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2026年7月17日,海军军医大学第二附属医院(上海长征医院)中医科主任岳小强教授/主任医师团队、联合海军军医大学第二附属医院(上海长征医院)医疗保障中心副主任、药剂科副主任张凤副教授/副主任药师团队等,在World Journal of Traditional Chinese Medicine(中科院2区,IF=2.602)在线发表题为 “Combining 16S rRNA Gene Sequencing, Short-Chain Fatty Acids, and Lipidomics to Study the Therapeutic Effects of Chaihu Guizhi Ganjiang Decoction on Chronic Non-Atrophic Gastritis Rats” 的研究论文。该文于2025年8月20日投稿,2025年12月5日接收。
慢性非萎缩性胃炎(chronic non-atrophic gastritis,CNAG)是一类常见胃肠道疾病,主要表现为胃黏膜持续性炎症。柴胡桂枝干姜汤(Chaihu Guizhi Ganjiang Decoction,CGGD)是临床用于消化系统疾病的传统中药方剂,但其改善CNAG的具体机制仍不清楚。该研究建立CNAG大鼠模型,并结合生化指标、胃组织病理、16S rRNA基因测序、短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)检测和脂质组学,系统评估CGGD对CNAG的干预作用。
研究发现,连续4周CGGD干预可逆转CNAG大鼠体重下降,降低血清炎症因子水平,并改善胃黏膜病理损伤。进一步分析显示,CGGD可重塑肠道菌群结构,提高有益菌如 Muribaculaceae 的丰度,降低潜在有害菌如 Lachnospiraceae_NK4A136_group;同时恢复CNAG导致下降的SCFAs水平,并改善脂肪酰类和三酰甘油(triacylglycerol,TAG)等脂质代谢异常。综合相关性分析提示,CGGD可能通过“肠道菌群—SCFAs—脂质代谢”网络改善CNAG。
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【摘 要】
目的:本研究旨在评价柴胡桂枝干姜汤(Chaihu Guizhi Ganjiang Decoction,CGGD)对慢性非萎缩性胃炎(chronic non-atrophic gastritis,CNAG)的干预作用,并探索其对肠道菌群和脂质代谢的影响。
材料与方法:研究采用综合分析策略,包括生化指标检测、组织病理学分析、16S rRNA基因测序、短链脂肪酸(SCFAs)检测和脂质组学分析。研究建立CNAG大鼠模型,并在CGGD连续干预4周后,检测并分析体重、血清炎症因子、胃组织病理变化、肠道菌群多样性与组成、SCFA水平以及脂质代谢变化。
结果:4周CGGD干预可逆转CNAG大鼠体重下降,降低血清炎症因子水平,并减轻胃组织病理损伤。CGGD可调节肠道菌群结构,增加有益菌丰度,例如Muribaculaceae,同时降低有害菌群,例如Lachnospiraceae_NK4A136_group。CNAG诱导的SCFAs下降可被CGGD逆转。脂质组学分析显示,CGGD可恢复下降的脂肪酰类和三酰甘油(TAG)水平,并激活甘油磷脂代谢。整合分析进一步显示,CGGD可通过产SCFA菌促进SCFA生成,增强多不饱和脂肪酸并入TAG储存,并诱导溶血磷脂积累。
结论:CGGD通过调节肠道菌群稳态、恢复SCFA代谢并调控脂质代谢通路,对CNAG发挥干预作用。这些结果提示CGGD具有作为CNAG干预策略进一步研究的潜力。
01
研究背景及科学问题
慢性非萎缩性胃炎是一种常见胃肠道疾病,其特征为胃黏膜持续性炎症,可表现为弥漫性或局灶性受累。多种病因因素均可参与其发生发展;若未得到有效管理,CNAG可能进展为慢性萎缩性胃炎甚至胃癌。中国一项大型多中心横断面研究纳入33个中心、8892例因胃肠道症状接受上消化道内镜检查的患者,结果显示CNAG患病率为49.3%,提示其具有较重的公共卫生负担。
目前,CNAG的管理主要采用多方面药物治疗策略,包括质子泵抑制剂(proton pump inhibitors,PPIs)、胃黏膜保护剂、靶向抗菌干预以及胆汁酸调节剂等。然而,长期PPI治疗可能反而加重腺体萎缩;抗生素的不合理使用也可能增加耐药和菌群失调风险,从而影响现有治疗模式的有效性和可持续性。
传统中医药(traditional Chinese medicine,TCM)在CNAG治疗中具有一定特色。CGGD由柴胡(Bupleuri Radix)、黄芩(Scutellariae Radix)、干姜(Zingiberis Rhizoma)、桂枝(Cinnamomi Ramulus)、天花粉(Trichosanthis Radix)、牡蛎(Ostreae Concha)、炙甘草(Glycyrrhizae Radix et Rhizoma Praeparata Cum Melle)和半夏(Pinelliae Rhizoma)组成,配比为8:3:2:3:4:10:2:2。该方常用于消化系统疾病治疗,已有研究显示CGGD对CNAG患者具有一定治疗作用,但其具体作用机制仍有待明确。
肠道菌群稳态在调节胃肠功能中具有重要作用,包括营养吸收、能量代谢、肠道免疫系统成熟以及保护胃肠黏膜免受病原体感染等。已有研究表明,CNAG患者存在肠道菌群紊乱,表现为菌群丰富度和多样性下降。然而,在CNAG背景下,CGGD对肠道菌群结构的影响仍不清楚。因此,识别CNAG中的异常菌群改变,有助于未来发展新的治疗策略。
短链脂肪酸是肠道菌群的代谢产物,在调节肠黏膜稳态、维持上皮完整性、增加调节性T细胞数量和功能方面发挥关键作用。SCFAs还可通过抑制炎症细胞因子表达来减轻炎症反应,并可能对慢性胃炎等疾病具有潜在保护作用。然而,目前尚缺乏关于CNAG患者或大鼠模型中SCFA浓度变化的研究,也尚不清楚CGGD是否通过调节SCFA水平发挥作用。
脂质代谢异常,包括甘油磷脂、甘油脂、脂肪酸和鞘脂代谢紊乱,已被认为与多种炎症性疾病的发生及后续病理过程密切相关。作者团队既往研究显示,CNAG患者改变的代谢物显著富集于甘油磷脂代谢通路,且CGGD治疗前后患者血清甘油磷脂水平存在明显差异。进一步联合分析还发现,胃肠激素与甘油磷脂代谢物相关,提示脂质代谢功能异常可能与CNAG发生发展有关。尽管如此,CGGD如何调控CNAG相关脂质代谢紊乱,以及这些变化如何与肠道菌群和SCFAs相互作用,仍未阐明。
基于上述问题,本研究首先在CNAG大鼠模型中评价传统药效学指标;随后结合16S rRNA基因测序、SCFA分析和脂质组学,评估CGGD对CNAG的作用及其治疗机制;最后采用Spearman相关分析描述CGGD改善肠道菌群组成、肠道SCFA水平和宿主脂质谱之间的关系。
02
重要发现及亮点
CGGD减轻CNAG大鼠体重下降、胃组织病理损伤和炎症反应
研究首先建立CNAG大鼠模型,并观察CGGD对体重、胃组织病理和炎症反应的影响。药物干预前,即第42天,正常组大鼠体重由173.00 g增加至425.34 g,而其余建模大鼠体重由172.93 g增加至361.19 g,提示CNAG建模导致体重增长受限。至第70天,模型组、PPI组和CGGD低剂量组体重与正常组相比仍存在显著差异;而CGGD中剂量组和高剂量组与正常组之间无统计学差异,提示中、高剂量CGGD能够有效逆转CNAG导致的体重下降。
胃组织H&E染色显示,与正常组相比,模型组胃黏膜细胞排列不规则,可见少量黏膜充血、水肿、上皮细胞脱落,并伴有炎症细胞浸润。CGGD干预后,胃黏膜细胞排列趋于整齐,充血、水肿和炎症细胞浸润减轻,提示CGGD可改善CNAG引起的黏膜炎症。血浆炎症因子检测显示,模型组TNF-α和IL-6水平显著高于正常组,而CGGD中、高剂量可显著降低TNF-α和IL-6水平。免疫组化结果同样显示,正常组和CGGD高剂量组中TNF-α和IL-6阳性染色较弱,而模型组表达明显增强。这些数据说明,CGGD可呈剂量依赖性减轻CNAG诱导的炎症反应。
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图1:(a)实验设计示意图。(b)大鼠体重变化曲线(x̄ ± s,n=6)。(c)柴胡桂枝干姜汤对慢性非萎缩性胃炎大鼠胃组织苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,H&E)染色结果的影响。(d)血浆中白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、IL-6和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)水平。(e)胃组织样本中TNF-α的免疫组织化学分析。(f)胃组织样本中IL-6的免疫组织化学分析。统计结果以均值±标准差表示(n=6)。<0.05,#<0.01,##<0.001,与N组相比;***P<0.001,与M组相比。
CGGD改善CNAG大鼠胃消化和分泌相关激素异常
研究进一步检测胃肠激素变化。CNAG大鼠血浆胆囊收缩素、胃动素、胃饥饿素和胃泌素水平显著高于正常组。CGGD干预后,CGGD低、中、高剂量组上述指标均显著降低。分泌素在正常组和模型组之间无明显差异,但PPI组、CGGD低剂量组和CGGD高剂量组在补充CGGD后分泌素含量显著下降。各组之间胃蛋白酶原水平无显著差异。整体来看,CGGD可调节CNAG状态下异常升高的胃肠激素,提示其可能有助于改善胃消化与分泌功能。
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图2:柴胡桂枝干姜汤对慢性非萎缩性胃炎大鼠胃肠激素的影响。(a)胆囊收缩素。(b)胃动素(motilin,MLT)。(c)胃饥饿素。(d)胃泌素。(e)分泌素。(f)胃蛋白酶原(PG)。统计结果以均值±标准差表示(n=6)。<0.05,#<0.01,与N组相比;***P<0.001,与M组相比。
CGGD重塑CNAG大鼠紊乱的肠道菌群组成
为明确CGGD是否影响肠道菌群,研究采用16S rRNA基因测序分析。α多样性分析中,ACE指数和Shannon指数分别用于评估菌群丰度和多样性。模型组ACE和Shannon指数显著高于正常组,提示CNAG状态下肠道菌群多样性和丰度发生异常改变。CGGD高剂量组相较模型组呈下降趋势,但差异未达到统计学显著性。β多样性分析用于比较菌群组成差异。基于Bray-Curtis距离的PCoA分析显示,CGGD高剂量组样本与正常组距离更近,提示其菌群谱向正常状态靠近。NMDS分析也显示正常组与模型组明显分离,而CGGD高剂量组呈现接近正常组的趋势,说明CGGD可部分恢复CNAG大鼠紊乱的肠道菌群。
共鉴定出3357个ASVs,注释至9个门、15个纲、38个目、61个科、140个属和256个种。与正常大鼠相比,CNAG大鼠中Lachnospiraceae_NK4A136_group、Blautia、Lactobacillus和Helicobacter丰度升高,而Muribaculaceae、Prevotellaceae_UCG-001和Prevotellaceae_NK3B31_group丰度降低。CGGD高剂量组可有效逆转这些菌群紊乱。与模型组相比,CGGD高剂量组Muribaculaceae相对丰度增加77%,Lachnospiraceae_NK4A136_group相对丰度下降59.8%。弦图显示,厚壁菌门(Firmicutes)是功能上占优势的菌门,并具有广泛的门内相互作用;而拟杆菌门(Bacteroidetes)表现出更广泛的跨门连接。CGGD高剂量还降低了Firmicutes/Bacteroidetes比值。KEGG功能预测显示,脂质代谢、膜转运和碳水化合物代谢在三组之间受到调节。
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图3:柴胡桂枝干姜汤治疗慢性非萎缩性胃炎的肠道菌群分析。(a)共同或特异性扩增子序列变体/操作分类单元(Amplicon Sequence Variants/Operational Taxonomic Units,ASVs/OTUs)的Venn图。(b)属水平前15位菌群的相对丰度。(c)肠道菌群相对丰度弦图。(d)基于16S rRNA的京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)功能预测。
为进一步识别组间差异优势菌,研究采用LEfSe联合LDA分析。结果显示,与模型组相比,CGGD高剂量组Romboutsia、Jeotgalicoccus、Turicibacter和Bacillus丰度显著升高。丰度差异最显著的分类群包括模型组中的Prevotellaceae和Prevotellaceae_NK3B31_group,模型组中的Firmicutes、Lachnospiraceae_NK4A136_group、Bacilli、Lactobacillales和Lactobacillus,以及CGGD组中的Muribaculaceae。CGGD高剂量对Lachnospiraceae_NK4A136_group、Muribaculaceae、UCG-003和Blautia等菌群均表现出调节作用。
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图4:各组肠道菌群差异的LEfSe分析。(a)三组之间LDA得分分布直方图。(b–e)具有显著差异菌群的丰度变化。统计学显著性设定为:*P<0.05,**P<0.01,与M组相比。
CGGD提高CNAG大鼠粪便短链脂肪酸水平
短链脂肪酸检测显示,正常大鼠粪便中乙酸、丙酸和丁酸水平高于其他组。CNAG大鼠粪便中除戊酸外,7种SCFAs水平均明显下降。CGGD补充4周后,所有SCFA水平均升高,其中异丁酸和异戊酸显著增加。这些结果表明,CGGD可提高CNAG大鼠粪便SCFA水平。
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图5:N组、M组和CGGDH组粪便短链脂肪酸浓度。(a)乙酸。(b)丙酸。(c)丁酸。(d)戊酸。(e)己酸。(f)异丁酸。(g)异戊酸。统计学显著性设定为:<0.05,#<0.01,与N组相比;*P<0.05,与M组相比。
CGGD改善CNAG大鼠脂质代谢紊乱
脂质组学分析用于进一步探索CGGD对CNAG相关脂质代谢异常的影响。Venn图显示了不同比较组之间差异分子的重叠情况。正常组与模型组之间存在明显差异,说明建模前后血浆代谢物发生显著变化。PCA得分图显示,模型组与CGGD高剂量组之间出现清晰分离。研究采用OPLS-DA和PLS-DA筛选组间差异脂质代谢物,筛选标准为VIP>1且P<0.05。与正常组相比,模型组共有48种代谢物浓度发生变化,其中1种上调、47种下调。与模型组相比,CGGD高剂量组有4种代谢物浓度升高。
KEGG通路富集分析显示,CNAG抑制甘油磷脂代谢和胆碱代谢,而CGGD高剂量处理可部分逆转这些变化,使其趋近正常组。此外,CGGD还增强α-亚麻酸和花生四烯酸代谢。CGGD处理后显著上调的4种代谢物分别为TAG52:2(18:0)、FA(22:6)、FA(18:2)和FA(18:3)。其中,FA(18:3)和TAG52:2(18:0)在建模后下降,并在CGGD给药后显著升高。
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图6:柴胡桂枝干姜汤治疗慢性非萎缩性胃炎的脂质组学分析。(a)Venn图用于分析不同比较组之间共有和特异性差异代谢物。(b)火山图显示N组和M组之间代谢物浓度差异。(c)火山图显示M组和CGGDH组之间代谢物浓度差异。蓝色和红色点分别表示显著下调和显著上调的差异代谢物。(d)脂质组学的KEGG通路富集分析。(e)C组、M组和CGGDH组中代表性代谢物浓度。统计学显著性设定为:<0.05,与N组相比;*P<0.05,与M组相比。
菌群组成与代谢物变化存在相关性
研究最后采用Spearman相关分析评估盲肠内容物中菌属与代谢物之间的潜在关系。结果显示,TAG52:2(18:0)与Muribaculaceae呈正相关,与Lachnospiraceae_NK4A136_group呈负相关。这提示CGGD干预后,TAG代谢恢复可能与有益菌数量增加相关。此外,Muribaculaceae还与SCFAs呈正相关。结合前述结果,CGGD可能通过增加Muribaculaceae等有益菌,促进SCFA生成,并进一步影响TAG等脂质代谢,从而参与CNAG改善过程。
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图7:代谢物与菌群组成之间相关性的Spearman分析。*P<0.05,**P<0.01。
【贡献】★★★★★
本研究从肠道菌群、SCFAs和脂质代谢三个层面阐明了CGGD干预CNAG的潜在机制。CGGD给药可呈剂量依赖性减轻胃组织病理损伤,有效逆转体重下降,恢复胃肠激素平衡,并抑制系统性炎症。机制上,CGGD可重塑肠道菌群群落,富集参与SCFA生物合成的有益菌群,尤其是Muribaculaceae,从而提高粪便SCFA浓度。这些微生物代谢物进一步激活甘油磷脂代谢等关键通路,纠正CNAG相关脂质代谢紊乱。
总体而言,本研究提示,CGGD可能通过“肠道菌群重塑—SCFA代谢恢复—脂质代谢调控”的综合机制改善CNAG相关病理改变,为从微生态和代谢调节角度理解CGGD治疗CNAG提供了新的实验依据。需要注意的是,作者也指出,本研究提出的Muribaculaceae-SCFAs-脂质相关性仍需通过粪菌移植实验进一步验证;潜在AMPK和PPARγ信号通路也需要更多实验证据支持。此外,后续还需开展CGGD活性成分鉴定、宏基因组测序、关键功能基因qPCR验证和关键代谢通路酶活性检测,以进一步确认CGGD调控肠道菌群功能变化的机制。
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