槲皮素调节肠道菌群干预慢传输型便秘的机制研究

Slow transit constipation (STC) is the most common constipation caused by transmission function obstacle in colon. The pathogenesis of STC is unclear. The gut microbiota dysbiosis play an important role in the process of STC. Quercetin is a kind of natural plant flavonoids in vegetables and fruits. We found that quercetin improve bowel power and protect intestinal mucosa and had regulatory effect on gut microbiota. Quercetin could promote growth of lactobacillus and inhibit growth of clostridium. Butyric acid, one of metabolites of clostridium, could inhibit contraction of colon smooth muscle and cause STC. Therefore, we hypothesized that quercetin intervened slow transit constipation by modulating gut microbiota. In this study, we established STC model and used quercetin for STC intervention. To study the mechanism of improving intestinal motility through bacterial metabolites, we analysed gut microbiota using 16s rRNA sequencing, analysed changes of bacterial metabolites and gene expression using metabonomics detection and metagenomic sequencing. We explored the mechanism of protecting intestinal mucosa through bacterial LPS using gene knockout mouse and LPS induced cell model. The study was the first time to explore the intervention mechanism of quercetin on STC by modulating gut microbiota, which provided new ideas for constipation prevention and purge functional food research.

慢性传输型便秘 (STC) 是结肠传输功能障碍引起的便秘。目前STC发病机制不清楚。近来研究发现肠道菌群在STC发生、发展方面起重要作用。槲皮素是一种天然可食用植物黄酮，广泛存在于蔬菜和水果中。前期实验发现槲皮素通过改善肠动力和保护肠粘膜来干预STC，同时调节肠道菌群，促进乳酸菌生长，抑制梭菌属细菌生长，梭菌属细菌主要代谢产物丁酸可抑制结肠平滑肌收缩导致STC。因此，我们推测槲皮素调节肠道菌群干预STC。本研究拟建立STC模型，使用槲皮素干预，16s rRNA测序分析肠道菌群变化，代谢组学结合宏基因组测序分析肠道细菌代谢产物和代谢基因变化，探索槲皮素调节肠道细菌代谢产物改善肠动力的机制。利用基因敲除小鼠和LPS诱导上皮屏障功能障碍细胞模型，探索槲皮素通过调节肠道细菌LPS保护肠粘膜的分子机制。本研究首次从肠道菌群的角度探索槲皮素干预STC的作用机制，为便秘防治和研发通便功能食品提供新思路。

慢性传输型便秘(STC)是一种由结肠传输功能障碍导致的便秘，主要表现为排便次数减少和排便困难。STC患者由于肠动力减弱，粪便长期停留导致肠道炎症和肠屏障功能损伤，可进一步引发结直肠癌等疾病，危害患者的健康。近年来研究发现肠道菌群在STC发生、发展方面起重要作用。肠道菌群可代谢饮食中的色氨酸，产生的吲哚类代谢物与肠道炎症和肠屏障功能损伤密切相关。槲皮素是一种天然的可食用植物黄酮，具有抗炎、抗氧化等多种生物活性。前期研究发现槲皮素可调节肠道菌群干预STC。本研究进一步探索槲皮素调节肠道菌群色氨酸代谢干预STC的作用机制。本研究建立STC小鼠模型，使用槲皮素干预，评价通便效果和改善肠屏障损伤的效果。16srRNA测序和宏基因组测序探究槲皮素对肠道菌群的调节作用以及对肠道细菌相关代谢基因丰度的影响。非靶向代谢组学和靶向色氨酸代谢组检测研究槲皮素对肠道菌群色氨酸代谢物的影响。选取色氨酸代谢物对STC小鼠进行干预，评价通便效果和改善肠屏障损伤的效果。本研究结果发现槲皮素具有通便作用，可增强慢传输型便秘小鼠的肠动力，抑制肠道炎症，改善肠屏障功能损伤。槲皮素干预可调节肠道菌群，提高Lactobacillus、Intestinimonas、Oscillibacter 及Ruminiclostridium等菌属细菌的丰度，增加色氨酸代谢相关基因的丰度，影响肠道菌群色氨酸代谢，提高血清中色氨酸代谢物色胺、吲哚乙酸（IAA）和吲哚丙酸（IPA）含量。用IAA和IPA干预STC小鼠发现其具有通便作用，可抑制肠道炎症和改善肠屏障功能损伤。本研究表明槲皮素通过调节肠道菌群色氨酸代谢，影响血清中的色氨酸代谢产物含量，增强便秘小鼠肠动力和改善肠屏障功能损伤，达到促进排便的作用。本研究从肠道菌群色氨酸代谢的角度探索槲皮素干预STC的作用机制，为便秘防治和研发通便功能食品提供新思路。