基于VDR信号通路研究茯苓三萜类化合物对肠道微生态系统的影响和分子机制

Triterpenes from traditional Chinese food Poria cocos are important bioactive components; Intestinal microecology is closely related to human health. It is reported that 1) Vitamin D receptor (VDR) is abundant in human intestinal epithelial cells and plays a key role in homeostasis of intestinal microecology; 2) Some triterpenes from Poria cocos can be specifically combined with VDR. We hypothesize that these triterpenes activate VDR-mediated signaling pathway in the intestinal epithelial cells as novel nutritionally derived ligands of VDR. Activated VDR signaling pathway reverses high fat diet-induced gut microbiome dysbiosis through stimulating the secretion of cathelicidin antimicrobial peptides and β-defensins. In addition, it also protects intestinal epithelial barrier by regulating the downstream myosin light chain kinase signaling pathway and expression of E-cadherin. We will employ human intestinal epithelial cell, wild type and intestinal epithelial conditional Vdr knockout mice to prove our hypothesis in vitro and in vivo. Our results will reveal new mechanism and provide theoretical basis for developing Poria cocos as a novel functional food in regulating homeostasis of intestinal microecology.

茯苓三萜类化合物是我国传统食品茯苓中重要的生物活性成分；肠道微生态系统与人体健康密切相关。前期研究发现：1) 人体肠黏膜细胞内大量存在的维生素D受体(VDR)是肠道微生态系统平衡的主要调控因子；2) 某一种或几种茯苓三萜类化合物可以与VDR特异性结合。据此我们提出假说：某些茯苓三萜能够作为营养来源的新型VDR配体，激活肠黏膜细胞中的VDR信号通路。活化的VDR信号通路一方面通过刺激下游信号分子抗菌肽和β-防御素的分泌，逆转高脂膳食诱导下的肠道菌群紊乱；另一方面通过调控下游信号通路肌球蛋白轻链激酶和细胞连接蛋白的表达，保护肠粘膜的屏障功能。本课题将在人源肠黏膜上皮细胞中验证茯苓三萜对VDR信号通路的活化作用；并利用野生型和VDR基因敲除小鼠模型探讨筛选出的茯苓三萜类化合物对高脂膳食诱导下肠道微生态系统失调的干预作用和分子机制，为利用茯苓开发调节肠道微生态系统新型食品的研究提供理论依据。

茯苓是我国历史悠久的健康养生食品，在我国传统中医理论中具有调理肠胃的功效，但是作用机制尚不明确。本项目通过乙醇抽提、两步硅胶柱层析法和制备型高效液相色谱法，从茯苓中分离和结构鉴定出包括HTA、DTA，DEA、PPAC、PA以及DPA在内的不同茯苓三萜单体化合物；建立了基于“反向分子对接技术”的茯苓三萜类化合物作用靶点发现新策略，发现茯苓三萜HTA、PA和PPAC是VDR信号通路上重要的核受体RXR潜在的新型激动剂，茯苓三萜HTA、DTA和DEA是核受体GR潜在的新型激动剂；进一步的体外和体内研究证实，PA在抑制肠道炎症的同时，通过激活结肠上皮细胞中核受体信号通路的表达，逆转高脂膳食诱导的上皮细胞无氧糖酵解代谢模式，重建以专性厌氧菌为主导的微生物群落；此外，通过增强细胞之间的紧密连接，抑制结肠隐窝增生和杯状细胞减少，增加黏液层厚度，修复肠黏膜屏障功能，增强肠道稳态。本项目为利用茯苓开发调节肠道微生态系统新型食品的研究提供了理论依据。