石斛多糖调节肠道稳态防治肝纤维化的研究

Polysaccharides isolated from dendrobium have been confirmed the preventive effects on hepatic fibrosis in our previous study, but the mechanism is remained to further investigation. Recent reports have demonstrated that the disruption of gut homeostasis is associated with the progression of hepatic fibrosis, and it is widely concerned that plant polysaccharides may play an important part in regulating gut homeostasis. This study gets the gut homeostasis as the entry point and establishes a model of hepatic fibrosis, in which thioacetamide causes destruction of gut homeostasis. Based on the model, the regulation effects of dendrobium polysaccharides for gut flora and gut mucosal barrier are to be investigated and the further exploration of related mechanisms can also be conducted. In vitro the protective role of dendrobium polysaccharides was assessed by incubating IEC-6 and Caco-2 cells. We have further investigate the molecular mechanisms of dendrobium polysaccharides inhibited the apoptosis of IEC-6 and improved the barrier dysfunction of Caco-2 cells. This research is expected to create a brand new perspective and targets for the treatment of hepatic fibrosis. And modulation of the gut homeostasis may represent a novel anti-fibrotic therapeutic approach.

石斛多糖是我国传统药材石斛的主要活性成分，我们的预实验证实其具有防治肝纤维化的作用，但具体机制尚不明确。近年来肠道稳态的破坏被证实促进肝纤维化的形成，同时植物多糖对于肠道稳态的调控正受到广泛的关注。本课题以肠道稳态为切入点，建立硫代乙酰胺破坏肠道稳态诱导肝纤维化的模型，探索石斛多糖通过调节肠道菌群和保护肠道黏膜屏障，进一步防治肝纤维化的作用及机制。体外应用正常肠上皮细胞IEC-6和Caco-2细胞模拟的肠黏膜屏障模型，深入阐释石斛多糖抑制肠上皮细胞凋亡，保护细胞间的紧密连接，从而恢复肠道稳态作用的分子机制。通过本课题的研究，有望为肝纤维化的治疗开创了全新的研究视角和作用靶点，同时为寻找天然高效防治肝纤维化的活性成分提供新的思路和途径。

石斛多糖作为我国传统药材石斛的主要活性成分，其多样的生物活性正受到广泛的关注。本项目第一部分以铁皮石斛干燥茎为原料，经水提醇沉、反复冻融和超滤等过程，得到分子量为492900 Da，主要由1,4-连接的葡萄糖和甘露糖组成，O-乙酰基连接在β-1,4 -Manp的2位或3位，乙酰化比例约为50%的铁皮石斛多糖。第二部分探讨铁皮石斛多糖调节肠道稳态防治肝纤维化的分子机制，体内外研究结果表明铁皮石斛多糖能够显著上调抗凋亡蛋白 Bcl-2 表达，下调凋亡蛋白 Bax、Caspase-3 表达，从而抑制肠上皮细胞的凋亡。另一方面，铁皮石斛多糖通过增加肠上皮细胞紧密连接蛋白 ZO-1 和 occludin 的表达，恢复小肠绒毛正常结构。在此基础上进一步减少血清中 LPS的含量，降低其对肝脏的刺激，进而下调TLR4、TGF-β、TNF-α、IL-10、colA1、α-SMA 等因子的表达，从而发挥防治肝纤维化的作用。基于铁皮石斛多糖有效防治肝纤维化，而肝脏作为糖原合成、葡萄糖代谢的重要器官，在糖脂代谢中发挥的重要作用，因此我们在第三部分进一步探讨了其改善高脂高糖小鼠糖代谢紊乱的分子机制。体内研究中发现铁皮石斛多糖能够上调 PTK mRNA 表达，下调 PTP 1B mRNA 表达，增加胰岛素受体的磷酸化水平，进而激活下游 PI3K/Akt 信号通路，抑制 GSK-3β活性，上调肝脏 HIF-1α的蛋白表达以及糖代谢相关基因 GLUT1、HK-2 的mRNA 表达，加快糖酵解，抑制糖异生，从而改善高脂高糖饮食小鼠糖代谢紊乱。体外实验发现铁皮石斛多糖能够显著上调胰岛素抵抗HepG2细胞的IR-β、IRS1、PI3K和Akt的蛋白表达量，激活PI3K/Akt信号通路，进一步完善了铁皮石斛多糖改善糖代谢紊乱的作用机制。本项目揭示了铁皮石斛多糖防治肝纤维化和改善糖代谢紊乱的分子机制，为临床预防和治疗相关疾病开创了全新的研究视角和作用靶点，同时为进一步寻找天然高效防治肝纤维化和糖脂代谢紊乱的活性成分提供新的思路和途径。