大黄牡丹汤通过短链脂肪酸抑制“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”治疗IBD的机制研究

Inflammatory bowel disease (IBD), which is closely related to enteric dysbacteriosis, is mainly impacted by “Flagellin-TLR5 inflammatory signal pathway”. Rhubarb Peony Decoction (RPD), as traditional chinese medicine, could significantly improves enteric dysbacteriosis while healing IBD, Short chain fatty acids (SCFAs), as one kind of intestinal flora metabolites, suppresses the “Flagellin-TLR5 inflammatory signal pathway” with lots of confusion. IBD includes ulcerative colitis (UC) and crohn's diseases (CD), we choose UC as the disease model in our program. Therefore, to explore the mechanism of RPD, emodin and peoniflorin ameliorating IBD via inhibiting the “Flagellin-TLR5 inflammatory signal pathway” by SCFAs, and to confirm the target protein, the ulcerative colitis animal model, Caco-2 cells and NCM460 cells will be used. Advanced techniques as HPLC, GC-MS, FCM, gene silencing, western blot, qPCR and confocal will be used. The study includes establishment of fingerprint spectrum, efficacy assessment, intestinal flora diversity analysis, and also detection of SCFAs, flagellin, related proteins and inflammatory factors. This program is designed to explore the efficacy mechanism of RPD, and to show that the “Flagellin-TLR5 inflammatory signal pathway” plays an important role on IBD and inflammation.

肠道菌群异常可致众多疾病，与难治性IBD的发生密切相关，且细菌鞭毛蛋白与TLR5形成的“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”对IBD病程有重要影响。而大黄牡丹汤在治疗IBD同时可改善肠道菌群。菌群代谢产物短链脂肪酸可抑制上述炎症通路，但具体靶点不明。故本项目拟在前期工作基础上，利用IBD中的UC动物模型、肠上皮细胞Caco-2和NCM460，采用HPLC、GC-MS、FCM、基因沉默、分子印迹、定量PCR和激光共聚焦等多种先进方法，研究大黄牡丹汤及大黄素、芍药苷是否通过短链脂肪酸抑制“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”发挥治疗IBD的作用，并探索短链脂肪酸抑制信号通路的具体靶蛋白。研究内容包括质控指纹图谱建立、药效评估、菌群多样性分析，以及短链脂肪酸、鞭毛蛋白、通路相关蛋白和炎症因子的检测。该项目在探讨大黄牡丹汤作用机制的同时，可加深“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”对IBD及炎症重要性的认识。

肠道菌群异常可致众多疾病，肠道菌群的结构、自身成分（鞭毛蛋白）及代谢产物（短链脂肪酸）相互关联、并与IBD的发生发展关系密切。研究发现“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”对IBD病程有重要影响。菌群代谢产物短链脂肪酸可抑制上述炎症通路，而大黄牡丹汤在治疗IBD同时可改善肠道菌群。故本项目利用IBD中的UC动物模型、肠上皮细胞Caco-2细胞和NCM460细胞，采用HPLC、GC-MS、FCM、基因沉默、分子印迹、定量PCR和激光共聚焦等多种先进方法，研究大黄牡丹汤及主要活性成分大黄素、芍药苷是否通过短链脂肪酸抑制“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”发挥治疗IBD的作用，并探索短链脂肪酸抑制信号通路的具体靶蛋白。.研究结果表明，大黄牡丹汤煎煮方法的稳定可控，各批次大黄牡丹汤成分稳定，从而确保整个实验的稳定性与可重复性；大黄牡丹汤及其主要成分大黄素和芍药苷对UC动物模型具有治疗作用，降低UC小鼠的DAI评分，减轻结肠病理损伤以及恢复结肠长度；大黄牡丹汤、大黄素和芍药苷能调节UC小鼠肠道菌群的组成、增加SCFAs产生以及降低鞭毛蛋白抗体的表达；SCFAs的具体靶标为“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”，大黄牡丹汤通过短链脂肪酸降低UC小鼠“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”的相关蛋白表达，减少下游炎性细胞因子的分泌，表明大黄牡丹汤及其活性成分通过SCFAs影响UC小鼠“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”，从而发挥治疗UC的作用。.本项目的科学意义：①明确肠道菌群及其结构成分（鞭毛蛋白）、代谢产物（SCFAs）在大黄牡丹汤及其主要活性成分治疗疾病过程中发挥的重要作用；②在研究其他口服中药是否可通过肠道菌群发挥疗效中具有原创性和借鉴作用，有助于推动中药现代化；③加深对“肠道菌群-肠道黏膜炎症（或免疫）-肠道炎症疾病”相互关系，以及“鞭毛蛋白-TLR5炎症信号通路”对IBD重要性的认识。.完成本项目共发表18篇课题标注论文（其中SCI论文10篇，中文核心期刊论文5篇，会议论文3篇）；成功申报1项国家自然科学基金课题和2项省级课题，并且培养了2名博士研究生和3名硕士研究生。