Traditional Medicine Pien Tze Huang Suppresses Colorectal Tumorigenesis Through Restoring Gut Microbiota and Metabolites
杂志：Gastroenterology
作者单位：香港中文大学
中医药是中华文明瑰宝，是5000多年文明的结晶，在全民健康中发挥着重要作用，需要我们一定要保护好、发掘好、发展好、传承好。但受限研究模型的限制，对中药研究机制比较少。本研究以传统中药片仔癀为研究对象，阐述了片仔癀通过富集有益的肠道细菌和代谢物来抑制结直肠肿瘤的发生，从而改善肠道屏障的完整性并抑制致癌和促炎途径，为中药研究提供了研究思路。
片仔癀是一种著名的传统药物，由麝香、牛结石（牛黄或牛胆结石）、蛇胆和三七根等组成，但其在预防结直肠癌（CRC）方面的潜在功能仍然未知。
通过AOM/DSS和Apcmin/+ 小鼠、无菌小鼠、类器官模型等，研究片仔癀-肠道微生物群相互作用并对CRC的影响，证明了片仔癀抑制结直肠肿瘤发生。片仔癀通过富集益生菌和有益代谢物来逆转CRC相关的肠道菌群失调，从而改善肠道屏障功能和抑制致癌信号级联反应，表明片仔癀是将来CRC治疗潜在的化学预防剂。
1 片仔癀抑制AOM/DSS和 Apcmin/+小鼠结直肠癌发生
AOM/DSS小鼠：对照组、低剂量片仔癀组和高剂量片仔癀组的肿瘤发病率分别为100%、66.67%和37.5%。
Apcmin/+ 小鼠：对照组、低剂量片仔癀组和高剂量片仔癀组的肿瘤发病率分别为100%、100%和86%。
2 片仔癀能够逆转结直肠癌的肠道菌群失调
对片仔癀处理过的2组小鼠粪便进行宏基因组测序。发现片仔癀处理后，显著提高了肠道菌群的多样性，整体恢复了健康的微生物群。其中益生菌 Eubacterium limosum 和 Pseudobutyrivibrio xylanivorans 等均被片仔癀富集，富含的益生菌可以拮抗CRC中的致病菌。
3 片仔癀能够调节结直肠癌的肠道代谢物
对高剂量片仔癀治疗AOM / DSS模型和Apcmin/+小鼠和对照小鼠的粪便样本进行了代谢组分析。在AOM/DSS模型中，与对照组小鼠相比，片仔癀处理小鼠粪便中的35种代谢物发生了显着改变。通路富集分析显示，片仔癀上调了牛磺酸和次牛磺酸代谢、初级胆汁酸生物合成和不饱和脂肪酸生物合成。
45 种代谢物在片仔癀处理的Apcmin/+ 小鼠粪便中发生显著改变。与AOM/DSS模型类似，不饱和脂肪酸的生物合成也被片仔癀上调。将这些代谢物与肠道微生物的潜在代谢活动联系起来。观察到益生菌L gallinarum 与 TCA 的正相关关系最大，P xylanivorans 和 E limosum 与 16-羟基十六烷酸和戊二酸呈正相关。然而，病原菌 Pharei、C aerofaciens、A veronii 和 C aerofaciens 与蓖麻油酸、16-羟基十六烷酸呈负相关。
肠道中的代谢物和微生物群可以共同促进片仔癀在CRC中的化学预防作用。
4 片仔癀能够恢复结直肠癌的肠道屏障功能
评估片仔癀是否会影响肠道屏障功能。
FITC-葡聚糖肠道通透性测定：在 AOM/DSS 和Apcmin/+小鼠模型中。高剂量片仔癀显著降低了AOM/DSS 处理的小鼠和Apcmin/+的血清FITC-葡聚糖水平。
测试血清细菌脂多糖：肠道屏障完整性的另一个标志物，在高剂量片仔癀处理组中，脂多糖持续降低通过透射电子显微镜观察，片仔癀处理恢复了肠道屏障结构。
免疫组织化学染色：片仔癀处理的小鼠中，紧密连接蛋白的表达升高，包括E-cadherin和ZO-1（作为肠道屏障完整性的标志物）。
以上结果证明片仔癀-肠道菌群轴有助于肠道屏障功能的恢复。
5 片仔癀抑制结直肠癌中的致癌和促炎信号传导
从分子机制上了解片仔癀在CRC中的肿瘤抑制作用，对AOM/DSS和Apcmin/+小鼠模型中的块状结肠组织进行了RNA测序。与对照小鼠相比，片仔癀处理的小鼠中观察到588个上调和373个下调基因。富集分析发现，PI3K-Akt信号转导是片仔癀处理下调最多的通路。
PZH可以抑制IL-17信号传导、TNF信号传导、细胞因子-细胞因子受体相互作用和趋化因子信号通路，荧光定量PCR，表明结肠组织中的 Ccl2、Cxcl2、Cxcl5、TNF-α 和 Il-17α 信使 RNA 在片仔癀处理后下调。这些数据表明片仔癀对CRC的影响是由致癌和免疫相关信号级联介导的。
6片仔癀活性成分人参皂苷对结直肠癌具有直接的化学预防作用
进一步研究片仔癀活性成分。观察到多种人参皂苷被需氧微生物下调。这意味着人参皂苷可能是片仔癀的活性成分。用片仔癀中发现的7 种不同的人参皂苷处理处理CRC细胞系（DLD1 和 HT-29）和正常结肠上皮 NCM460 细胞。
观察到人参皂苷G-Re 和 G-F2 抑制 DLD1 和 HT-29 细胞的细胞增殖，而对NCM460细胞没有影响。G-Re和G-F2抑制DLD1和HT-29细胞的集落形成并直接抑制CRC细胞中的致癌和促炎信号传导。
进一步研究，用或不用 G-Re 和 G-F2 处理患者来源的CRC 类器官（74、816、828和 1482），证明G-Re和 G-F2（显着抑制 CRC 类器官的生长。这些结果表明片仔癀中成分G-Re和G-F2可以直接在CRC中产生肿瘤抑制作用。
肠癌类器官处理数据：
在本项研究中证明了片仔癀在AOM/DSS 和Apcmin/+小鼠模型中作用，片仔癀以剂量依赖性方式显着降低了肿瘤的多样性和负荷，并伴随着结肠细胞增殖的显着减少。且表面片仔癀剂量是安全的，耐受性良好。
本研究通过中药表型研究，发现能够调节肠道微生物组成，促进保护性代谢物的分泌，改善肠道屏障功能，抑制致癌和促炎途径。进一步分子机制研究，分离出中药活性成功人参皂苷。提供了对中药与肠道微生物群之间错综复杂的相互作用的见解，并为未来使用片仔癀预防CRC的策略提供有价值信息。
本研究中的类器官模型培养相关实验，欢迎各位老师沟通交流，我们提供专业的类器官技术服务！
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