Javascript kini dilumpuhkan dalam pelayar anda. Sesetengah ciri laman web ini tidak akan berfungsi apabila javascript dilumpuhkan.
Daftar dengan butiran khusus dan ubat khusus yang anda minati dan kami akan memadankan maklumat yang anda berikan dengan artikel dalam pangkalan data kami yang luas dan menghantar salinan PDF kepada anda dengan segera melalui e-mel.
Granul Ban-Lan-Gen melemahkan kolitis kronik berulang yang disebabkan oleh natrium sulfat dekstran pada tikus dengan memodulasi mikrobiota usus dan memulihkan pengeluaran SCFA usus Derived-GLP-1
Jiao Peng,1-3,*Li Xi,4,*Zheng Lin,3,5 Duan Lifang,1 Gao Zhengxian,2,5 Diehu,1 Li Jie,6 Li Xiaofeng,6 Shen Xiangchun,5 Xiao Haitao21Universiti Peking Hospital Shenzhen Jabatan Farmasi, Shenzhen, Republik Rakyat China;2Pusat Sains Kesihatan Universiti Shenzhen Sekolah Farmasi, Shenzhen, Republik Rakyat China;3Universiti Perubatan Guizhou Pusat Penyelidikan Teknologi Kejuruteraan Perubatan Etnik dan Perubatan Tradisional Cina Kementerian Pendidikan, Makmal Utama Farmasi Wilayah Guizhou, Universiti Perubatan Guizhou, Guiyang, Republik Rakyat China;4Jabatan Gastroenterologi, Universiti Peking Hospital Shenzhen, Shenzhen, Republik Rakyat China;5Sekolah Farmasi, Universiti Perubatan Guizhou, Makmal Utama Negeri Fungsi dan Aplikasi Tumbuhan Perubatan, Guiyang; 6 Jabatan Perubatan Makmal, Hospital Shenzhen Universiti Peking, Shenzhen, China [email protected] Shen Xiangchun, Sekolah Farmasi, Universiti Perubatan Guizhou, Guizhou, Republik Rakyat China, 550004, E-mel [email protected] Objektif: Terapi berasaskan GLP-1 merupakan pilihan rawatan baharu untuk penyakit radang usus. Granul Ban-Lan-Gen (BLG) merupakan formulasi TCM antivirus yang diketahui yang mempamerkan aktiviti anti-radang yang berpotensi dalam rawatan pelbagai keadaan keradangan. Walau bagaimanapun, kesan anti-radangnya terhadap kolitis dan mekanisme tindakannya masih belum jelas. KAEDAH: Untuk menentukan kolitis berulang kronik yang disebabkan oleh dekstran natrium sulfat (DSS) pada tikus. Indeks aktiviti penyakit, penanda histologi kecederaan, dan tahap sitokin proinflamasi telah dijalankan untuk menilai kesan perlindungan BLG. Kesan BLG pada mikrobiota usus dan usus dicirikan oleh tahap serum GLP-1 dan ekspresi Gcg kolon, GPR41, dan GRP43, komposisi mikrobiota usus, tahap SCFA fekal, dan Pelepasan GLP-1 daripada sel epitelium kolon tikus primer penghasilan GLP-1 yang berasal dari SCFA. Keputusan: Rawatan BLG mengurangkan penurunan berat badan, DAI, pemendekan kolon, kerosakan tisu kolon, dan tahap sitokin proinflamasi TNF-α, IL-1β, dan IL-6 dalam tisu kolon dengan ketara. Di samping itu, rawatan BLG dapat memulihkan ekspresi Gcg, GPR41 dan GRP43 kolon dan tahap GLP-1 serum dengan ketara pada tikus kolitis, dan dengan meningkatkan bakteria penghasil SCFA seperti Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001, dan mengurangkan kelimpahan bakteria seperti Eubacterium_xylanophilum_group, Ruminococcaceae_UCG-014, Intestinimonas dan Oscillibacter. Di samping itu, rawatan BLG dapat meningkatkan tahap SCFA dalam najis tikus kolitis dengan ketara. Pada masa yang sama, eksperimen in vitro juga menunjukkan bahawa ekstrak najis tikus yang dirawat BLG dapat merangsang sel epitelium kolon Murine kecil primer untuk merembeskan GLP-1. Kesimpulan: Penemuan ini menunjukkan bahawa BLG mempunyai kesan anti-kolitis. BLG berpotensi untuk dibangunkan sebagai terapi, sekurang-kurangnya sebahagiannya dengan memodulasi mikrobiota usus dan memulihkan penghasilan GLP-1 yang berasal dari SCFA usus. Ubat yang menjanjikan untuk kolitis kronik yang berulang. Kata kunci: kolitis, granul Ban-Lan-Gen, mikrobiota usus, asid lemak rantai pendek, GLP-1
Kolitis ulseratif (UC) ialah penyakit keradangan jangka panjang pada kolon dan rektum yang dicirikan oleh cirit-birit berulang, sakit perut, penurunan berat badan, dan najis berdarah mukopurulen.1 Baru-baru ini, prevalens UC telah meningkat di negara-negara yang sebelum ini mempunyai insiden rendah, termasuk China, dengan peningkatan populariti gaya hidup Barat.2 Peningkatan ini menimbulkan masalah besar untuk kesihatan awam dan mempunyai implikasi yang serius terhadap keupayaan pesakit untuk bekerja dan kualiti hidup. Patogenesis UC masih belum jelas, tetapi secara amnya diterima bahawa genetik, faktor persekitaran, mikrobiota usus, dan sistem imun semuanya menyumbang kepada perkembangan UC.3 Walaupun sekarang, tiada penawar untuk UC, dan matlamat rawatan adalah secara klinikal untuk mengawal gejala klinikal, mendorong dan mengekalkan remisi, menggalakkan penyembuhan mukosa, dan mengurangkan berulang. Rawatan klasik termasuk aminosalicylates, kortikosteroid, imunosupresan, dan biologi. Walau bagaimanapun, ubat-ubatan ini tidak dapat mencapai kesan yang diingini kerana pelbagai kesan sampingannya.4 Baru-baru ini, banyak kajian kes telah menunjukkan bahawa perubatan tradisional Cina (TCM) telah menunjukkan potensi yang besar dalam membantu melegakan UC dengan ketoksikan rendah, menunjukkan bahawa pembangunan terapi TCM baharu merupakan strategi rawatan yang menjanjikan untuk UC.5-7​​​
Granul Banlangen (BLG) ialah sejenis persediaan perubatan tradisional Cina yang diperbuat daripada ekstrak air akar Banlangen.8 Selain keberkesanan antivirusnya, BLG mempamerkan aktiviti anti-radang yang berpotensi dalam rawatan pelbagai keadaan keradangan.9,10 Selain itu, glukosinolat (R,S-goitrin, progoitrin, epiprorubin dan glukosida telah diasingkan dan dikenal pasti daripada ekstrak akueus Radix isatidis) dan nukleosida (hipoksantin, adenosina, uridin dan guanosina) dan alkaloid indigo seperti indigo dan indirubin.11,12 Kajian terdahulu telah mendokumentasikan dengan baik bahawa sebatian adenosina, uridin dan indirubin mempamerkan kesan anti-kolitis yang kuat dalam model haiwan kolitis yang berbeza.13-17 Walau bagaimanapun, tiada kajian berasaskan bukti telah dijalankan untuk menilai keberkesanan BLG dalam kolitis. Dalam kajian ini, kami mengkaji kesan perlindungan BLG pada kolitis berulang kronik yang disebabkan oleh dekstran natrium sulfat (DSS) dalam tikus C57BL/6 dan mendapati bahawa pemberian oral BLG melemahkan keradangan kolon kronik yang disebabkan oleh DSS dengan ketara pada tikus, mekanisme pengawalseliaannya dikaitkan dengan modulasi mikrobiota usus dan pemulihan penghasilan peptida-1 seperti glukagon (GLP-1) yang berasal dari usus.
Granul BLG (bebas gula, diluluskan oleh NMPA Z11020357; Beijing Tongrentang Technology Development Co., Ltd., Beijing, China; nombor kelompok: 20110966) telah dibeli daripada farmasi. DSS (Berat Molekul: 36,000–50,000 Dalton) telah dibeli daripada MP Biologicals (Santa Ana, Amerika Syarikat). Sulfasalazine (SASP) (≥ 98% ketulenan), hematoxylin dan eosin telah dibeli daripada Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, Amerika Syarikat). Kit ujian TNF-α, IL-1β dan IL-6 luminex Elisa tikus telah dibeli daripada sistem R&D (Minneapolis, MN, Amerika Syarikat). Asid asetik, asid propionik dan asid butirik telah dibeli daripada Aladdin Industries (Shanghai, China). Asid 2-Etilbutirik telah dibeli daripada Merck KGaA (Darmstadt, Jerman).
Tikus jantan C57BL/6 berusia 6-8 minggu (berat badan 18-22 g) telah dibeli daripada Beijing Wetahe Laboratory Animal Technology Co., Ltd. (Beijing, China) dan ditempatkan dalam persekitaran 22 ± 2 °C dengan kitaran terang/gelap 12 jam. Tikus diberi diet rodensia standard dengan akses percuma kepada air minuman selama seminggu untuk menyesuaikan diri dengan persekitaran baharu. Tikus kemudiannya dibahagikan secara rawak kepada empat kumpulan: kumpulan kawalan, kumpulan model DSS, kumpulan yang dirawat SASP (200 mg/kg, oral) dan kumpulan yang dirawat BLG (1 g/kg, oral). Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1A, menurut kajian kami sebelum ini, kolitis berulang kronik eksperimen telah diinduksi pada tikus melalui tiga kitaran 1.8% DSS selama 5 hari, diikuti dengan air suling selama 7 hari, menurut kajian kami sebelum ini.18 Tikus dalam kumpulan yang dirawat SASP dan BLG masing-masing dirawat dengan SASP dan BLG, setiap hari bermula dari hari ke-0. Menurut eksperimen awal, Dos BLG ditetapkan pada 1 g/kg. Sementara itu, dos SASP ditetapkan pada 200 mg/Kg mengikut literatur.4 Kumpulan kawalan dan model DSS menerima isipadu air yang sama sepanjang eksperimen.
Rajah 1 BLG memperbaiki kolitis kronik berulang yang disebabkan oleh DSS pada tikus. (A) Reka bentuk eksperimen kolitis berulang kronik dan rawatan, (B) perubahan berat badan, (C) skor indeks aktiviti penyakit (DAI), (D) panjang kolon, (E) imej perwakilan kolon, (F) Pewarnaan H&E Kolon (pembesaran, ×100) dan (G) skor histologi. Data dibentangkan sebagai min ± SEM (n = 6).##p < 0.01 atau ###p < 0.001 vs kumpulan kawalan (Con); *p < 0.05 atau **p < 0.01 atau ***p < 0.001 vs kumpulan DSS.
Berat badan, konsistensi najis, dan pendarahan rektum direkodkan setiap hari. Indeks aktiviti penyakit (DAI) ditentukan dengan menggabungkan skor berat badan, konsistensi najis, dan pendarahan rektum seperti yang diterangkan sebelum ini.19 Pada akhir eksperimen, semua tikus telah dimatikan dan darah, najis dan kolon dikumpulkan untuk eksperimen selanjutnya.
Tisu kolon difiksasi dengan formalin dan dibenamkan dalam parafin. Keratan 5 mikron dibuat dan diwarnakan dengan hematoxylin-eosin (H&E), kemudian dibutakan dan dijaringkan seperti yang diterangkan sebelum ini.19
Jumlah RNA tisu kolon diekstrak dengan reagen Trizol (Invitrogen, Carlsbad, CA), diikuti dengan pengekstrakan cDNA dengan transkriptase terbalik (TaKaRa, Kusatsu, Shiga, Jepun). PCR kuantitatif dilakukan menggunakan sistem PCR masa nyata dengan SYBR Green Master (Roche, Basel, Switzerland). Transkrip gen sasaran dinormalisasikan kepada β-aktin dan data dianalisis menggunakan kaedah 2-ΔΔCT. Urutan primer gen ditunjukkan dalam Jadual 1.
Pengasingan dan kultur sel epitelium kolon tikus primer telah dilakukan seperti yang diterangkan sebelum ini.20 Secara ringkas, kolon tikus berusia 6-8 minggu pertama kali dikeluarkan selepas dikorbankan melalui dislokasi serviks, kemudian dibuka secara membujur, dirawat dengan Hanks Balanced Salt Solution (HBSS, tanpa kalsium dan magnesium) dan dipotong menjadi kepingan kecil 0.5-1 mm. Seterusnya, tisu dicerna dengan 0.4 mg/mL kolagenase XI (Sigma, Poole, UK) dalam medium DMEM bebas dan disentrifugasi pada 300 xg selama 5 minit pada suhu bilik. Suspensi semula pelet dalam medium DMEM (ditambah dengan 10% serum lembu janin, 100 Unit/mL penisilin, dan 100 µg/mL streptomisin) pada suhu 37 °C dan lalukan melalui jaringan nilon (saiz liang ~250 µm). Alikuot sel epitelium kolon diletakkan dalam piring dasar kaca dan diinkubasi dengan asid asetik, asid propionik, asid butirik, dan najis tikus. ekstrak selama 2 jam pada suhu 37°C, 5% CO2.
Tisu kolon telah dihomogenkan dengan PBS, dan tahap sitokin IL-6, TNF-α dan IL-1β dalam tisu kolon telah dikesan menggunakan kit ujian ELISA luminex (sistem R&D, Minneapolis, MN, Amerika Syarikat). Begitu juga, tahap GLP-1 dalam serum dan medium kultur sel epitelium kolon murine primer telah ditentukan dengan kit ELISA (Bioswamp, Wuhan, China) mengikut arahan pengilang.
Jumlah DNA daripada najis telah diekstrak menggunakan kit pengekstrakan DNA (Tiangen, China). Kualiti dan kuantiti DNA diukur pada nisbah 260 nm/280 nm dan 260 nm/230 nm, masing-masing. Selepas itu, menggunakan setiap DNA yang diekstrak sebagai templat, primer khusus 338F (ACTCCTACGGGAGGCAGCAG) dan 806R (GGACTACHVGGGTWTCTAAT) telah digunakan untuk menguatkan kawasan V3-V4 bagi gen rRNA 16S di kawasan yang berbeza. Produk PCR telah ditulenkan menggunakan Kit Pengekstrakan Gel QIAquick (QIAGEN, Jerman), diukur dengan PCR masa nyata, dan dijujukan menggunakan platform penjujukan IlluminaMiseq PE300 (Illumina Inc., CA, USA). Untuk analisis bioinformatik, pemprosesan data telah dilakukan mengikut protokol yang dilaporkan sebelum ini.21,22 Pendek kata, gunakan Cutadapt (V1.9.1) untuk menapis fail ekspres mentah. OTU telah dikelompokkan menggunakan UPARSE (versi 7.0.1001) dengan potongan kesamaan sebanyak 97%, dan UCHIME digunakan untuk mengalih keluar jujukan kimerik. Analisis dan pengelasan komposisi komuniti telah dilakukan menggunakan pengelas RDP (http://rdp.cme.msu.edu/) berdasarkan pangkalan data gen RNA ribosom SILVA.
Tahap asid lemak rantai pendek (asid asetik, asid propionik dan asid butirik) diukur seperti yang diterangkan sebelum ini oleh Tao et al., dengan beberapa pengubahsuaian.23 Secara ringkas, 100 mg najis digantung dahulu dalam 0.4 mL air ternyahion, diikuti oleh 0.1 mL asid sulfurik 50% dan 0.5 mL asid 2-etilbutirik (piawai dalaman), kemudian dihomogenkan dan dipanaskan pada suhu 4°C. Emparkan pada 12,000 rpm selama 15 minit pada suhu C. Supernatan diekstrak dengan 0.5 mL eter dan disuntik ke dalam GC untuk dianalisis. Untuk analisis kromatografi gas (GC), sampel dianalisis menggunakan kromatografi gas GC-2010 Plus (Shimadzu, Inc.) yang dilengkapi dengan pengesan pengionan nyalaan (FID). Pemisahan dicapai menggunakan lajur ZKAT-624, 30 m × 0.53 mm × 0.3 μm (Lanzhou Zhongke Antai Analytical Technology Co., Ltd., China). Data diperoleh menggunakan perisian larutan GC (Shimadzu, Inc.). Nisbah pecahan ialah 10:1, gas pembawa ialah nitrogen, dan kadar aliran ialah 6 mL/min. Isipadu suntikan ialah 1 μL. Suhu penyuntik dan pengesan ialah 300°C. Suhu ketuhar dikekalkan pada 140°C selama 13.5 minit, kemudian ditingkatkan kepada 250°C pada kadar 120°C/min; suhu dikekalkan selama 5 minit.
Data dibentangkan sebagai min ± ralat piawai min (SEM). Kepentingan data dinilai melalui ANOVA sehala diikuti dengan ujian julat berganda Duncan. Perisian GraphPad Prism 5.0 (GraphPad Software Inc., San Diego, CA, USA) telah digunakan untuk semua pengiraan dan p < 0.05 dianggap signifikan secara statistik.
Telah diketahui umum bahawa UC adalah penyakit kolitis kronik yang berulang dengan sakit perut yang teruk, cirit-birit dan pendarahan. Oleh itu, kolitis kronik yang berulang yang disebabkan oleh DSS pada tikus telah ditubuhkan untuk menilai keberkesanan anti-kolitis BLG (Rajah 1A). Berbanding dengan kumpulan kawalan, tikus dalam kumpulan model DSS mempunyai berat badan yang berkurangan dengan ketara dan DAI yang lebih tinggi, dan perubahan ini diterbalikkan dengan ketara selepas 24 hari rawatan BLG (Rajah 1B dan C). Pemendekan kolon merupakan ciri penting UC. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1D dan E, panjang kolon tikus yang menerima DSS telah dipendekkan dengan ketara, tetapi lega dengan rawatan BLG. Selepas itu, analisis histopatologi telah dilakukan untuk menilai keradangan kolon. Imej berwarna H&E dan skor patologi menunjukkan bahawa pentadbiran DSS mengganggu seni bina kolon dengan ketara dan mengakibatkan kemusnahan kript, manakala rawatan BLG mengurangkan kemusnahan kript dan skor patologi dengan ketara (Rajah 1F dan G). Terutamanya, kesan perlindungan BLG pada dos 1 g/Kg adalah setanding dengan SASP pada dos 200 mg/Kg. Secara kolektif, penemuan ini menunjukkan bahawa BLG berkesan dalam mengurangkan keterukan kolitis berulang kronik yang disebabkan oleh DSS pada tikus.
TNF-α, IL-1β dan IL-6 merupakan penanda keradangan penting bagi keradangan kolon. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2A, DSS mendorong peningkatan ketara dalam ekspresi gen TNF-α, IL-1β dan IL-6 dalam kolon berbanding kumpulan kawalan. Pemberian BLG boleh membalikkan perubahan yang dimediasi DSS ini dengan ketara. Seterusnya, kami menggunakan ELISA untuk menentukan tahap sitokin keradangan TNF-α, IL-1β dan IL-6 dalam tisu kolon. Keputusan juga menunjukkan bahawa tahap TNF-α, IL-1β dan IL-6 dalam kolon meningkat dengan ketara pada tikus yang dirawat dengan DSS, manakala rawatan BLG mengurangkan peningkatan ini (Rajah 2B).
Rajah 2 BLG menghalang ekspresi gen dan penghasilan sitokin proinflamasi TNF-α, IL-1β dan IL-6 dalam kolon tikus yang dirawat DSS.(A) Ekspresi gen kolon TNF-α, IL-1β dan IL-6; (B) tahap protein kolon TNF-α, IL-1β dan IL-6. Data dibentangkan sebagai min ± SEM (n = 4–6).#p < 0.05 atau ##p < 0.01 atau ###p < 0.001 vs kumpulan kawalan (Con); *p < 0.05 atau **p < 0.01 vs kumpulan DSS.
Disbiosis usus adalah kritikal dalam patogenesis UC.24 Untuk mengkaji sama ada BLG memodulasi mikrobiota usus tikus yang dirawat DSS, penjujukan 16S rRNA telah dilakukan untuk menganalisis komuniti bakteria kandungan usus. Gambar rajah Venn menunjukkan bahawa ketiga-tiga kumpulan berkongsi 385 OTU. Pada masa yang sama, setiap kumpulan mempunyai OTU yang unik (Rajah 3A). Tambahan pula, indeks Chao1 dan indeks Shannon yang ditunjukkan dalam Rajah 3B dan C menunjukkan bahawa kepelbagaian komuniti mikrobiota usus berkurangan dalam tikus yang dirawat BLG, kerana indeks Shannon berkurangan dengan ketara dalam kumpulan yang dirawat BLG. Analisis komponen utama (PCA) dan analisis koordinat utama (PCoA) telah digunakan untuk menentukan corak pengelompokan antara ketiga-tiga kumpulan dan menunjukkan bahawa struktur komuniti tikus yang dirawat DSS jelas terpisah selepas rawatan BLG (Rajah 3D dan E). Data ini menunjukkan bahawa rawatan BLG memberi kesan yang ketara kepada struktur komuniti tikus dengan kolitis yang disebabkan oleh DSS.
Rajah 3 BLG mengubah kepelbagaian mikrobiota usus pada tikus dengan kolitis yang disebabkan oleh DSS.(A) Gambar rajah Venn OTU, (B) Indeks Chao1, (C) Indeks kekayaan Shannon, (D) Plot skor Analisis Komponen Utama (PCA) OTU, (E) Skor Analisis Koordinat Utama OTU (PCoA) Rajah. Data dibentangkan sebagai min ± SEM (n = 6).**p < 0.01 vs kumpulan DSS.
Untuk menilai perubahan khusus dalam mikrobiota najis, kami menganalisis komposisi mikrobiota usus pada semua peringkat taksonomi. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4A, filum utama dalam semua kumpulan ialah Firmicutes dan Bacteroidetes, diikuti oleh Verrucomicrobia. Kelimpahan relatif nisbah Firmicutes dan Firmicutes/Bacteroidetes meningkat dengan ketara dalam komuniti mikrob najis tikus yang dirawat DSS berbanding tikus kawalan, dan perubahan ini diterbalikkan dengan ketara selepas rawatan BLG. Khususnya, rawatan BLG meningkatkan dengan ketara kelimpahan relatif Verrucobacterium dalam najis tikus dengan kolitis yang disebabkan oleh DSS. Di peringkat isi rumah, komuniti mikrob najis diduduki oleh Lachnospiriaceae, Muribaculaceae, Akkermansiaceae, Ruminococcaceae dan Prevotellaceae (Rajah 4B). Berbanding dengan kumpulan DSS, pengurangan BLG meningkatkan kelimpahan Akkermansiaceae, tetapi mengurangkan kelimpahan Lachnospiraceae dan Ruminococcaceae. Terutamanya, pada genus Pada tahap ini, mikrobiota najis diduduki oleh kumpulan Lachnospira_NK4A136, Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001 (Rajah 4C). Penemuan ini juga menunjukkan bahawa rawatan BLG berkesan membalikkan ketidakseimbangan mikrobiota sebagai tindak balas kepada cabaran DSS, yang dicirikan oleh penurunan kumpulan Eubacterium_xylanophilum, Ruminococcaceae_UCG-014, Intestinimonas dan Oscillibacter, dan peningkatan Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001.
Rajah 4 BLG mengubah kelimpahan mikrobiota usus dalam tikus kolitis yang disebabkan oleh DSS.(A) Kelimpahan mikrobiota usus pada peringkat filum; (B) Kelimpahan mikrobiota usus pada peringkat keluarga; (C) Kelimpahan mikrobiota usus pada peringkat genus. Data dibentangkan sebagai min ± SEM (n = 6).#p < 0.05 atau ###p < 0.001 vs kumpulan kawalan (Con); *p < 0.05 atau **p < 0.01 atau ***p < 0.001 vs kumpulan DSS.
Memandangkan asid lemak rantai pendek (SCFA) merupakan metabolit utama Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001, manakala asetat, propionat dan butirat merupakan SCFA yang paling banyak terdapat dalam lumen usus, 25-27 kami masih dalam kajian kami. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5, kepekatan asetat fekal, propionat dan butirat berkurangan dengan ketara dalam kumpulan yang dirawat dengan DSS, manakala rawatan BLG sebahagian besarnya boleh menyekat pengurangan ini.
Rajah 5. BLG meningkatkan tahap SCFA dalam najis tikus dengan kolitis yang disebabkan oleh DSS. (A) Kandungan asid asetik dalam najis; (B) kandungan asid propionik dalam najis; (C) kandungan asid butirik dalam najis. Data dibentangkan sebagai min ± SEM (n = 6).#p < 0.05 atau ##p < 0.01 vs kumpulan kawalan (Con); *p < 0.05 atau **p < 0.01 vs kumpulan DSS.
Kami selanjutnya mengira pekali korelasi Pearson antara SCFA pembezaan peringkat genus dan mikrobiota najis. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6, Akkermansia berkorelasi positif dengan penghasilan asid propionik (Pearson = 0.4866) dan asid butirik (Pearson = 0.6192). Sebaliknya, kedua-dua Enteromonas dan Oscillobacter berkait negatif dengan penghasilan asetat, dengan pekali Pearson masing-masing 0.4709 dan 0.5104. Begitu juga, Ruminococcaceae_UCG-014 berkorelasi negatif dengan penghasilan asid propionik (Pearson = 0.4508) dan asid butirik (Pearson = 0.5842).
Rajah 6 Analisis korelasi Pearson antara SCFA pembezaan dan mikrob kolon.(A) Enteromonas dengan asid asetik; (B) Basilus gegaran otak dengan asid asetik; (C) Akkermansia vs asid propionik; (D) Ruminococcus_UCG-014 dengan asid propionik; (E) Akkermansia dengan asid butirik; (F) ) Ruminococcus _UCG-014 dengan asid butirik.
Peptida-1 seperti glukagon (GLP-1) ialah produk pasca-translasi khusus jenis sel bagi proglukagon (Gcg) dengan ciri-ciri anti-radang.28 Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7, DSS mendorong penurunan ketara dalam ekspresi mRNA Gcg. Rawatan kolon dan BLG boleh membalikkan pengurangan Gcg yang disebabkan oleh DSS dengan ketara berbanding kumpulan kawalan (Rajah 7A). Pada masa yang sama, tahap GLP-1 dalam serum berkurangan dengan ketara dalam kumpulan yang dirawat DSS, dan rawatan BLG sebahagian besarnya boleh mencegah pengurangan ini (Rajah 7B). Memandangkan asid lemak rantai pendek boleh merangsang rembesan GLP-1 melalui pengaktifan reseptor 43 berganding protein G (GRP43) dan reseptor 41 berganding protein G (GRP41), kami juga memeriksa GPR41 dan GRP43 dalam kolon tikus kolitis dan mendapati bahawa ekspresi mRNA kolon GRP43 dan GPR41 berkurangan dengan ketara selepas cabaran DSS, dan rawatan BLG boleh menyelamatkan penurunan ini dengan berkesan (Rajah 7C). dan D).
Rajah 7 BLG meningkatkan tahap serum GLP-1 dan ekspresi mRNA Gcg kolon, GPR41 dan GRP43 dalam tikus yang dirawat DSS.(A) Ekspresi mRNA Gcg dalam tisu kolon; (B) Tahap GLP-1 dalam serum; (C) Ekspresi mRNA GPR41 dalam tisu kolon; (D) Ekspresi mRNA GPR43 dalam tisu kolon. Data dibentangkan sebagai min ± SEM (n = 5–6).#p < 0.05 atau ##p < 0.01 vs kumpulan kawalan (Con); *p < 0.05 vs kumpulan DSS.
Oleh kerana rawatan BLG boleh meningkatkan tahap serum GLP-1, ekspresi mRNA Gcg kolon, dan tahap SCFA najis dalam tikus yang dirawat DSS, kami selanjutnya mengkaji asetat, propionat, dan butirat serta daripada tikus kawalan (F-Con), kolitis DSS (F-Con) -DSS) dan kolitis yang dirawat BLG (F-BLG) pada pembebasan GLP-1 daripada sel epitelium kolon murine primer. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8A, sel epitelium kolon tikus primer yang dirawat dengan 2 mM asid asetik, asid propionik, dan asid butirik, masing-masing, merangsang pembebasan GLP-1 dengan ketara, selaras dengan kajian terdahulu.29,30 Begitu juga, semua F-Con, F-DSS, dan F-BLG (bersamaan dengan 0.25 g najis) sangat merangsang pembebasan GLP-1 daripada sel epitelium kolon murine primer. Terutamanya, jumlah GLP-1 yang dilepaskan oleh sel epitelium kolon tikus primer yang dirawat F-DSS adalah jauh lebih rendah daripada sel epitelium kolon tikus primer yang dirawat F-Con dan F-BLG. sel epitelium kolon tikus. (Rajah 8B). Data ini menunjukkan bahawa rawatan BLG telah memulihkan penghasilan GLP-1 yang berasal dari SCFA usus dengan ketara.
Rajah 8 SCFA yang diperoleh daripada BLG merangsang pembebasan GLP-1 daripada sel epitelium kolon murin primer.(A) Asid asetik, asid propionik, dan asid butirik merangsang pembebasan GLP-1 daripada sel epitelium kolon murin primer; (B) ekstrak najis F-Con, F-DSS dan F-BLG merangsang sel epitelium kolon murin primer Jumlah GLP-1 yang dibebaskan. Alikuot sel epitelium kolon diletakkan dalam piring petri berdasar kaca dan dirawat dengan 2 mM asid asetik, asid propionik, asid butirik, dan ekstrak najis F-Con, F-DSS, dan F-BLG (bersamaan dengan 0.25 g najis), masing-masing. 2 jam pada suhu 37°C, 5% CO2. Jumlah GLP-1 yang dibebaskan daripada sel epitelium kolon murin primer dikesan oleh ELISA. Data dibentangkan sebagai min ± SEM (n = 3).#p < 0.05 atau ##p < 0.01 vs. kosong atau F-Con; *p < 0.05 berbanding F-DSS.
Singkatan: Ace, asid asetik; Pro, asid propionik; walau bagaimanapun, asid butirik; F-Con, ekstrak najis daripada tikus kawalan; F-DSS, ekstrak najis daripada tikus kolitis; F-BLG, daripada kolon yang dirawat BLG. Ekstrak najis tikus radang.
Disenaraikan oleh Pertubuhan Kesihatan Sedunia sebagai penyakit refraktori, UC menjadi bahaya global; Walau bagaimanapun, kaedah yang berkesan untuk meramalkan, mencegah dan merawat penyakit ini masih terhad. Oleh itu, terdapat keperluan mendesak untuk meneroka dan membangunkan strategi terapeutik baharu yang selamat dan berkesan untuk UC. Persediaan perubatan tradisional Cina merupakan pilihan yang menjanjikan kerana banyak persediaan perubatan tradisional Cina telah terbukti berkesan dalam rawatan UC dalam populasi Cina selama berabad-abad, dan semuanya adalah organik biologi dan bahan semula jadi yang kebanyakannya tidak berbahaya kepada manusia dan haiwan.31,32 Kajian ini bertujuan untuk mencari persediaan perubatan tradisional Cina yang selamat dan berkesan untuk rawatan UC dan untuk meneroka mekanisme tindakannya.BLG ialah formula herba Cina yang terkenal yang digunakan untuk merawat selesema.8,33 Kerja di makmal kami dan lain-lain telah menunjukkan bahawa indigo, produk perubatan tradisional Cina yang diproses daripada bahan mentah yang sama seperti BLG, menunjukkan keberkesanan yang ketara dalam rawatan UC pada manusia dan haiwan.4,34 Walau bagaimanapun, kesan anti-kolitis BLG dan kesannya Mekanismenya tidak jelas. Dalam kajian semasa, keputusan kami menunjukkan bahawa BLG berkesan melemahkan keradangan kolon yang disebabkan oleh DSS, yang dikaitkan dengan modulasi mikrobiota usus dan pemulihan penghasilan GLP-1 yang berasal dari usus.
Telah diketahui umum bahawa UC dicirikan oleh tempoh berulang dengan ciri-ciri klinikal yang tipikal, seperti penurunan berat badan, cirit-birit, pendarahan rektum, dan kerosakan mukosa kolon yang meluas.35 Oleh itu, kolitis berulang kronik diberikan dengan memberikan tiga kitaran 1.8% DSS selama lima hari, diikuti dengan tujuh hari minum air. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1B, penurunan berat badan dan skor DAI yang berubah-ubah menunjukkan induksi kolitis berulang kronik yang berjaya. Tikus dalam kumpulan yang dirawat dengan BLG menunjukkan pemulihan anjakan menaik dari hari ke-8, yang jauh berbeza daripada hari ke-24. Perubahan yang sama juga diperhatikan dalam skor DAI, menunjukkan peningkatan dalam peningkatan klinikal kolitis. Dari segi kecederaan kolon dan status keradangan, panjang kolon, kerosakan tisu kolon, dan ekspresi gen serta penghasilan sitokin proinflamasi TNF-α, IL-1β, dan IL-6 dalam tisu kolon juga bertambah baik selepas rawatan BLG. Secara kolektif, keputusan ini jelas menunjukkan bahawa BLG berkesan dalam rawatan kolitis berulang kronik pada tikus.
Bagaimanakah BLG memberikan kesan farmakologinya? Banyak kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa mikrobiota usus memainkan peranan penting dalam patogenesis UC, dan terapi berasaskan mikrobiom dan sasaran mikrobiom telah muncul sebagai strategi yang sangat menarik untuk rawatan UC. Dalam kajian ini, kami menunjukkan bahawa rawatan BLG menghasilkan perubahan ketara dalam komposisi mikrobiota usus, menunjukkan bahawa kesan perlindungan BLG terhadap kolitis yang disebabkan oleh DSS berkaitan dengan modulasi mikrobiota usus. Pemerhatian ini selaras dengan tanggapan bahawa pemrograman semula homeostasis mikrobiota usus adalah pendekatan penting untuk memahami keberkesanan persediaan TCM.36,37 Terutamanya, Akkermansia ialah bakteria Gram-negatif dan anaerobik sepenuhnya yang hidup di lapisan mukus usus, yang menguraikan mukus, menghasilkan asid propionik, merangsang pembezaan sel goblet, dan mengekalkan fungsi integriti penghalang mukosa.26 Pelbagai data klinikal dan haiwan menunjukkan bahawa Akkermansia sangat dikaitkan dengan mukosa yang sihat,38 dan pemberian oral Akkermansia spp. boleh meningkatkan keradangan mukosa dengan ketara.39 Data semasa kami menunjukkan bahawa kelimpahan relatif Akkermansia meningkat dengan ketara selepas rawatan BLG. Di samping itu, Prevotellaceae_UCG-001 ialah bakteria penghasil SCFA.27 Pelbagai kajian menunjukkan bahawa Prevotellaceae_UCG-001 didapati dalam kelimpahan relatif yang rendah dalam najis haiwan yang menghidap kolitis.40,41 Data semasa kami juga menunjukkan bahawa rawatan BLG boleh meningkatkan kelimpahan relatif Prevotellaceae_UCG-001 dengan ketara dalam kolon tikus yang dirawat DSS. Sebaliknya, Oscillibacter ialah bakteria mesofilik dan anaerobik sepenuhnya.42 melaporkan bahawa kelimpahan relatif Oscillibacter meningkat dengan ketara dalam tikus UC dan berkorelasi positif secara signifikan dengan tahap IL-6 dan IL-1β dan skor patologi.43,44 Terutamanya, rawatan BLG mengurangkan kelimpahan relatif Oscillibacter dengan ketara dalam najis tikus yang dirawat DSS. Terutamanya, bakteria yang diubah suai BLG ini adalah bakteria penghasil SCFA yang paling banyak. Banyak kajian terdahulu Kajian telah menunjukkan potensi kesan bermanfaat SCFA terhadap keradangan kolon dan perlindungan integriti epitelium usus.45,46 Data semasa kami juga memerhatikan bahawa kepekatan SCFA asetat, propionat dan butirat dalam najis yang dirawat DSS meningkat dengan ketara pada tikus yang dirawat BLG. Secara keseluruhan, penemuan ini jelas menunjukkan bahawa rawatan BLG dapat meningkatkan bakteria penghasil SCFA yang disebabkan oleh DSS secara berkesan pada tikus dengan kolitis kronik yang berulang.
GLP-1 ialah inkretin yang terutamanya dihasilkan dalam ileum dan kolon dan memainkan peranan penting dalam melambatkan pengosongan gastrik dan menurunkan glukosa darah selepas makan.47 Bukti menunjukkan bahawa dipeptidil peptidase (DPP)-4, agonis reseptor GLP-1, dan nanoperubatan GLP-1 dapat mengurangkan keradangan usus pada tikus dengan berkesan.48-51 Seperti yang dilaporkan dalam kajian terdahulu, kepekatan SCFA yang tinggi dikaitkan dengan tahap GLP-1 plasma pada manusia dan tikus. 52 Data semasa kami menunjukkan bahawa selepas rawatan BLG, tahap GLP-1 serum dan ekspresi mRNA Gcg meningkat dengan ketara. Begitu juga, rembesan GLP-1 meningkat dengan ketara dalam kultur kolon selepas rangsangan dengan ekstrak najis daripada tikus kolitis yang dirawat BLG berbanding rangsangan dengan ekstrak najis daripada tikus kolitis yang dirawat DSS. Bagaimanakah SCFA mempengaruhi pembebasan GLP-1? Gwen Tolhurst et al. melaporkan bahawa SCFA boleh merangsang rembesan GLP-1 melalui GRP43 dan GPR41.29 Data semasa kami juga menunjukkan bahawa rawatan BLG meningkatkan ekspresi mRNA GRP43 dan GPR41 dengan ketara dalam kolon tikus yang dirawat DSS. Data ini menunjukkan bahawa rawatan BLG boleh memulihkan penghasilan GLP-1 yang dipromosikan oleh SCFA dengan mengaktifkan GRP43 dan GPR41.
BLG ialah ubat bebas preskripsi (OTC) jangka panjang di China. Dos maksimum BLG yang boleh diterima dalam tikus Kunming ialah 80g/Kg, dan tiada ketoksikan akut telah diperhatikan.53 Pada masa ini, dos BLG yang disyorkan (tanpa gula) pada manusia ialah 9-15 g/hari (3 kali sehari). Kajian kami menunjukkan bahawa BLG pada 1g/Kg memperbaiki kolitis kronik berulang yang disebabkan oleh DSS dalam tikus. Dos ini hampir dengan dos BLG yang digunakan secara klinikal. Kajian kami juga mendapati bahawa mekanisme tindakannya dimediasi, sekurang-kurangnya sebahagiannya, oleh perubahan dalam mikrobiota usus, khususnya bakteria penghasil SCFA, seperti Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001, untuk memulihkan penghasilan GLP-1 yang berasal dari usus. Penemuan ini menunjukkan bahawa BLG wajar dipertimbangkan lebih lanjut sebagai agen terapeutik yang berpotensi untuk rawatan kolitis klinikal. Walau bagaimanapun, mekanisme tepat yang digunakannya untuk memodulasi mikrobiota usus masih perlu disahkan oleh tikus yang kekurangan mikrobiota dan pemindahan bakteria najis.
Ace, asid asetik; but, asid butirik; BLG, pandan; DSS, natrium sulfat dekstran; DAI, indeks aktiviti penyakit; DPP, dipeptidil peptidase; FID, pengesan pengionan nyalaan; F-Con, kawalan Ekstrak najis tikus; F-DSS, ekstrak najis tikus kolitis DSS; F-BLG, ekstrak najis tikus kolitis yang dirawat BLG; GLP-1, peptida-1 seperti glukagon; Gcg, glukagon; kromatografi gas, kromatografi gas; GRP43, reseptor gandingan protein G 43; GRP41, reseptor gandingan protein G 41; H&E, hematoksilin-eosin; HBSS, Larutan Garam Seimbang Hanks; OTC, OTC; PCA, analisis komponen utama; PCoA, analisis koordinat utama; Pro, asid propionik; SASP, sulfasalazine; SCFA, asid lemak rantai pendek; Perubatan Cina, perubatan tradisional Cina; UC, kolitis ulseratif.
Semua protokol eksperimen telah diluluskan oleh Jawatankuasa Etika Haiwan Universiti Peking Pusat Perubatan Universiti Sains dan Teknologi Shenzhen-Hong Kong (Shenzhen, China) mengikut Garis Panduan Institusi dan Peraturan Haiwan (nombor etika A2020157).
Semua penulis telah memberikan sumbangan yang signifikan kepada konsep dan reka bentuk, pemerolehan data, atau analisis dan interpretasi data; mengambil bahagian dalam mendraf artikel atau menyemak semula kandungan intelektual penting secara kritis; bersetuju untuk menyerahkan manuskrip ke jurnal semasa; akhirnya meluluskan versi untuk penerbitan; Bertanggungjawab untuk semua aspek kerja.
Kerja ini disokong oleh Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China (81560676 dan 81660479), projek kelas pertama Universiti Shenzhen (86000000210), Dana Jawatankuasa Inovasi Sains dan Teknologi Shenzhen (JCYJ20210324093810026), dan Dana Penyelidikan Sains dan Teknologi Perubatan Wilayah Guangdong (A2020157 dan A2020272), Farmasi Universiti Perubatan Guizhou Wilayah Guizhou Dibiayai oleh Makmal Utama (YWZJ2020-01) dan Hospital Universiti Peking Shenzhen (JCYJ2018009).
1. Tang B, Zhu J, Zhang B, dkk. Potensi terapeutik triptolida sebagai agen anti-radang dalam kolitis eksperimental yang disebabkan oleh natrium sulfat dekstran pada tikus.pre-immune.2020;11:592084.doi: 10.3389/fimmu.2020.592084
2. Kaplan GG. Beban global IBD: dari 2015 hingga 2025. Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2015;12:720–727.doi: 10.1038/nrgastro.2015.150
3. Peng J, Zheng TT, Li Xue, dkk. Alkaloid terbitan tumbuhan: pengubah penyakit yang menjanjikan dalam penyakit radang usus.Prepharmacology.2019;10:351.doi:10.3389/fphar.2019.00351
4. Xiao Haiteng, Peng Jie, Wen B, dkk. Indigo Naturalis menghalang tekanan oksidatif kolon dan tindak balas Th1/Th17 dalam kolitis yang disebabkan oleh DSS pada tikus. Oxid Med Cell Longev.2019;2019:9480945.doi: 10.1155/2019/9480945
5. Chen M, Ding Y, Tong Z. Keberkesanan dan keselamatan perubatan herba Cina Sophora flavescens (Sophora flavescens) dalam rawatan kolitis ulseratif: bukti klinikal dan mekanisme berpotensi.Prepharmacology.2020;11:603476.doi:10.3389/fphar.2020.603476
6. Cao Fang, Liu Jie, Sha Benxing, Pan HF. Produk semula jadi: ubat yang berkesan secara eksperimen untuk rawatan penyakit radang usus. Curr Pharmaceuticals.2019;25:4893–4913.doi: 10.2174/1381612825666191216154224
7. Zhang C, Jiang M, Lu A. Refleksi tentang rawatan adjuvan kolitis ulseratif dengan perubatan tradisional Cina. Clinical Rev Allergy Immunization.2013;44:274–283.doi: 10.1007/s12016-012-8328-9
8. Li Zhongteng, Li Li, Chen TT, dkk. Keberkesanan dan keselamatan granul Banlangen dalam rawatan influenza bermusim: protokol kajian untuk percubaan terkawal rawak.trial.2015;16:126.doi: 10.1186/s13063-015-0645-x