基于“肠道菌群-肠-脑”轴 研究柴胡疏肝散抗抑郁机制及药效成分

Our previous NSFC projects have investigated the therapeutic mechanism of a water extract of Chaihu-Shu-Gan-San (CSGS) against depression and the compatible regularity based on regulation of metabolic network and the intestinal absorption properties. Our findings also suggest that gut microbiota should play a key role in the regulation of CSGS against depression. Thus, this project will focus on the correlation between gut microbiota and depression, and the role of gut microbiota on antidepressive effect of CSGS through 16S rRNA analysis and metabolomics. Meanwhile, the difference of ingredients distributed in gastrointestinal tract, plasma and cerebrospinal fluid (CSF ) after oral administration of CSGS extract in depression or inhibition of gut microbiota, will be investigated using LC-MS/MS technology. The results are expected to understand the influence of gut microbiota on permeability of gut tract and blood-brain barrier, and also beneficial to know the effects of gut microbiota on absorption and metabolism of CSGS. To explore the role of gut microbiota on the antidepressant effect of CSGS based on the altered gut microbiota and its impact on host metabolism, correlation analysis of the results from 16S rRNA analysis, metabolomics and drug disposition will be carried out by combining bioinformatics and data mining technology.The results will not only clarify the effective component of CSGS and its mechanisms of action against depression based microbiota–gut–brain axis, but also provide a novel ideal and approach suitable for exploring what and how the active constituents in complex system of TCMs generate the magic efficacy according to TCM theory.

前期完成的2项国家自然科学基金项目从代谢网络调控和肠吸收研究了经典方柴胡疏肝散水煎剂抗抑郁作用及配伍规律，并提示肠道菌群可能在柴胡疏肝散抗抑郁作用中扮演了重要角色。本课题拟首先应用16S rRNA分析结合代谢组学技术，考察肠道菌群结构及代谢产物的变化，研究复方对宿主和肠道菌群的调控作用；同时，应用LC-MS/MS 技术，考察宿主在抑郁及肠道菌群抑制状态下口服复方后吸收进入胃肠道、血浆及脑脊液中的化学成分差异，研究肠道菌群对宿主生物屏障及复方成分吸收代谢的作用。最后，借助生物信息学和数据挖掘技术，从抑郁大鼠肠道菌群多样性、代谢调控及机体对药物的处置分析宿主-肠道菌群-药物的相关性，阐述肠道菌群在复方抗抑郁作用中发挥的作用，从肠道菌群与“肠-脑”轴的相互作用，阐明其抗抑郁作用机制和药效成分，建立符合中医药理论和中药复杂体系的科学研究方法和思路，推动我国具有自主知识产权创新药研制和中药现代化。

基于慢性不可预见性应激抑郁（CUMS）大鼠模型，采用代谢组学和 16S rRNA 基因测序等技术，从宿主代谢、肠道菌群及药物与机体的相互作用，研究了经典方剂柴胡疏肝散（CSGS）抗抑郁作用药效物质基础和作用机制。CSGS 60% 醇提物（CSGS-E）抗抑郁作用明确，可明显改善 CUMS 大鼠抑郁行为学症状，提高 5-HT、DA、NE、Glu 等神经递质水平、抑制血清皮质酮和炎性因子。基于LC-MS/MS 代谢组学技术，考察了 CSGS-E 干预后对 CUMS 大鼠血清、尿液、粪便和肠组织代谢物组的影响。结果发现，CSGS-E 可有效调控抑郁导致的宿主代谢紊乱，涉及色氨酸代谢、磷脂代谢、胆汁酸代谢等代谢通路。应用 16S rRNA 基因测序结合抗菌素限菌大鼠模型，研究了抑郁发生时肠道菌群的改变以及抑制肠道菌群后对抑郁发生发展的影响，并考察了CSGS-E 的作用。结果表明，CUMS 大鼠肠道菌群多样性减少且结构发生显著改变，而 CSGS-E 醇提物对菌群紊乱具有一定的调控作用；经广谱抗生素处理后，CUMS 大鼠抑郁样行为消失，脑内神经递质、血清皮质酮、炎性因子等水平趋于正常，表明肠道菌群在抑郁发展发展过程中的重要作用。应用 LC-MS/MS 建立了CSGS-E 体外成分谱，共鉴定 87 个化学成分；大鼠口服后从血浆、盲肠内容物中共检测到 36 个原型及 19 个代谢产物，包括黄酮类、萜类和皂苷类成分。通过对上述宿主代谢-肠道菌群-药物成分及代谢结果进行相关性研究，确定了 CSGS 潜在抗抑郁有效成分和可能的作用机制。芍药苷、柚皮苷等 10 个成分可能是 CSGS 发挥抗抑郁的药效物质基础，这些成分不仅调控了宿主代谢，同时还可改善肠道菌群多样性，特别是抑制Clostridiaceae, Candidatus Arthromitus, Lactobacillus 丰度升高，提高Pseudomonadaceae 水平，进而调控肠道菌群相关代谢产物发挥抗抑郁作用。本课题首次将代谢组学和肠道菌群联合应用于抑郁和 CSGS 研究中，为诠释中药复方药效物质基础研究提供了新的思路和方法。.发表论文 9 篇，其中 SCI 收载 6 篇；培养研究生 3 名。