基于特征性肠道菌种及其功能基因和活性代谢产物探究小檗碱降血脂功效的肠道机制

基本信息
批准号:81673663
项目类别:面上项目
资助金额:57.00
负责人:吴崇明
学科分类:
依托单位:中国医学科学院药用植物研究所
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈然,王帅,李朋飞,李欣,周岳
关键词:
降血脂代谢组学肠道菌群元基因组小檗碱
结项摘要

Elucidating the in vivo mechanism of natural products with poor oral bioavailability is very important for the R&D of new drugs. Berebeine (BBR) is potent in decreasing blood lipids but its precise mechanism is still not clear due to the extremely low oral bioavailability. Previous studies showed that BBR can regulate gut microbiota. However, whether this regulation is a main cause for BBR’s antihyperlipidemic effect is still not clarified. Recently, we proved the key role of gut micribiota in BBR-mediated lipid-lowering actions via changing administration route, pseudo-sterile animal model and fecal bacteria transplantation, and found that butyrate generating bacteria were closely related to BBR’s antihyperlipidemic effect. To deeply exploring the molecular mechanism of BBR-induced lipid-lowering effect, this project will take advantage of multiple approaches including metagenomics, metabonomics, functional genomics and molecular pharmacology, aiming to identify the specific gut bacterial species which are tightly related to BBR’s antihyperlipidemic action, explore their functional genes, figure out the potential metabolic pathway which is significantly regulated by BBR, and find the active bacterial metabolites. This work will clarify the gut mechanism of BBR-induced antihyperlipidemic effect via establish a systemic regulation network comprised of BBR – specific bacterial species – functional genes and metabolic pathway – active metabolites – lipid-lowering effect. Our work will also provide a new means to explore the in vivo mechanism of other herbal products with low oral bioavailabilities.

阐明药效显著但口服生物利用度差的天然产物的体内作用机制具有重要意义。小檗碱(BBR)降脂功效显著,但由于口服生物利用度差,其体内作用机制尚不清楚。虽已发现BBR可显著调节肠道菌群,但这种调节是否是其发挥降脂作用的重要原因有待明确。申请人近期通过改变给药途径、伪无菌动物模型和菌群移植等方法证明调节肠道菌群确实是BBR降脂的重要环节,且丁酸产生菌与其降脂活性密切相关。为深入揭示BBR通过调节肠道菌群发挥降脂作用的分子机制,本课题拟采用元基因组学、代谢组学、功能基因组学和药理学等多学科手段鉴定与BBR降脂功效密切相关的特征性功能菌种,发掘功能基因,剖析关键代谢通路,确认活性菌代谢产物,建立BBR——特征性菌种——功能基因和代谢通路——活性代谢产物——降脂功效的系统调节模型,阐明BBR降脂的肠道机制,并为其它药效明确但生物利用度差的中药来源天然产物的体内作用机制研究提供新思路。

项目摘要

阐明药效显著但口服生物利用度差的天然产物的体内作用机制,不仅能够揭示大量天然药物发挥疾病治疗作用的内在机制,更能够开发新的干预手段,大幅提高这些天然药物的体内功效,从而研制出具有更高药效和作用机制独特的新型药物。小檗碱(BBR)降脂功效显著,但由于口服生物利用度差,其体内作用机制尚不清楚。虽已发现BBR可显著调节肠道菌群,但这种调节是否是其发挥降脂作用的重要原因有待明确。申请人前期研究证明调节肠道菌群确实是BBR降脂的重要环节,且丁酸产生菌与其降脂活性密切相关。本课题进一步通过粪菌移植等方法证明,经过BBR调制的肠道菌群能够发挥与BBR同等的降脂功效,因此肠道菌群是小檗碱发挥降脂功效的始动因素。宏基因组分析发现,BBR显著提高了短链脂肪酸产生菌Blautia producta以及有益菌Akkermansia_muciniphila的丰度,同时大幅提高肠道菌群氨基酸转运和代谢和碳水化合物转运和代谢的能力。代谢组学分析发现,BBR显著促进多胺的产生,而且Blautia producta和E. coli是已知的多胺产生菌,进而促进肠粘膜细胞的分化和黏膜蛋白的产生,从而提高Akkermansia muciniphila的生长。同时,动物实验发现,Blautia菌属的缺失会导致BBR的降胆固醇功效完全消失,而补充Blautia producta活菌能够产生显著的降脂功效。比较基因组和比较代谢组学发现,12-甲基肉豆蔻酸(12-MMA)是Blautia producta发挥降脂功效的主要活性物质,其分子机制与激动GPR120和促进脂肪组织褐化有关。总之,本课题通过元基因组、代谢组、培养组等多组学方法,建立了“BBR——Blautia producta——12-MMA——GRP120——降脂功效”的分子作用轴,揭示了BBR的体内降脂机制,并为提高BBR的临床有效率提供了重要指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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