葛根芩連湯調節(jié)腸道菌群的研究進展*

俞儀萱，魯星妤，張靜怡，董慧靜，胡紫馨，李嘉，薛崇祥，崔慧娟

（1北京中醫(yī)藥大學，北京 100029；2中日友好醫(yī)院，北京 100029）

腸道微生物處于和宿主不斷交互的狀態(tài)中，并在某些疾病的發(fā)生發(fā)展和藥物的代謝中發(fā)揮著關鍵作用。研究[1-2]表明調節(jié)腸道菌群或可成為防治疾病的新方法。隨著分子生物學等研究技術的發(fā)展，如何通過中醫(yī)藥調節(jié)腸道菌群以治療疾病已成為國內研究的熱點。葛根芩連湯是由葛根、黃芩、黃連、甘草組成的經方，具有解表清里的功效。體內外實驗[3-5]均證實，本方可通過調節(jié)腸道菌群治療多種疾病，但目前缺乏系統(tǒng)的研究。本研究歸納總結了葛根芩連湯對腸道菌群的影響，以及其調節(jié)腸道菌群治療疾病的具體作用機制，以期為臨床更好地應用本方提供參考。

1 葛根芩連湯對腸道菌群的影響

1.1 調節(jié)腸道菌群總體結構 腸道菌群總體結構反映了菌群最突出的特征，疾病發(fā)生時，腸道菌群總體結構會發(fā)生顯著變化。這種變化反映了患者與健康人腸道菌群群落結構的主要差異?；跉w納和分析研究中操作分類單元（operational taxonomic unit，OTU）、聚合酶鏈式反應（polymerase chain reaction，PCR）條帶等指標的組間差異，有研究[6-7]發(fā)現(xiàn)葛根芩連湯可以顯著調整菌群的總體結構向正常狀態(tài)轉歸。

章常華等[6]研究了葛根芩連湯對KK-Ay糖尿病小鼠腸道菌群總體結構的影響。結果提示葛根芩連湯能增加菌群變性梯度凝膠電泳（Denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）條帶的數(shù)目，且與其他組別比較，葛根芩連湯高劑量組明顯增加了1號條帶，表明葛根芩連湯能改變疾病狀態(tài)下的腸道菌群總體結構，使得1號條帶對應的乳桿菌屬（Lactobacillus）成為腸道菌群中的優(yōu)勢菌群。徐佳[7]研究發(fā)現(xiàn)葛根芩連湯能調節(jié)糖尿病患者腸道菌群總體結構向正常狀態(tài)轉歸，同時這種調節(jié)的結果又有別于二甲雙胍等藥物治療后的菌群結構。而且該研究[7]表明，在12周的治療過程中，隨著葛根芩連湯使用時間的延長，菌群總體結構不斷發(fā)生變化；其次，不同劑量的葛根芩連湯對于菌群結構調整的方向不同。因此，葛根芩連湯對菌群總體結構的調節(jié)效應主要受治療時間和使用劑量的影響，其效應與治療時間呈正相關，對菌群結構的調節(jié)呈現(xiàn)劑量依賴效應。

1.2 雙向調節(jié)腸道菌群的多樣性 腸道菌群的多樣性反映了群落的豐富度和均勻性。不當?shù)拿庖攮h(huán)境、營養(yǎng)因素等均會破壞菌群多樣性的穩(wěn)定，誘導產生疾病[8]。有研究[9-12]通過比較香農多樣性指數(shù)（Shannon's diversity index）、辛普森多樣性指數(shù)（Simpson index）、Chao1指數(shù)和Sobs指數(shù)等指標，證實了葛根芩連湯可以在不同疾病中雙向調節(jié)腸道菌群的多樣性，而并不表現(xiàn)為對菌群多樣性單一地上調或下調。

李揚[9]研究發(fā)現(xiàn)，口服葛根芩連湯可下調結直腸癌患者的腸道菌群多樣性。LV J等[10]研究證實葛根芩連湯能降低結直腸癌模型小鼠的腸道菌群多樣性。陳陽等[11]研究發(fā)現(xiàn)急性腸炎患者的菌群多樣性高于健康人，且葛根芩連湯可顯著降低急性腸炎患者的菌群多樣性。同時，研究中僅有“全方去芩連組”對腸道菌群的多樣性指數(shù)無顯著影響，因此該研究指出黃芩與黃連的配伍很可能是發(fā)揮這種調節(jié)效應的關鍵藥對。LIU C S等[12]研究則表明葛根芩連湯可提高感染性腹瀉小型豬的腸道菌群多樣性，上調菌群物種豐富度。張庚鑫等[13]研究發(fā)現(xiàn)，抗生素引起的腹瀉會降低腸道菌群物種的多樣性，而使用葛根芩連湯后可以回調菌群多樣性。

1.3 影響腸道菌群具體群落組成 腸道微生物屬細菌界，界以下可劃分門、綱、目、科、屬、種6個水平。研究表明葛根芩連湯對于門至屬層次的菌群都具有一定的影響，而目前的研究主要集中在門和屬的水平上。

1.3.1 門水平 厚壁菌門（Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）和變形菌門（Proteobacteria）是人與實驗動物腸道菌群在門水平上的主要類群。近年來研究[14]表明，三者比例的改變會對機體的代謝功能產生影響，如厚壁菌門與擬桿菌門之比上升更易引發(fā)肥胖癥[15]。

葛根芩連湯在菌群門水平上可以降低厚壁菌門與擬桿菌門之比，下調變形菌門，正向調節(jié)三大類群之比。李揚[9]研究表明葛根芩連湯能夠下調厚壁菌門與擬桿菌門之比，使腸道菌群結構保持穩(wěn)態(tài)，從而輔助治療結直腸癌術后患者；而且葛根芩連湯能降低變形菌門的豐度，使變形菌門中眾多病原菌（如幽門螺桿菌、沙門氏菌等）占比降低，從而改善這部分患者存在的代謝紊亂及炎癥反應。這一結果與張庚鑫等[13]的研究結果一致。

1.3.2 屬水平 屬水平可以反映腸道菌群生態(tài)位的變化[16]，體現(xiàn)藥物的治療作用。盡管目前的研究在病種、模型的選擇上存在差異，但不同研究中葛根芩連湯對于某些特定菌屬的調節(jié)方向是明確的，且葛根芩連湯對這些特定菌屬的調節(jié)作用得到了廣泛的證實。（見表1）這些菌屬或可成為本方治療疾病的靶點，以及療效評價的生物學標志物[17]。益生菌與宿主的相互作用可以競爭性抑制其他微生物，維護黏膜屏障功能，利于宿主保持健康狀態(tài)[18]。

表1 葛根芩連湯對腸道菌屬的調節(jié)作用

研究顯示，葛根芩連湯可選擇性地上調益生菌，如雙歧桿菌屬[7,19,21-22,24]、乳桿菌屬[6,10-11,21-23]、阿克曼菌屬（Akkermansia）[9,11-12]、普雷沃氏菌屬（Prevotella）[9]等。

同時研究證實葛根芩連湯能夠下調某些機會致病菌菌屬，如Tyzzerlla屬[10,26]、Anaerotruncus屬[21]、顫桿菌屬（Oscilibacter）[10,12]、葡萄球菌屬（Staphylococcus）[10]、Alistipes屬[7,13]等。這有利于防止致病菌過度繁殖，從而維持宿主體內菌群的平衡。

此外，葛根芩連湯能直接抑制某些致病菌屬，防止相關疾病發(fā)生。王孝先[27]通過體外抑菌實驗證實，葛根芩連湯對鼠傷寒桿菌（Bacillus typhimurium）具有抑制作用，但對大腸桿菌（Bacillus coli）無抑制作用，表明葛根芩連湯的抑菌作用具有針對性，長期使用本方不會產生菌群失調的副作用。徐蓓蕾等[28]研究證實葛根芩連湯能抑制大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、痢疾桿菌（Dysentery bacillus）、志賀桿菌（Shigella）等致病菌。

然而，有研究顯示某些菌屬的上調或下調可出現(xiàn)不同的結果：陳聰聰?shù)萚22]表明葛根芩連湯可上調2型糖尿病濕熱證患者的梭菌屬（Clostridium）的含量，而陳陽等[11]研究顯示葛根芩連湯可下調大腸濕熱模型大鼠腸道內的梭菌屬的含量。此外，肖嫩群等[21]研究發(fā)現(xiàn)葛根芩連湯可以提高泄瀉腸道濕熱證小鼠的腸桿菌屬（Enterobacter）含量，與張博荀[29]的研究結果相反。后者顯示，黃芩-黃連藥對能降低2型糖尿病腸道濕熱證模型鼠腸道內腸桿菌屬的數(shù)量。這可能是由于研究之間的物種（人或動物）、疾病模型存在差異，并且菌群的測序結果也易受飲食、環(huán)境等多因素影響。

2 葛根芩連湯調節(jié)腸道菌群治療疾病的機制

調整腸道菌群是中藥復方發(fā)揮治療作用的重要機制[30]。XU J等[31]對經葛根芩連湯治療的2型糖尿病患者的腸道菌群進行了連續(xù)測序，結果顯示菌群結構的變化先于空腹血糖、餐后2 h血糖等臨床實驗室指標的變化，表明本方可能是通過調整腸道菌群起到治療作用的。葛根芩連湯能通過調節(jié)菌群，增加短鏈脂肪酸含量，保護腸道屏障，抑制腸道炎癥，從而治療多種疾病。（見圖1）

圖1 葛根芩連湯調節(jié)腸道菌群治療疾病的機制示意圖

2.1 增加短鏈脂肪酸含量，正向調節(jié)生物學功能 短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）包括乙酸、丙酸、丁酸等，由腸道菌群發(fā)酵腸道內的碳水化合物產生。短鏈脂肪酸產生菌增加，可以促進SCFAs生成，進一步結合G蛋白偶聯(lián)受體41（G-protein coupled receptor 41，GPR41）、G蛋白偶聯(lián)受體43（G-protein coupled receptor 43，GRP43）、G 蛋白偶聯(lián)受體109A（niacin receptor 1，GPR109A）及過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma，PPAR-γ）4種受體，激活下游通路，增加能量代謝，促進瘦素分泌，調節(jié)脂質代謝，平衡腸道微生態(tài)，維持免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)[32]，抑制腸道炎癥并預防結腸癌等疾病的發(fā)生[33]，從而發(fā)揮對疾病的防治作用。

研究表明，葛根芩連湯可以上調短鏈脂肪酸產生菌[34]，如阿克曼菌屬[9,11-12]、瘤胃球菌屬（Ruminococcus）[11]等。LIU C S等[12]研究證實，葛根芩連湯能提高感染性腹瀉小鼠血清中乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸的含量。葛根芩連湯能提高腹瀉小型乳豬血清中乙酸、丙酸、丁酸的含量，并可使之恢復至正常水平[35]。

2.2 維護腸道屏障的完整性 腸道屏障主要包括緊密連接蛋白與上皮細胞等組成的機械屏障，益生菌形成的生物屏障，淋巴組織等形成的免疫屏障，以及膽汁酸等形成的化學屏障。完整的腸道屏障有利于維持機體正常的生理功能并抵御病原體入侵[36]。

腸道緊密連接蛋白主要包括ZO-1、Occludin及claudin-1等，可使相鄰的上皮細胞之間形成相對密封的狀態(tài)[37]，在控制水、離子和營養(yǎng)物質滲透的同時能阻止病原體進入[38]。郭一等[39]發(fā)現(xiàn)葛根芩連湯可以上調腸道ZO-1緊密連接蛋白的表達，保護腸道機械屏障，從而治療非酒精性脂肪性肝炎。陳麗[40]研究證明葛根芩連湯能上調益生菌以提高Occludin緊密連接蛋白的表達，保護潰瘍性結腸炎小鼠的腸黏膜。李亞蘭等[41]研究表明葛根芩連湯能升高潰瘍性結腸炎小鼠結腸組織Occludin和ZO-1蛋白表達。此外，葛根芩連湯可以促進益生菌（如普雷沃氏菌屬等）形成腸道生物屏障，以占位性保護、營養(yǎng)競爭和產生抗菌物質等方式保護腸道屏障[42]。

2.3 減少腸道促炎因子，平衡腸道內環(huán)境 腸道菌群失調會加劇腸道的炎癥狀態(tài)，促使多種疾病發(fā)生與發(fā)展。葛根芩連湯可以下調機會致病菌或致病菌的豐度，減少腸道炎癥因子，從而維護腸內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。

王燁[25]研究發(fā)現(xiàn)葛根芩連湯可以下調腸道內變形桿菌門的豐度，降低腸道內革蘭氏陰性菌表達的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）水平，減輕炎癥反應。趙永雪等[43]研究指出葛根芩連湯能下調肝硬化內毒素血癥患者血清C反應蛋白（CRP）、白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、降鈣素原（PCT）表達水平。劉曉曦等[44]研究證明葛根芩連湯能夠降低濕熱泄瀉模型仔豬空腸白細胞介素-1β（IL-1β）、TNF-α、IL-6的表達水平，從而改善腸道炎癥狀態(tài)，平衡腸道內環(huán)境。

3 總結

葛根芩連湯藥簡力專，既“表里雙解”，又“上下同調”，能發(fā)揮清熱燥濕止痢之功而治療多種疾病。葛根芩連湯能調整腸道菌群的結構、多樣性，影響具體的菌屬，從而增加體內短鏈脂肪酸的含量，維護腸道屏障的完整性，發(fā)揮防治疾病作用。然而，目前的研究仍存在一定的局限：首先，本方對某些菌屬的調節(jié)方向尚不明確，如腸桿菌屬、梭桿菌屬（Fusobacterium），且目前仍缺少深入到對菌群“種水平”的研究；其次，大多研究只采用了菌群多樣性測序的方法，較少使用宏基因組學或代謝組學等技術對菌群與基因、功能、代謝產物的聯(lián)系進行更進一步的研究，因而尚不能明確本方調節(jié)腸道菌群發(fā)揮療效的具體機制及其相關的臨床指標；第三，療程和劑量有可能是影響本方療效發(fā)揮的核心因素，但目前仍缺少對本方調節(jié)菌群“時效關系”和“量效關系”方面的研究。今后葛根芩連湯或可在臨床上治療或輔助治療某些具有明確腸道菌群變化特征的疾病，或與抗生素同用而避免因菌群紊亂以致影響臨床抗感染治療的療效。以上結果有助于明確本方的使用范圍，并為特定菌屬作為本方的治療靶點及療效評價生物學標志物提供參考。由于菌群測序的結果存在較大的個體間變異性，并且容易受到多種因素的干擾，上述問題的解答還需依靠于大樣本、多中心的隨機對照試驗進一步探討。