广州中医药大学新进展:黄连干姜汤如何利用蛋白质组学修复肠道屏障,缓解溃疡性结肠炎

时间:2024-11-25 19:00:52   热度:37.1℃   作者:网络

溃疡性结肠炎(UC)是一种慢性且特发性的炎症性肠病,临床表现主要为腹痛、腹泻以及血便等症状。其发病机制相当复杂,涉及多种因素,包括年龄、遗传差异、生活压力、饮食习惯以及肠道微生物群的失衡等。随着生活模式和心理压力的急剧变化,UC在发达国家和发展中国家的发病率均呈上升趋势,给家庭和社会带来了巨大的经济和医疗负担。因此,寻找更为安全有效的治疗方法显得尤为迫切。目前,中药因其显著的疗效和较低的毒性,已经引起了研究人员的广泛关注,其中一些中药已被证实对UC具有良好的治疗效果。

黄连干姜汤(HGD)最早见诸于《备急千金要方》,其配方由黄连、干姜、人参、甘草等中药材构成。该方具有收敛止泻、清热除湿、温胃健脾、化湿止呕以及调和诸药的功效。古籍文献指出,HGD对于腹痛、腹泻以及粘液脓血便等症状具有疗效。在先前的研究中,已经确立了HGD在治疗UC中的应用方法。

近日,一篇名为“Huanglian Ganjiang decoction alleviates ulcerative colitis by restoring gut barrier via APOC1-JNK/P38 MAPK signal pathway based on proteomic analysis”的文章探究了HGD对结肠炎的治疗作用。

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图1 论文首页

HGD减轻了DSS引起的小鼠结肠炎 

研究利用DSS成功造就UC小鼠模型(图2A),经HGD治疗七天后,UC小鼠体重下降、腹泻、便血、结肠长度缩短、脾脏肿大及胸腺萎缩等症状有所缓解,尤其是中剂量(HGD-M)和高剂量(HGD-H)组的治疗效果与美沙拉嗪相当。HGD-M、HGD-H以及美沙拉嗪均显著减轻了体重下降、降低了疾病活动指数(DAI)评分、延长了结肠长度、减少了脾脏指数(P<0.01,P=0.001)并增加了胸腺指数(P<0.0001)(图2B–F)。ELISA检测结果显示,与对照组相比,模型组小鼠的IL-6和IL-1β水平显著升高(图2I–J),与IL-6和IL-1β的mRNA水平变化相似(图2G–H)。HGD-M和HGD-H显著降低了IL-6(P<0.05)和IL-1β(P<0.05)的mRNA水平以及IL-6(P<0.01,P<0.05)和IL-2β(P<0.01)的蛋白水平。

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图2 HGD缓解DSS诱导的小鼠结肠炎

HGD改善了结肠组织结构,修复了结肠黏膜组织

HE染色结果显示,模型组的结肠上皮细胞及肠腺排列呈现紊乱状态,隐窝形态亦发生显著变化。大量炎症细胞浸润于结肠黏膜及其下层组织,同时结肠肌层出现水肿现象。HGD治疗后,上述病理变化有所缓解,尤其在HGD-M、HGD-H组以及美沙拉嗪组中,缓解效果更为显著(图3A–B)。此外,HGD还显示出剂量依赖性地改善结肠组织病理变化的效应。AB-PAS和PAS染色分析表明,与对照组相比,模型组结肠杯状细胞数量及糖蛋白含量均有所下降,而HGD治疗组与美沙拉嗪组则显示出恢复正常水平的趋势(图3C–F)。

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图3 HGD改善结肠组织结构,修复结肠黏膜组织

HGD恢复结肠炎小鼠的紧密连接蛋白和肠道屏障的完整性

紧密连接蛋白ZO-1、Occludin、Claudin-1的信使RNA在模型组中表现出下调现象,而在中剂量和高剂量的HGD处理组中则观察到上调趋势(图4E–G)。免疫荧光技术结果显示,与对照组相比,模型组中紧密连接蛋白Occludin和Claudin-1的表达显著减少,而HGD-M、HGD-H处理组则显著提升了Occludin和Claudin-1的表达(图4A–D)。蛋白质印迹分析结果亦呈现出相似的模式(图4H–J)。这些结果共同表明,HGD能够保持紧密连接结构,降低肠道的通透性,从而增强肠道屏障的功能

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图4 HGD恢复了结肠炎小鼠的紧密连接蛋白和肠道屏障的完整性

HGD治疗结肠炎的网络药理学分析

该研究通过TCMSP数据库筛选出155个受UPLC/MS-MS鉴定化合物影响的潜在靶点,并在Genecards数据库获取了4800个UC相关疾病靶点。Venn图分析显示了101个HGD与UC共有的靶点(图5A),Cytoscape软件构建了HGD成分、HGD靶点与UC靶点之间的相互作用网络(图5B)。GO分析揭示了HGD通过影响若干生物学过程、细胞组分及分子功能对UC发挥治疗作用(图5D)。其中,排名前三的生物学过程包括脂多糖介导的信号传导、miRNA转录的正向调控以及上皮细胞凋亡过程的调控,这暗示肠上皮屏障的改变可能是HGD影响UC的关键机制。KEGG分析显示,该机制可能与丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路及紧密连接相关(图5C),基于共同分子靶点的数量及P值分析。先前研究指出,p38 MAPK信号通路能够下调紧密连接蛋白Occludin和Claudin-1的表达。因此,研究从屏障修复和MAPK信号通路的角度探讨了HGD抗结肠炎活性的潜在机制

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图5 HGD治疗结肠炎的网络药理学分析

APOC1是HGD对结肠炎小鼠的潜在调控靶点

蛋白质组学分析显示(DEPs),这些蛋白质在模型组中表达上调,而在HGD处理组中则下调,反之亦然。基于TMT的蛋白质组学分析揭示,290个DEPs在模型组中显著升高,而在HGD处理后显著降低。另外,26个DEPs在模型组中显著降低,而在HGD处理组中则明显逆转(图6A)。生物信息学富集分析显示,这些DEP主要富集于葡聚糖代谢过程、能量储备代谢过程等多种生物过程中,以及IL-17信号通路、中性粒细胞胞外陷阱形成和糖酵解/糖异生等多种信号通路中(图6B-C)。特别地,APOC1在模型组中显著上调,而在HGD组中显著下调(图6D–E)。据文献报道,APOC1与MAPK信号通路及肠道炎症反应密切相关。因此,APOC1被确定为HGD改善结肠炎小鼠的潜在靶点

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图6 APOC1是HGD调控结肠炎小鼠的潜在靶点

HGD通过抑制APOC1-JNK/ P38MAPK信号通路恢复肠道屏障

结合网络药理学与蛋白质组学的研究成果,可以推断HGD通过调节APOC1-JNK/P38MAPK信号通路,进而改善肠道屏障功能并减轻结肠炎症状。为此,研究采用蛋白质印迹技术检测了APOC1及其相关下游分子在MAPK信号通路中的表达水平。结果显示,与对照组相比,模型组中p-p38-MAPK、p-JNK以及APOC1的表达显著上升,而Occludin和Claudin-1的表达则有所下降。经过HGD治疗后,P-P38-MAPK、P-JNK和APOC1的表达水平显著降低,同时Occludin和Claudin-1的表达水平则有所回升(图7A–F)。这些数据表明,HGD能够抑制APOC1及下游MAPK信号通路的活性,从而增强紧密连接蛋白的表达,恢复肠道屏障功能。由此可见,HGD可能通过抑制APOC1-JNK/P38MAPK信号通路来促进肠道屏障的修复

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图7 HGD通过抑制的APOC1/P38MAPK信号通路恢复肠道屏障

结论

综上所述,HGD能够缓解由DSS引发的结肠炎相关症状,并在中等剂量和高剂量水平下恢复肠道屏障的稳定性,且其潜在的作用机制可能涉及对APOC1-JNK/P38MAPK信号通路的抑制

参考文献:

He YX, Li YY, Wu YQ, Ren LZ, Wang Y, Wang YM, Yu Y. Huanglian Ganjiang decoction alleviates ulcerative colitis by restoring gut barrier via APOC1-JNK/P38 MAPK signal pathway based on proteomic analysis. J Ethnopharmacol. 2024 Jan 10;318(Pt B):116994. doi: 10.1016/j.jep.2023.116994

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