基于细胞自噬及肠道菌群的千层纸素调控肠道稳态的作用及机制的研究

Intestinal homeostasis imbalance is the cause of many chronic diseases, and regulation of intestinal homeostasis is one of the most potential strategies to prevent and treat chronic diseases. At present, the related drugs are still in the stage of development. Natural products with mild side effects may bring new breakthroughs in regulating intestinal homeostasis. Previous studies have shown that the effective monomer component of Scutellaria baicalensis, Oroxylin A, can improve the intestinal mucosal immune response caused by intestinal microbial invasion and regulate intestinal homeostasis. The purpose of this project is to study the regulation mechanism of Oroxylin A on intestinal homeostasis. By depriving fiber from feed, we established a model of wild-type mice and intestinal epithelial cell conditionally knockout Atg7 mice with fiber-free diet, which caused intestinal flora imbalance in mice, simulated intestinal homeostasis. And applied 16S rRNA gene sequencing technology combined with bioinformatics analysis, protein-protein interaction analysis and FISH to explore the mechanism of cell autophagy and intestinal microorganism intervention on intestinal homeostasis, and key regulatory factors were found. On this basis, we further studied the effects of Oroxylin A on cell autophagy and intestinal microflora on intestinal homeostasis, which provided a new idea for the study of Oroxylin A targeting cell autophagy and intestinal microflora regulating intestinal homeostasis.

肠道稳态失衡是多种慢性疾病的发病原因，而调控肠道稳态是当前极具潜力的防治慢性疾病的策略之一。目前国内外相关药物还处在开发阶段。天然产物温和、副作用小的特点，可能为调控肠道稳态带来新的突破。前期研究表明，中药黄芩的有效单体成分千层纸素能够改善肠道微生物入侵引起的肠粘膜免疫反应，调控肠道稳态。本项目旨在研究千层纸素对肠道稳态的调控机制，通过剥夺饲料中的纤维素，建立无纤维素饮食的野生型小鼠与肠上皮细胞条件敲除Atg7小鼠模型，引起小鼠肠道菌群失调，模拟肠道稳态失衡病理状态，并应用16S rRNA测序技术结合生物信息学手段、蛋白-蛋白相互作用、原位杂交等方法探讨细胞自噬及肠道微生物对肠道稳态的干预机制，找到关键调控因子。在此基础上，进一步研究千层纸素干预细胞自噬及肠道菌群对肠道稳态调控的影响，为千层纸素靶向细胞自噬及肠道菌群调控肠道稳态的研究提供了新的思路，同时以此建立调控肠道稳态药物的筛选平台。

膳食纤维缺乏可能是引起炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease，IBD）的重要因素之一。在本项目中，研究了千层纸素对膳食纤维缺乏引起的炎症性肠病的作用，并探索其可能的机制。首先，利用硫酸钠葡聚糖（Dextran Sulfate Sodium，DSS）诱导的膳食纤维缺乏小鼠结肠炎模型和氧化偶氮甲烷（Azoxymethane，AOM）/DSS诱导的膳食纤维缺乏小鼠结肠炎相关癌症模型，发现千层纸素能够通过改善受损的肠黏膜屏障，抑制膳食纤维缺乏小鼠的结肠炎症反应，阻止结肠炎相关癌症的发生。饮食结构不合理会导致肠道菌群的失衡，进而引起炎症性肠病。为了研究膳食纤维缺乏和千层纸素对小鼠肠道菌群的影响，分别对正常饮食小鼠、膳食纤维缺乏小鼠和给予千层纸素的膳食纤维缺乏小鼠的肠道菌群进行16S核糖体DNA（16S ribosomal DNA，16S rDNA）测序，结果显示，千层纸素能够增加膳食纤维缺乏小鼠肠道中产粪甾醇真细菌水平。接下来，将正常饮食小鼠、膳食纤维缺乏小鼠和给予千层纸素的膳食纤维缺乏小鼠的粪菌分别移植给抗生素清除肠道菌群的小鼠，再对这些受体小鼠构建结肠炎或结肠炎相关结肠癌模型，发现移植了千层纸素治疗的膳食纤维缺乏小鼠的肠道菌群后，能减轻DSS引起的受体小鼠的结肠炎，保护受损的肠黏膜屏障；此外，在结肠炎相关癌症模型中，也发现千层纸素能够通过重构膳食纤维缺乏小鼠的肠道菌群，降低受体小鼠对结肠癌的易感性。最后，将产粪甾醇真细菌移植给膳食纤维缺乏小鼠，再构建结肠炎或结肠炎相关结肠癌模型，发现产粪甾醇真细菌可能是维持肠道稳态的关键菌群。综上，在本项目发现了千层纸素能够通过增加产粪甾醇真细菌的水平重构肠道菌群，降低膳食纤维缺乏小鼠对炎症性肠病的易感性，为千层纸素治疗炎症性肠病提供了实验依据。