威灵仙总皂苷调控肠道微生态-Treg/Th17细胞失衡抗免疫性炎症的作用机制研究

Autoimmune disease (AID) has become one of the critical diseases seriously influencing the human health. Currently, a new strategy has been proposed for the treatment of AID through regulation of gut microbiota homeostasis to slow the progression of AID. However, the mechanism of this regulation remains enigmatic. Clematidis Radix et Rhizoma (Wei-ling-xian) is a most commonly used Chinese herb with the effect of anti-rheumatism. Our previous work has confirmed that triterpenoid saponins are the main active components that responsible for its effect. However, the extremely low absolute bioavilability of these components in vivo become the main obstacle for further mechanism study. The disruption of Treg/Th17 cells balance of intestine is an important phenomenon in AID genesis and development, thus this study is focused on the effect of total saponins of Clematidis on improving the intestine gut microbiota composition and regulation of Treg/Th17 cells balance, and the mechanism involved. Furthermore, it is essential to consider the complexity and integrity of traditional Chinese medicine and use the multidisciplinary approach.This research will provide new targets and signal pathways for prevention and treatment of AID and drug development, also new ideas and approaches for further investigation and use of saponins from Chinese herb.

自身免疫性疾病(AID)已成为严重影响人类健康的重大疾病之一。通过调控肠道微生态平衡来改善AID的疾病进程是近期提出的全新策略,但是这个新策略面临的主要障碍是：人们对肠道共生菌群的变化是如何影响自身免疫反应的机制并不十分清楚。威灵仙是我国传统的抗风湿中药，我们前期的研究已经证实威灵仙中的三萜皂苷类成分均具有显著的抗免疫性炎症活性，但该类物质在体内的生物利用度极低，现有的研究模式难以科学阐明其药效学作用机制，因此，本项目结合现代化学，微生物学，药理学,代谢组学及蛋白质组学等多学科手段和方法，充分考虑中药作用复杂性和整体性的特点，针对AID发生发展过程中肠道微生态-Treg/Th17细胞失衡这一重要事件，深入研究威灵仙总皂苷改善肠道菌群组成和代谢与调控肠道Treg/Th17细胞平衡的内在作用机制，为AID的防治和研究提供新的靶点，同时也为中药皂苷类成分的深入研究和合理应用提供新的思路和方法。

威灵仙是我国传统的抗风湿中药，其药材来源为毛茛科铁线莲属植物威灵仙Clematis chinensis Osbeck.，棉团铁线莲Clematis hexapetala Pall.或东北铁线莲Clematis manshurica Rupr.的干燥根及根茎。我们前期的研究已经证实威灵仙中所含的三萜皂苷类成分是该药材发挥抗类风湿性关节炎（RA）作用的主要药效物质基础。威灵仙皂苷类成分的特殊之处是：分子中糖基数目在6个以上，有的多达12个。但由于该类物质在体内的生物利用度极低，现有的研究模式难以全面阐明其药效学作用机制。根据这类化合物的结构特点和药代动力学特征，我们推测其作用途径有可能为：① 通过改善肠道共生菌群的组成和代谢来调节肠道Th17/Treg细胞平衡；② 与肠道调节性T细胞相关的细胞因子结合，干预与Th17/Treg细胞平衡相关的信号传导通路。. 因此，在本项目研究中，我们紧密围绕中药作用的整体性和复杂性特点，以威灵仙总皂苷（TSC）及其中的主要活性成分灵仙新苷（C-AR）为主要研究对象，采用代谢组学，微生物学，药理学，蛋白质组学等多学科的手段和方法，重点探讨了该类成分调控肠道微生态平衡和短链脂肪酸（SCFAs）代谢，维持肠道免疫系统Treg/ Th17细胞平衡的作用机制；另外，由于缺氧与RA中多个重要的病理学特征密切相关，包括滑膜炎症、血管新生和免疫应答异常等，故我们进一步以缺氧为线索，深入探讨了威灵仙皂苷通过抑制三羧酸循环中的关键酶-琥珀酸脱氢酶（SDH）的逆向激活，减少琥珀酸堆积，从而抑制HIF-1α/NLRP3炎症小体和HIF-1α/VEGF信号通路，抑制CIA模型大鼠滑膜组织纤维化和血管新生治疗RA的多途径、多靶点的分子作用新机制。本项目从调控肠道微生态、免疫功能以及代谢重塑等新角度较全面地揭示了威灵仙 “祛风除湿，通络止痛”功效的科学内涵。已取得的研究成果包括在免疫学与药物分析领域国际权威杂志上发表科研论文6篇，培养博士、硕士研究生4名等，所取得的研究进展不仅拓展了我们对肠道微生态平衡和代谢重塑在免疫性炎症疾病中的新认识也为临床RA治疗新策略的制定提供了新的思路。