中医药调控肠道菌群的研究进展与思考

李燕珍，刘 億，赵海梅，刘端勇，鹿秀云

(1.江西中医药大学科技学院，江西 南昌 330004； 2.江西中医药大学研究生院，江西 南昌 330004； 3.江西中医药大学基础医学院，江西 南昌 330004)

肠道菌群主要由成千上万的益生菌、中性菌和病原菌等3类细菌组成，广泛分布于肠道黏膜，且数量和种类维持着动态平衡，其通过保护肠道、营养消化与吸收以及调节机体代谢状态，参与机体稳态调节，从而维护人体健康。然而一旦肠道菌群失衡或移位，或将导致肠道炎症、免疫性疾病、系列代谢性疾病，甚至神经性疾病等疾患。中医药根据中医基础理论与肠道菌群动态平衡理论，充分影响和利用肠道菌群，调理人体健康。

1 肠道菌群的主要功能

肠道菌群与人体共同进化，人体为正常菌群提供繁殖场所和营养，同时肠道菌群也为人体执行必要的生理功能，其主要功能有3个方面：首先，生物拮抗及防御感染作用，主要通过益生菌抑制致病菌形成菌群平衡，或抵制外源性致病菌入侵[1-2]；其次，驱动和维持免疫成熟和稳态形成，主要通过促进免疫系统成熟、刺激肠道黏膜sIgA分泌、诱导免疫耐受形成、维持细胞因子平衡几个途径实现[3]；再者，代谢与营养作用，主要通过参与食物或药物的分解代谢、合成营养及合成活性物质，维持人体健康[4]。

2 中医药调控肠道菌群的途径

2.1 直接调节肠道菌群结构

肠道菌群的数量和种类等菌群结构在肠道保持一定的动态平衡，平衡一旦打破势必诱发人体健康损伤。中医药通过各种途径恢复肠道菌群平衡，达到“阴平阳秘，精神乃治”的目的。刘思颖等[5]利用黄芩苷降低高脂血症模型小鼠胆固醇、低密度脂蛋白及TNF-α、IL-6和内毒素水平的同时，经测序生物信息学分析发现，在细菌属的水平上，高、低剂量黄芩苷降低脱硫弧菌丰度，且低剂量黄芩苷可降低革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌数目之比，说明黄芩苷有效治疗高脂血症可能与调节肠道菌群结构有关。刘茜明等[6]采用 ERIC-PCR技术检测抗生素相关性腹泻模型巴马小猪的十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠中细菌菌群的结构多样性，发现模型组动物肠杆菌、肠球菌、双歧杆菌及乳杆菌的数量明显减少，且肠管散在充血、出血，肠壁变薄，肠管内充满黄色稀薄的内容物，ERIC-PCR条带大小和数量明显减小和模糊。经葛根芩连汤治疗后，病理损伤明晰减轻，菌群数量逐渐恢复，同时各肠段ERIC-PCR扩增条带数随着用药时间的延长呈现正常的趋势，提示葛根芩连汤具有调整抗生素导致的菌群紊乱的功能。 张凯楠等[7]建立四氧嘧啶糖尿病小鼠模型并用两色金鸡菊醇提物进行干预，经16S rDNA实时荧光定量PCR技术检测发现球形梭菌与多形拟杆菌的水平明显下降，同时经Pearson相关性分析表明这两个细菌水平与空腹血糖浓度降低成正相关，提示两色金鸡菊醇提物有效降糖可能和保护肠道益生菌有关。体外实验方面，郑彦懿等[8]采用16S rDNA测序法、平板计数法和气相色谱法等方法考察大黄牡丹汤对肠道菌群及其分泌短链脂肪酸功能时发现，大黄牡丹汤体外可增加乳杆菌属、乳球菌属、变形菌属，而减少埃希菌属，同时脆弱拟杆菌分泌的乙酸、丙酸、丁酸均有显著抑制作用，提示大黄牡丹汤是通过抑制肠道菌群短链脂肪酸的分泌调整肠道菌群平衡的。中医药在调节肠道菌群结构时，不仅调节肠道菌群的数量，还可以同时增加和保护益生菌种类，抑制和减少致病菌，调整菌群平衡，保护肠道黏膜屏障。

2.2 调节肠道菌群移位

肠道菌群移位(bacterial translocation，BT) 是指肠道菌群及其毒素或代谢产物在某些状态下，穿越黏膜屏障，进入肠道外的原本无菌组织或器官的过程。BT发生主要以革兰阴性杆菌(以肠杆菌科为主)，其次是革兰阳性球菌，是全身炎症反应综合征的关键所在[9]。大黄在降低脓毒症模型大鼠死亡率的同时，随着剂量的增加，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌数量明显下降，乳酸杆菌及双歧杆菌则明显增加，同时在淋巴结及血液中检出的细菌阳性率和菌量计数均明显降低，提示大黄可抑制游离菌通过位移进入淋巴、血液和远端脏器，从而减轻脓毒症[10]。陈兰英等[11]观察到四逆汤可明显降低失血性休克大鼠内毒素、D-Lac及血浆t-NOS含量，伴见肠绒毛上皮细胞变性、坏死明显减少，充血及炎细胞浸润未见等肠黏膜病理损伤修复现象，同时肝、脾、肾和肠系膜淋巴结的菌群数量具有明显被抑制，表明四逆汤可通过抑制肠道菌群移位有效缓解失血性休克大鼠肠黏膜损伤。由此可见，中医药可以有效阻止肠道菌群移位，防止疾病蔓延。

2.3 调节肠道菌群主要功能

2.3.1 影响肠道免疫

胃肠道作为淋巴细胞、免疫因子以及肠道菌群的集散之地，是最大的免疫器官。作为抵御疾病的第一道屏障，肠道菌群与肠道黏膜免疫之间相互作用，一方面促进或增强肠内外免疫形成或功能，如促进肠道不同T细胞亚群产生、诱导 sIgA的合成从而参与肠黏膜免疫维护，或通过代谢产物(如丁酸)等参加调节包括调节性T细胞等固有免疫的形成等等。另外一方面，肠道免疫也反作用于肠道菌群，如sIgA可直接包被细菌，防止菌群移位，免疫功能下降，肠道菌群数量和分布失控，甚至肠道菌群移位[12-13]。在细胞免疫方面，王慧等[14]用小檗碱治疗睡眠剥夺大鼠时发现，小檗碱能显著降低失眠大鼠产气荚膜梭菌数量，增加肠球菌、大肠杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌数量， 同时降低Th17/Treg细胞比值，表明小檗碱改善睡眠的作用可能和调节肠道菌群和肠道免疫状态水平有关，但肠道菌群和Th17/Treg细胞平衡的直接相关性缺乏直接证据。体液免疫方面，张红等[15]健脾祛湿止泻中药治疗胆囊微创切除术后腹泻患者80例，与治疗前对比，中医证候积分明显降低，肠道双歧杆菌、乳酸杆菌水平明显升高，而大肠埃希菌水平显著下降，伴见肠道 sIgA水平则显著升高，提示健脾祛湿止泻中药可有效缓解该病临床症状、体征，降低远期复发率，这可能和调节肠道菌群结构，升高肠道sIgA水平，提高肠道局部体液免疫水平相关。52名新生儿窒息患儿在常规处理的基础上加四君子汤治疗后，患儿粪便中肠球菌及双歧杆菌所形成的菌落数均较正常患儿明显增多，同时血清IgA、IgM显著升高，提示四君子汤可有效改善新生儿窒息患儿肠道菌群平衡及其相关体液免疫水平[16]，其主要成分四君子汤多糖不仅可以升高脾虚小鼠淋巴细胞比例、肠道sIgA水平，还可降低外周血中性粒细胞及单核细胞比例，重要的是降低乳酸杆菌、脆弱拟杆菌及大肠杆菌数量，并升高细菌定植抗力(双歧杆菌/大肠杆菌)，从而恢复其肠道菌群平衡，提示四君子汤改善肠道菌群平衡的物质基础可能是四君子多糖[17]。无论体液免疫或系统免疫，目前中医药研究尚局限于各自单独的研究，中医药是作用细菌或细菌代谢产物干预免疫状态，抑或调节免疫状态影响细菌数量、种类或分布，此间相关性方面的研究尚有待于进一步深入研究。

2.3.2 调节肠道黏膜屏障

肠道黏膜屏障主要有4个，分别是机械屏障、微生态屏障、化学屏障、免疫屏障，其中机械屏障主要由肠黏膜上皮细胞、细胞间紧密连接与菌膜。肠道不同细菌对机械屏障的调控作用不同，其主要是通过干预细菌本身或其代谢产物对上皮细胞、细胞间连接以及免疫状态完成的[18]。庄元杰等[19]通过大承气汤灌肠联合奥曲肽治疗急性胰腺炎44名患者，发现其疗效高达95.45%，且治疗后肠球菌、大肠埃希菌计数均减少，乳酸杆菌、双歧杆菌计数上升，且肠道黏膜屏障功能性指标血清钙显著升高、淀粉酶和IL-18则显著下降，提示该治疗方案可通过调节肠道菌群平衡，维持肠道黏膜屏障功能提高疗效。邹川等[20]中药大黄复方灌肠治疗慢性肾脏病，发现治疗后大肠杆菌菌落计数明显减少、双歧杆菌、乳杆菌菌落计数则明显增加，同时肠黏膜屏障指标如D-乳酸和内毒素水平明显降低，同时临床症状伴见不同程度的改善，提示中药大黄复方灌肠可通过改善肠道菌群结构，巩固肠道黏膜屏障，减少内毒素等有害物质进入血液，延缓肾脏损害。

2.3.3 影响药物代谢动力学改变

胃肠道是药物吸收、分解和代谢的主要场所之一，而不同的肠道菌群对药物代谢具有不同作用倾向，总体而言是通过还原和水解两种方式为主[21]。众所周知，人参皂苷 Rb1 在肠道菌群作用下主要代谢途径为人参皂苷 Rb1→人参皂苷Rd→人参皂苷 F2→Compound K→20(S)-原人参二醇。康安等[22]采用林可霉素诱导菌群失调大鼠模型，经人参皂苷 Rb1干预后，与正常组比较，人参皂苷Rb1在菌群失调大鼠组的血药浓度显著升高，而人参皂苷Rd 在菌群失调大鼠组血药浓度明显下降，人参皂苷Rd的生成速率也同时显著降低，提示肠道菌群可促进人参皂苷Rb1及其脱糖基代谢产物Rd 吸收入血后药代动力学行为发生改变。张文秀等[23]采用HPLC检测不同孵育时间点大鼠肠道菌群和类叶升麻苷离体培养后的变化，并利用HPLC-Q-TOF-MS 鉴定类叶升麻苷的代谢产物发现，经大鼠肠道菌群代谢后转化成3，4-二羟基苯乙醇、咖啡酸和3-(3′-羟苯基) 丙酸。而刘亚丽等[24]以连翘苷为内标物，建立UPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS检测条件，采用负离子和多反应离子监测模式从药物-菌群孵育液中鉴定出白头翁皂苷B3的3-位侧链脱糖代谢产物及苷元母核上羟化、羧化和脱羧、甲基化和去甲基化代谢产物共8种，提示肠道菌群在一定条件下能有效代谢白头翁皂苷B3。同时覃小丽等[25]建立超高效液相色谱串联电喷雾飞行时间质谱法结合Metabolite ToolsTM，质量亏损过滤(MDF)等技术检测槲皮苷在大鼠肠道菌群中的代谢情况，发现通过槲皮苷与肠道菌群培养液联合培养后，得到山柰酚、花旗松素、槲皮素，提示上述代谢产物是槲皮苷发生脱糖、脱氧、乙酰化等反应，脱糖生成的苷元槲皮素进一步发生羟基化、脱氧、还原、开环等反应，表明槲皮苷能够在大鼠肠道菌群中发生代谢，增加了化合物的疏水性和化学多样性。类似的研究还用于刺芒柄花素[26]、巴豆叶提取物[27]等，涉及的领域包括黄酮类、生物碱类、三萜皂苷类、醌类、木脂素类、多糖类等等[28]。肠道菌群对中药有效成分或活性成分的代谢转化作用主要是依赖离体和在体试验完成，中药复杂成分经菌群代谢合成新的活性化合物，这些化合物或可直接作用于相关效应细胞产生相应药理药效作用，对药物生物利用度、药物作用靶点和部位、作用机制研究及新药研发等均具有重要的指导价值。

2.4 剂型剂量与菌群平衡相关性研究

中药往往因为剂型和剂量不同，其主治的范围、功效、患者耐受、不良反应等的效果和程度均不相同，甚至相反。不同剂型和剂量对肠道菌群的影响及肠道菌群对该药物代谢也会发生改变。陈志敏等[29]为了观察二神丸中补骨脂、肉豆蔻炮制前后对脾肾阳虚泄泻模型大鼠肠道菌群变化，并与未炮制加工的二神丸比较发现，盐炙补骨脂和麸煨肉豆蔻组方的二神丸可明显减少大肠埃希菌和粪肠球菌，并提高长双歧杆菌和乳酸杆菌水平，提示炮制品组成的二神丸对肠道菌群平衡的调控效果更优。孙必强等[30-33]分别使用七味白术散煎剂、滴剂和提取物等不同剂型治疗肠道菌群失调模型小鼠发现：3种剂型均可迅速增加小鼠粪便肠道中肠球菌、肠杆菌、乳杆菌和双歧杆菌4种菌群菌量，以滴剂和提取物效果明显优于水煎剂，同时肠组织超微结构显著改善，组织中sIgA含量明显提高，血清TNF-α和IL-6含量下降，且3种剂型在不同时间点肠上皮IL-4、IL-10 mRNA表达则逐步提高而IFN-α mRNA表达逐渐下降，表明七味白术散治疗肠道菌群失衡综合征适宜剂型主要是滴剂和提取物。不同剂量配比大黄-黄芪对肠道菌群的调节作用也是不一样的，在治疗慢性肾功能衰竭过程中，除大黄-黄芪1∶2组外，经1∶1，1∶4，1∶ 6等配比大黄-黄芪干预后大鼠脏器细菌移位率降低，同时肠黏膜Occludin蛋白升高，D-乳酸含量降低，提示一定剂量配比的大黄-黄芪有助于防止肠道菌群移位并维护肠黏膜屏障的完整性[34]。中药用药相对安全，但必须在对证和正常剂量情况下，如果超量或不对证，也可能会出现不良反应如导致肠道菌群失衡或菌群移位等。临床上治疗风湿感冒的荆防败毒散超量服用后可见腹泻、免疫力下降等表现。王莉丽等[35]将超过一般剂量5倍的荆防败毒散灌胃给予KM小鼠15 d后，结果表明小鼠体质量下降、腹泻，淋巴细胞数、脾脏指数及胸腺指数明显下降，乳酸杆菌及双歧杆菌明显减少，而肠球菌及大肠埃希菌明显增加，且球菌比明显升高，提示超剂量滥用荆防败毒散可能会造成人体免疫功能降低及肠道菌群失调。同样常用于心衰和心肌梗死的四逆汤超量使用也会出现类似症状，究其原因也是导致肠道菌群失衡与移位和免疫力低下[36]。

2.5 配伍规律与菌群平衡相关性研究

中药复方配伍是中医药疗效的灵魂。灵活的加减化裁不仅扩大了中药的主治范围，增强中药的功效，同时制约了中药的偏性和毒性反应。陈斌[37]为了研究逍遥散的抗肝纤维化作用时，发现去掉健脾药物的逍遥散将减弱逍遥散的保肝护肝作用，主要体现ALT、AST、内毒素水平下降程度和肠道菌群多样性恢复均较逍遥散原方差，表明逍遥散中健脾药物的配伍有助于恢复肠道菌群结构，改善肝功能。门薇等[38]将戊己丸的黄连、吴茱萸、土炒白芍3味中药按正交设计将其分成9组，分别与粪便稀释液联合厌氧培养24 h，经HPLC-UV 法检测小檗碱和巴马汀含量发现：一方面，复方配伍提高了低剂量小檗碱的代谢，代谢速度与吴茱萸和土炒白芍呈正相关；而降低高剂量小檗碱的代谢转化率，这一过程与吴茱萸呈负相关；另外一方面，复方配伍促进高剂量巴马汀的代谢，抑制低剂量巴马汀的代谢，各自代谢速度与吴茱萸和土炒白芍的剂量呈负相关，提示不同配伍戊己丸经肠道菌群代谢的速度和转化率都是有差异的。小檗碱在治疗小鼠自发性2型糖尿病时，配伍水苏糖能明显改善小鼠的糖脂代谢紊乱，降低空腹血糖、血清总胆固醇，上调小鼠肠道乳酸杆菌和双歧杆菌丰度，这些作用明显优于各自单纯用药组，提示小檗碱配伍水苏糖联合用药则可提高其调节肠道菌群平衡治疗糖尿病的能力[39]。刘玲等[40]采用肠道菌群法，并和单纯组比较研究黄芪对防风中主要活性成分升麻素苷、5-O-甲基维斯阿米醇苷代谢的影响时，防风和黄芪相互配合后升麻素苷、5-O-甲基维斯阿米醇苷的质量浓度显著升高，提示黄芪能抑制防风中升麻素苷和 5-O-甲基维斯阿米醇苷的水解反应，从而维持两者质量浓度。不同配伍中医药其对肠道菌群结构的调节作用和水平不同，甚至其代谢水平也不同，可能是其作用方向和水平发生改变的主要原因之一。

3 小 结

肠道菌群对人体健康的影响日益引起国际国内研究团体的重视，中医药通过影响肠道菌群结构、位移和功能，或利用菌群影响药物代谢，产生相应的药理药效作用，然而在调节肠道菌群种类机制、免疫作用相关性、细菌本身代谢产物、位移机制等领域研究和观察不足尚有待于进一步明朗。随着宏基因组学、功能基因学、代谢组学及蛋白组学研究的进展，势必为中医药与肠道菌群的相互作用或作用机制研究提供科学的实验方法和依据，为中医药借肠道菌群和稳态干预人体健康提供科学的理论依据。