我是來(lái)自于軍事醫學(xué)研究院輻射醫學(xué)研究所的馬百平，我主要從事中藥的研究。今天很高興有機會(huì )來(lái)到《腸·道》這樣一個(gè)平臺，與大家聊聊中藥與腸道菌群。
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中醫藥是中華民族的瑰寶，也在中華民族的繁衍生息中，發(fā)揮了重要的作用。中醫藥有它獨特的理論體系，中藥也是中醫藥在臨床治病的最主要工具。當大家談到中藥時(shí)，最主要想的還是它的復雜，無(wú)論是這些飲片以及我們飲用的湯劑，還是丸散膏丹這些經(jīng)典的中藥，很多人都說(shuō)它是一個(gè)“黑箱”，或者是一個(gè)“灰箱”。現代的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，為中藥的研究和開(kāi)發(fā)，提供了強有力的工具。中藥的研究主要有兩個(gè)方面。一個(gè)是它的成分研究，也就是我們想了解中藥里面有什么成分，它發(fā)揮作用的物質(zhì)基礎是什么。第二個(gè)方面是它的藥理以及它的作用和機制靶點(diǎn)的研究，那就是想知道，中藥是怎么樣來(lái)發(fā)揮作用的。現在我們對中藥的認識逐漸地加深。在化學(xué)上，通過(guò)分離純化、通過(guò)分析，對它的有效成分有了很多的認識。比方說(shuō)，蒺藜是一個(gè)傳統的藥。它不僅作為一個(gè)飲片，同時(shí)國內的“心腦舒通”也是來(lái)自于蒺藜的一味成藥。在歐洲，蒺藜被制成一些非激素類(lèi)的強壯劑，主要是供一些運動(dòng)員來(lái)使用。我們就想知道，國內的心血管制劑和歐洲的這個(gè)強壯劑，它們的物質(zhì)基礎是不是有所不同。我們就用液質(zhì)聯(lián)用的技術(shù)，來(lái)分析蒺藜中的化學(xué)成分。因為蒺藜是一個(gè)廣布種，我們從北京采了北京的蒺藜，同時(shí)從意大利羅馬采了蒺藜，從地理位置上，新疆跟歐洲最接近，我們也從新疆采了蒺藜。我們就進(jìn)行了液質(zhì)分析，大家可以看到它們的液質(zhì)的色譜圖。上面北京產(chǎn)的蒺藜，跟中間新疆這個(gè)蒺藜，成分有很多相似的地方，但是跟歐洲的蒺藜，確實(shí)有一個(gè)比較大的差異。我們就用液質(zhì)技術(shù)在線(xiàn)地鑒定其中的成分。我們鑒定了 140 多個(gè)成分，其中主要的是大家已經(jīng)報道過(guò)的甾體皂苷和黃酮這些成分。我們也是首次發(fā)現，在歐洲產(chǎn)的蒺藜中，還有另外一類(lèi)像人參皂苷一樣的三萜皂苷，這個(gè)可能就是它發(fā)揮強壯劑作用的物質(zhì)基礎。通過(guò)現在的分析技術(shù)，能讓我們了解它里面的成分以及它的活性成分。除了單味藥，復方的成分組成就會(huì )更復雜。四物湯是一個(gè)經(jīng)典的中醫補血要藥，它由 4 味藥組成。我們也用液質(zhì)技術(shù)在線(xiàn)地鑒定了其中 113 種成分，使我們了解了這樣一個(gè)復方里面有哪些成分。老話(huà)說(shuō)：“丸散膏丹，神仙難辨?！备訌碗s的是，當我們拿到一個(gè)未知的藥物，或者一個(gè)湯劑的時(shí)候，我們能否了解里面的藥味組成？ 我可以講一個(gè)故事。腫瘤科常規采用手術(shù)、放療、化療手段，來(lái)進(jìn)行腫瘤的治療，但是發(fā)現有些病人會(huì )自己服用一些中藥的湯劑，這是醫院不允許的，很多病人也就出院。過(guò)了半年、一年以后來(lái)復查，卻發(fā)現他的腫瘤比預想的恢復得要好得多，病人就說(shuō)是吃了一些中藥。大夫拿到了這樣的一個(gè)中藥湯劑以后，就找我們說(shuō)，你能不能分析它由哪些藥味組成？我們就對這樣一個(gè)未知的湯劑做了液質(zhì)分析。大家可以看這色譜圖，我們基本上可以把里面的成分進(jìn)行全部的鑒定。根據這些成分歸屬于哪個(gè)藥味，從而我們可以推斷這個(gè)復方是由哪些藥味組成，從而使這些丸散膏丹不再難辨。我們除了利用分析的技術(shù)去了解中藥——無(wú)論是單味藥，還是復方里面——有哪些成分，我們還希望能夠拿到這些成分，用于活性篩選、構效關(guān)系研究以及后面的開(kāi)發(fā)。我們去年也進(jìn)行了另外一個(gè)傳統中藥——玉竹的植化研究。我們從玉竹里面，能夠分離得到 31 個(gè)主要的成分，其中包括 11 個(gè)新化合物。這些得到的成分既可以作為對照品，用于后面的質(zhì)控，同時(shí)也可以用于后面的活性研究和新藥的篩選。另外一個(gè)藥——像延齡草，也是這兩年我們所做的研究。在市場(chǎng)上，延齡草是作為重樓的偽品；另外，延齡草本身在民間也有廣泛的應用，有著(zhù)廣泛的藥理作用。大家可以看到，指紋圖譜里面含有很多的成分，我們可以利用現代的分離技術(shù)，把這些成分全部拿到。我們總共從里面分離鑒定了 88 個(gè)化合物，我們對這些拿到的化合物進(jìn)行了廣泛的活性篩選。根據它已有的臨床應用信息進(jìn)行篩選，我們發(fā)現：含有兩個(gè)糖鏈的呋甾皂苷，這一類(lèi)成分沒(méi)有細胞毒作用，它可以促進(jìn)造血干/祖細胞的體外增殖；對于含有單個(gè)糖鏈的螺甾皂苷，這一類(lèi)成分就有細胞毒的作用，我們觀(guān)察了它對腫瘤的抑制以及對腫瘤微環(huán)境的影響；而對延齡草的另外一類(lèi)成分，就是寡糖，我們可以看到，它可以促進(jìn)腸干細胞的增殖。所以，目前除了在化學(xué)上對中藥的有效成分可以有充分的認識之外，我們也開(kāi)始了它的藥理以及作用機制、靶點(diǎn)的研究。在這個(gè)方面最有代表性的一個(gè)工作，就是 10 年前陳竺院士關(guān)于復方黃黛片的作用機制研究。他主要利用現代分子生物學(xué)的技術(shù)，闡述了復方黃黛片這樣一個(gè) 4 味藥組成的復方中藥治療白血病的機制。在這 4 味藥里面，分別選了一個(gè)主要的成分，進(jìn)行了相互作用——也就是中藥的“君臣佐使”的研究。在那個(gè)時(shí)候，像這樣的一個(gè)中藥復方的工作能夠發(fā)表在西方的主流雜志上，還是比較少見(jiàn)的。現在隨著(zhù)藥理學(xué)以及分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，探究中藥甚至中藥成分的作用機制和靶點(diǎn)，已經(jīng)不是那么的困難了。像這兩年新冠期間，篩選發(fā)現很多中藥和中藥成分能夠抑制新冠病毒。去年也報道了，甘草中的甘草酸是通過(guò)作用到刺突蛋白，從而抑制新冠病毒。這個(gè)文章也引起了大家的注意。通過(guò)這些研究，我們對中藥的有效成分的作用機制，甚至靶點(diǎn)，有了一些很深的認識。在這些認識的基礎上，人們也在傳統中藥的基礎上進(jìn)行新藥的開(kāi)發(fā)。最典型的就是青蒿素，它是源于對于青蒿的典籍記載——“青蒿一握水二升”，從而發(fā)現了青蒿素這個(gè)分子，從而產(chǎn)生了一系列青蒿素類(lèi)的抗瘧藥。基于桑枝生物堿降血糖的研究，北京藥物所也開(kāi)發(fā)了桑枝總生物堿片，去年由國家藥監局批準上市，作為一個(gè)降糖的新藥。在新冠期間，中醫藥也發(fā)揮了重要的作用。治療期間產(chǎn)生了“三方”、“三藥”，近期根據臨床有效的“三方”，也開(kāi)發(fā)了相應的顆粒劑，上個(gè)月，國家藥監局也批準了這三個(gè)顆粒劑上市，為新冠肺炎的治療提供了更多選擇。大家可以看到，對于中醫藥的研究認識有了很多的進(jìn)步，但是也存在著(zhù)一些關(guān)鍵的問(wèn)題。有些人仍然質(zhì)疑中藥的作用，其中一個(gè)最主要的關(guān)鍵問(wèn)題，就是中藥往往利用水煎劑，它里面的成分往往是水溶性的，這些成分很難通過(guò)消化道上皮吸收入血，也就是說(shuō)生物利用度比較低。按照現代醫藥學(xué)的理論，口服的藥物只有被吸收進(jìn)入體循環(huán)，通過(guò)循環(huán)達到靶組織，才可能去發(fā)揮作用。中藥中這些低生物利用度的成分都很難被吸收入血，那它如何發(fā)揮作用，這就成為了一個(gè)關(guān)鍵的學(xué)術(shù)問(wèn)題。
近年關(guān)于腸道菌群與疾病的研究有了很多的進(jìn)展，而且很多研究發(fā)現了菌群跟疾病的因果關(guān)系，也是為低生物利用度的中藥提供了一個(gè)新的視角。我們選擇了一味藥——知母，它是中醫臨床用于降糖的最常用的一味單味藥，上市的很多降糖中藥復方里面也含有這一味藥。現在的研究發(fā)現，知母以及其中的甾體皂苷、黃酮以及多糖，都有降血糖的作用，對它的作用機制，也做了很多的探討。但是無(wú)論是在臨床上看到的它的降血糖作用，還是在現在的研究里面發(fā)現了它的作用，這些成分的生物利用度普遍存在低的問(wèn)題。這些低生物利用度的成分怎么樣來(lái)發(fā)揮降糖的作用呢？菌群是不是它作用的一個(gè)機制環(huán)節和靶點(diǎn)？這樣我們就利用高糖高脂飼料加小劑量 STZ（鏈脲佐菌素），造了大鼠的 2 型糖尿病的模型，給予糖尿病大鼠 4 周知母提取物，來(lái)觀(guān)察它的作用，來(lái)探究它的作用機制。
藥理指標顯示，無(wú)論是對于餐后兩小時(shí)的血糖，還是對于胰島素的敏感性，知母都有明顯的作用。同時(shí)知母提取物也可以降低總膽固醇，以及降低 TNF-α 和 LPS 這些炎性因子，所以可以在整體動(dòng)物模型觀(guān)察到知母的降糖、降脂及相應的作用。在觀(guān)察作用的同時(shí)，我們取了糞便、血樣，進(jìn)行體內代謝產(chǎn)物的研究，我們測定了 3 個(gè)黃酮、4 個(gè)皂苷，這樣 7 個(gè)代謝產(chǎn)物。我們發(fā)現，在糞便和血中，它的代謝產(chǎn)物有所不同。最主要的是在糞便中，不論是黃酮還是皂苷，它的暴露量遠遠高于血中的量，在糞便中，它的濃度往往比血中高 2-3 個(gè)數量級。這也跟大家普遍認識的生物利用度低，是吻合的。既然知母灌胃口服以后，大部分的成分暴露在腸道里面，我們就取了關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的糞便進(jìn)行測序，我們發(fā)現，知母可以顯著(zhù)地改變腸道菌群的結構，可以增加腸道菌群的多樣性。在門(mén)水平的分析也顯示，對于糖尿病模型組，擬桿菌和厚壁菌門(mén)的比例顯著(zhù)下降了，知母給藥組可以改善這種下降。
進(jìn)一步的菌群分析顯示，知母提取物可以增加一部分有益菌的相對豐度，降低有害菌的相對豐度。我們同時(shí)對這些顯著(zhù)變化的菌屬與它的藥理指標，也進(jìn)行了相關(guān)性的分析。我們選擇能夠產(chǎn)短鏈脂肪酸的 Blautia 菌，利用體外的單菌純培養，進(jìn)行了知母作用的體外驗證。我們發(fā)現，知母提取物可以促進(jìn) Blautia 菌的增殖，而且有一定的劑量關(guān)系。同時(shí)，我們測了大鼠糞便里面短鏈脂肪酸的含量，可以看到多種短鏈脂肪酸，尤其是乙酸的含量顯著(zhù)上升，我們在體外孵育實(shí)驗里面，也看到了知母提取物可以促進(jìn)糞便中短鏈脂肪酸的增加。除了知母的這些代謝產(chǎn)物主要暴露在腸道里面，仍然有少量成分可以吸收入血，胰島 β 細胞是分泌胰島素的靶部位，我們就選擇了大鼠的胰腺，進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。我們總共鑒定、定量了 4000 多個(gè)蛋白，其中包括在糖尿病模型鼠中上調的一些蛋白和下調的一些蛋白。我們對于在模型大鼠中下調，但是知母灌胃組顯著(zhù)上調的這一部分蛋白，進(jìn)行了蛋白質(zhì)相互作用的網(wǎng)絡(luò )分析，發(fā)現這些上調的蛋白主要集中在內質(zhì)網(wǎng)蛋白加工、蛋白質(zhì)合成以及胰腺分泌等這些信號通路上。我們對這些通路上的蛋白進(jìn)行了進(jìn)一步的分析觀(guān)察，對于關(guān)鍵的過(guò)氧化物還原酶4，我們利用胰腺的免疫熒光實(shí)驗，也證實(shí)了知母可以顯著(zhù)地促進(jìn)這個(gè)蛋白的表達，從而來(lái)證明，少量吸收入血的成分仍然可以在靶組織通過(guò)蛋白這樣一個(gè)環(huán)節來(lái)發(fā)揮它的作用。所以，我們整個(gè)實(shí)驗就是將臨床有效的一個(gè)降糖藥物，從藥理實(shí)驗上，觀(guān)察到了它的效應。通過(guò)代謝產(chǎn)物的分析，我們發(fā)現它的大部分代謝產(chǎn)物確實(shí)暴露在腸道里面。對于這一部分，我們觀(guān)察了它對菌群的調節以及對相應的代謝物——像短鏈脂肪酸的影響。對于少量入血的這樣一些成分，我們利用蛋白組學(xué)技術(shù)，觀(guān)察了它對于蛋白這個(gè)層面的作用和調節。也就從這兩個(gè)方面，全面地闡述了知母降糖的機制：它可以調節菌群，恢復胰腺的相關(guān)分泌功能。在知母這個(gè)研究之外，我們也做了其他的一些類(lèi)似的研究。大家知道一部分的茶是有降糖、降脂作用的。大家知道，茶葉里面主要是茶多酚、茶多糖這些成分，也都有生物利用度低的問(wèn)題。我們在觀(guān)察降糖作用的同時(shí)，我們也看到像六堡茶，它也有增加腸道菌群的多樣性、促進(jìn)很多益生菌增殖的作用。同時(shí)對于普洱茶的熟茶，也看到了相應的作用。枸杞是另外一種中藥，主要含有多糖和寡糖，具有增強免疫和抗輻射的作用。我們在觀(guān)察到灌胃枸杞提取物可以提高受照小鼠的存活率以及免疫功能的基礎之上，我們對它的糞便也進(jìn)行了測序?？梢钥吹?，枸杞也可以上調一系列潛在的有益菌。同時(shí)，我們利用體外的純培養發(fā)現，枸杞提取物可以促進(jìn) Akk 菌的增殖。同時(shí)對枸杞里面成分的體外篩選，也發(fā)現里面的多糖和寡糖可以顯著(zhù)地促進(jìn) Akk 菌的增殖，而其他生物堿沒(méi)有這樣的作用。以上的研究就可以看到，很多低生物利用度中藥可以作用到菌群，大家目前對于中藥的認識，普遍認為中藥是多成分、多機制、多靶點(diǎn)。在多成分里面，其中很大的一部分偏水溶性的強極性的成分，它們的生物利用度往往很低，這些穿腸而過(guò)的成分并不是沒(méi)有作用，而是作用到菌群，調節腸道菌群。調節哪些菌群？如何調節菌群？這就可以闡述這一部分中藥及成分的作用的機制、靶點(diǎn)。中藥進(jìn)入腸道以后，跟腸道菌群會(huì )相互作用，那菌群也會(huì )代謝中藥的這些成分，哪些代謝產(chǎn)物可以促進(jìn)益生菌的增殖？可以抑制有害菌？這也就是它在體內發(fā)揮作用的藥效物質(zhì)基礎。腸道菌群就為這些低生物利用度的中藥及中藥成分的研究，提供了一個(gè)全新的視角。大家知道中藥往往是配伍使用。像現在研究也顯示，補益類(lèi)的中藥，像人參、靈芝里面的很多成分，像多糖，它都有益生元樣的作用；而清熱解毒的中藥，含小檗堿的黃連、黃柏，以及黃芩這些苦寒類(lèi)的中藥，它往往有抑菌的作用。中藥就通過(guò)這樣的一個(gè)配伍使用，從而發(fā)揮重塑菌群的作用。
這些研究也可以加深我們對中藥的認識，在中藥基礎研究的基礎上，我們也同樣可以進(jìn)行中藥產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，包括新藥、保健食品。解放軍總醫院中醫科的仝戰旗主任，他就根據臨床治療潰瘍性結腸炎的經(jīng)驗方子，與企業(yè)共同開(kāi)發(fā)了五味苦參腸溶膠囊，用于潰瘍性結腸炎的治療；我們近期也在進(jìn)行知母皂苷 BⅡ 抗癡呆的菌群機制研究。
對于這些藥而言，菌群就是它們發(fā)揮作用的一個(gè)重要機制方面，我們也是希望“《腸·道》中人”能夠加強合作，進(jìn)行基于腸道菌群的一些重要的基礎研究。在此基礎上，開(kāi)發(fā)一些新的中藥的產(chǎn)品，來(lái)推動(dòng)中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在此，感謝我們課題組從事中藥化學(xué)以及腸道菌群研究的同學(xué)和老師，尤其要感謝醫科院生技所的余利巖教授、生命組學(xué)研究所的徐平教授以及大連理工大學(xué)的董悅生教授，在知母降糖這個(gè)課題上的合作與支持，也感謝國家自然基金委的基金支持。
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