以通过调节肠道菌群来维持肠黏膜组织的完整性、降低过高的肠黏膜通透性来实现对肠黏膜机械屏障的保护。顾俊飞[16]在研究丹参茎叶总酚酸对糖尿病肠道损伤的保护作用机制中发现丹参茎叶的醇提物总酚酸能够有效改善糖尿病小鼠回肠和结肠的病理形态，并上调小鼠回、结肠中ZO-1和Occludin蛋白表达，提高TJP (ZO-1,Occludin,claudin-5) mRNA表达，给药后测定PI3K、NF-κB p65蛋白表达、p-IKKα/IKKα和p-Akt/Akt比值显著提高，IKKα和Akt磷酸化水平显著提高。通路下游蛋白TNF-α、IL-1β和IL-6及mRNA表达显著降低，表明丹参茎叶总酚酸组分能通过抑制PI3K/Akt/NF-κB p65信号通路改善肠粘膜机械屏障，降低小鼠肠道内炎症反应。进一步测定肠道菌群，与模型组小鼠比较显著提高肠道中粘液性细菌Mucispirillum schaedleri和丁酸弧菌Butyricimonas virsa的相对丰度；减少变形杆菌Proteus hauseri和罗氏杆菌Helicobacter winghaensis相对丰度，厚壁菌门与拟杆菌门菌群丰度的比值下降，柔膜菌门丰度提高。表明丹参茎叶醇提物对T1DM小鼠紊乱的肠道菌有调节作用。由此猜测丹参茎叶总酚酸可通过调控肠道菌群的多样性及丰度调控相关细胞因子及信号通路的表达改善肠粘膜紧密连接的表达，从而改善机械屏障作用。姚亚维[17]发现白藜芦醇（Les）通过干预非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）小鼠肠道菌群的变化改善肠道屏障功能。NAFLD模型小鼠肠粘膜上皮紧密连接Occludin蛋白表达减少，机械屏障受损，小肠绒毛变短、稀疏，肠道菌群失调，肠道通透性增加，可能是肠源性内毒素血症加重及促进细菌移位发生和发展的重要原因。MG+Res组肠粘膜结构及绒毛排列较MG+CMC组改善，MG+Res组小鼠肠道TNF-α mRNA与蛋白表达显著降低，Occludin蛋白表达增加，降低ALT、AST、TG,、TC和内毒素水平；较MG+CMC组拟杆菌(Bacteroidetes)增多，厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和变形菌门(Proteobacteria)较少，证明Res可能通过调节肠道菌群、增加Occludin蛋白表达，抑制TNF-a等炎症反应，改善肠茹膜屏障功能，通过肠肝轴在NAFLD中发挥治疗作用。刘思颖[18]通过检测小鼠肠道菌群与结肠zo-1及Occludin mRNA表达、血清IL-6, TNF-α、内毒素水平，探讨黄芩苷通过调节肠道菌群发挥对高脂血症小鼠代谢性炎症治疗作用。研究发现黄芩苷能降低肠道革兰氏阴性菌与阳性菌之比，能降低血清炎症因子IL-6, TNF-α以及内毒素的水平，减少内毒素入血以及炎性因子的分泌，从而减轻代谢性炎症。

2.2中药提取物通过调控肠道菌群对肠粘膜生物屏障的作用

中药可通过调节肠道菌群来维持肠黏膜微生物屏障。双歧杆菌及乳酸杆菌都能在肠粘膜表面形成生物膜，及其代谢产物丁酸、短链脂肪酸共同保护结肠上皮细胞完整性。张秋生[19]通过检测16SrRNA、SCFAs以及炎症因子脂多糖结合蛋白(LBP)、单核细胞趋化(诱导)蛋白-1(MCP-1)、相关通路中的关键靶基因(GPR43、TLR-4)蛋白表达，探讨山茱萸不同组分对T2DM小鼠肠道菌群的调节作用。研究发现山茱萸提取物皂苷类和环烯醚萜苷类可增加T2DM小鼠肠道中短链脂肪酸(SCFAs)含量、减少格兰氏阴性菌数量及改变厚壁菌和拟杆菌的比值；并上调脂肪组织中GPR43蛋白表达量,下调肌肉组织中TLR-4蛋白表达量。综上所述，山茱萸提取物皂苷类和环烯醚萜苷类可使产短链脂肪酸的细菌增加，SCFAs与GPR43/GPR41结合，进而保护结肠上皮细胞完整性，同时，格兰氏阴性菌的减少降低了LBP与TLRs(TLR4)的结合，进而减弱免疫应答。路文梅[20]在蓝莓及其活性物质对肠道菌群失衡及肠癌作用的探讨中发现予花青素后肠道双歧杆菌、优杆菌、韦荣球菌基本恢复正常，对HT29，Caco2细胞有明显抑制作用，由此猜测，蓝莓花青素可以通过增加小鼠肠道有益菌群，抑制大肠癌HT29和Caco2细胞黏蛋白表达维持肠道的正常渗透压，对结肠癌起一定的抑制作用。

2.3中药提取物通过调控肠道菌群对肠粘膜免疫屏障的作用

中药进入机体后与肠道内的菌群产生相互作用，通过影响肠粘膜免疫细胞的增殖和分化，从而实现对肠粘膜免疫系统发育及功能的调控。廖吕燕[21] 通过检测肠道微生物菌群、肠黏液分泌型免疫球蛋白A(secretory immunoglobulin A,SIgA)含量，观察肠道组织黏膜形态和相关细胞数量的变化，并检测血清免疫指标(血清免疫球蛋白、补体、血清溶菌酶等)，重点研究了“芪苓”制剂多糖对CY所致的免疫损伤小鼠肠道黏膜免疫及其免疫调节作用的影响。研究发现“芪苓”制剂多糖组双歧杆菌、乳酸菌数量均显著增加，而大肠杆菌、肠球菌数量均显著降低。多糖组小鼠肠黏液SIgA水平显著提高，与CY模型组比较，“芪苓”制剂多糖组小鼠肠绒毛长度增加，V/C比值变大，上皮内淋巴细胞和杯状细胞数量增加，表明该多糖能拮抗环磷酰胺对小鼠肠黏膜的免疫损害作用，增强肠道黏膜免疫屏障。且血清免疫球蛋白、补体、蛋白含量、溶菌酶含量及其免疫器官指数显著升高。提示“芪苓”制剂多糖增强小鼠肠黏膜免疫屏障和全身免疫调节作用与调节肠道菌群相关，其机理有待进一步研究。孙豪[22]将不同浓度未发酵玉屏风多糖(UYP)和少孢根霉菌SH发酵的玉屏风多糖合生元(FYP)的单糖与LPS诱导的小鼠免疫细胞孵育后，显著抑制经LPS诱导的炎性细胞因子、TLR4、NF-κB和iNOS的表达；FYP较UYP显著降低巨噬细胞TLR4、NF-κB和胸腺淋巴细胞TLR4的表达，表明UYP和FYP具有体外免疫活性，獭兔体内试验表明，UYP和FYP组能提高血清中IL-2、IL-4、IL-12、TNF-α和IFN-γ等细胞因子的蛋白浓度，上调空回肠TLR2，TLR4表达，提高空肠和回肠总菌、拟杆菌门、厚壁菌门、普雷沃氏菌属、丁酸弧菌和梭菌类型Ⅳ、XIVa和空肠中乳酸菌属的丰度，降低空肠和回肠肠球菌属和回肠中链球菌属的丰度。进一步证明其改善其空肠和回肠菌群结构及肠粘膜免疫屏障功能。

2.4中药提取物通过调控肠道菌群对肠粘膜化学屏障的作用

中药提取物可以通过调节肠道菌群改变胆汁酸代谢维护肠粘膜化学屏障作用，赵婧[23]将丹参水提物丹参乙酸镁作用于抗生素扰乱肠道菌群的DBA/2J小鼠模型，能够增加小鼠肠道菌群的多样性，有类似益生元的功效，可能通过调节个别肠道菌群改变胆汁酸的代谢情况。

3.小结

目前越来越多的研究发现中药提取物可通过调控肠道菌群及其代谢产物参与肠粘膜各信号通路、细胞因子的表达及免疫细胞的分化过程来促进肠上皮细胞增殖分化、调节肠道免疫功能，维护肠黏膜各屏障功能。肠道微生态与肠黏膜屏障关系密切，但鉴于目前中药提取物对肠道菌群的作用机制尚未完全明确。另一方面，肠道菌群复杂多样，对肠道菌群与肠黏膜屏障之间的相互作用及相关机制的研究仍处于初步认识阶段。另外，其相关研究现主要集中在细胞及动物模型阶段。可以肯定的是，中药对肠道菌群与肠黏膜屏障间的临床作用及相关机制是非常有发展前景的领域，但仍有很多问题需要解决，相信随着人们对肠道菌群更深入的研究，会为中药调控肠道菌群治疗肠黏膜屏障功能紊乱相关疾病的研究提供一定线索。

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