肠道菌群是近年来中医药领域的研究热点，不仅与中医理论相契合，而且是中药口服发挥药效的重要靶点之一。基于肠道菌群的中药药理研究近年来也陆续刊登于核心期刊。 为了帮助广大研究者了解中医药相关肠道微生物的研究进展与方法，我们收集整理了近几年基于中药及肠靶轴研究的发表于GUT、Nature Communications、Theranostics等高水平期刊的论文。 【中医药与肠道菌群专辑】为大家精细解读重磅研究与进展。 【杂志名】：Gut 【影响因子】：IF=19.819 【中药】：人参提取物 【疾病】：肥胖 【样本类型】：小鼠动物模型 【技术方法】：16S +非靶代谢组 【是否菌群验证】：是 【关键菌群】：E. faecalis（粪肠球菌） 研究背景 【中药背景】 人参被广泛用作传统医学或功能性食品。人参的主要活性成分是人参皂苷，具有防治肥胖和肥胖相关疾病等多种生物学功能。人参皂苷在被吸收到血液之前，通过肠道微生物的去糖基化反应被代谢为稀有皂苷(如人参皂苷CK)。此外，也有研究表明长期服用人参提取物(GEs)可以改变肠道微生物组成。 【疾病与肠道菌群背景】 肥胖已成为全球流行病。肥胖导致各种疾病的风险增加，包括胰岛素抵抗、II型糖尿病、脂肪肝疾病、心血管疾病和某些类型的癌症。目前的抗肥胖策略主要旨在限制能量摄入和吸收。此外，增加棕色脂肪组织也可能是预防和治愈肥胖及其相关疾病的新颖有效的治疗方法。肠道菌群是肥胖过程能源获取和储存的重要因素，因此，调节肠道微生物群被认为可防止和治疗肥胖。已有研究表明，使用益生元和抗生素调节肠道微生物群可以改善宿主代谢，进而减少肥胖和相关的代谢疾病。 中科院动物所与延边大学团队立足于长白山道地药材--人参，探讨人参提取物(GE)对肠道菌群的潜在调节作用，识别特定的菌株及其代谢产物，特别是介导人参抗肥胖作用的长链脂肪酸（LCFA）的作用机制。相关研究成果发表于顶级期刊《Gut》。研究设计 主要研究结果 1. 药效学指标检测与初步机理：人参提取物（GE）激活棕色脂肪组织提高能量代谢降低肥胖 （1）药效：人参提取物（GE）处理显著降低了db/ db小鼠的体重和肥胖程度（图1A-C）。 （2）药效机理-GE抗肥胖作用是由于能量消耗增加，而非食物摄入量减少或体力活动增加：与对照组相比，GE处理显著增加了能量消耗(图1D)；而在食物摄取量、能量摄取量、体力活动、呼吸交换比(RER)、未被吸收的能量方面两组则没有显著差异。 （3）药效机理-GE能改善肥胖小鼠的能量稳态：当暴露于4℃（4h）时，GE处理组核心体温显著升高(图1E, F)；GE还可改善葡萄糖稳态、胰岛素敏感性、逆转肝脏脂肪变性。 （4）药效机理-GE通过激活BAT增加全身能量代谢：GE的作用可部分归因于BAT的产热活性提高（图1G）和解偶联蛋白1（UCP1）的表达增加（图1H, I）。BAT是一种生热器官，对维持核心体温至关重要，其生热活性在热中性时受到抑制。然而，GE处理并不影响热中性体重增加。这一结果证明GE的抗肥胖作用依赖于BAT活性。 2.GE处理引起的肠道菌群的变化：发现潜在关键菌群 GE诱导肠道菌群的组成显著改变，且粪肠球菌显著富集：GE处理的小鼠菌群多样性（ACE, Chao 1, Shannon指数和Simpson指数）显著低于对照组小鼠，主成分分析显示两组菌群具有明显差异性(图2A)。但经GE处理后，门水平的比例丰度（尤其是厚壁菌门和拟杆菌门）无显著差异。但粪肠球菌在科-属-种水平上显著富集(图2B-D)。 3.菌群功能验证：粪便移植 为了进一步说明粪肠球菌在肥胖中的具有功能作用。作者以高脂饮食小鼠为模型，粪肠球菌移植治疗，发现：粪肠球菌移植治疗与GE的效果一致，包括体重、能量消耗、BAT等指标（图3-H），判断粪肠球菌通过激活BAT和棕色脂肪形成而增加能量消耗进而降低肥胖。 4.菌群作用机理研究：血清和培养基的代谢物改变及代谢物对BAT的调控 （1）粪肠球菌可能参与脂肪酸代谢：对血清样本进行非靶向代谢组学分析，发现粪肠球菌灌胃显著改变多种LCFAs的表达(图4A)。作者分别对经粪肠球菌处理和未经处理的培养基进行LCFA含量测定比较，结果发现粪肠球菌处理后肉豆蔻油酸（MA，C14:1)含量非常高（图4B）。 （2）进一步研究LCFAs对BAT活性的潜在影响：结果表明肉豆蔻油酸 (MA，C14:1)显著上调耗氧量（图4C），降低了体重和脂肪组织重量（图4D-E），增加了体温及能量消耗（图4F-G）。MA增加了UCP1的表达，使用UCP1 敲除小鼠进一步验证了MA对BAT的抗肥胖作用（图4I-J），再次论证了粪肠球菌产生的MA通过增加BAT活性和全身代谢来减少肥胖。 5. 调控肠道菌群代谢与功能的关键基因与功能验证 之前的研究表明ACOTs家族是参与脂肪酸和CoA产生的关键酶（图A）。为了阐明粪肠球菌如何参与MA产生，作者利用Crispr-dCas9技术构建ACOT基因敲除(KD)和WT粪肠球菌株(图5B)。发现WT菌株诱导MA的积累明显高于ACOT KD菌株(图5C)，表明MA的产生部分由ACOT介导。 作者进一步通过小鼠模型及上述多种指标进行表型评价（图5D-J），证实ACOT基因在MA生物合成及发挥相关抗肥胖过程中的重要作用。 小结 本研究通过肠道微生物组和血清代谢组，发现人参提取物处理后粪肠球菌在科-属-种水平上显著富集，粪肠球菌富集可诱导生成肉豆蔻油酸(MA)，从而发挥抗肥胖作用。同时揭示了粪肠球菌通过ACOT基因促进MA的产生，从而阐明人参提取物 - E. faecalis - LCFA(尤其是MA)轴通过增加BAT活性和棕色脂肪的形成发挥显著的抗肥胖作用。 该研究是一个中药药理与病理机理探究相结合的典型模式：从中药的药效活性出发，进一步切入到关键的病理调控因子的发现，同时达到药理机理阐述和疾病机理创新研究的双重目标。
