中药药理if11+:西北农林科大团队在杜仲功效和机制研究取得突破性新发现

杜仲是我国特有树种，其树皮为名贵中药材，在中国最早的中医药典“神农百草经”中已有记载，被列为上品。最近西北农林科技大学动物医学院赵善廷教授领衔的神经生物学团队应用神经生物学、分子生物学、细胞生物学、行为学、肠道微生物组学和生物信息学等先进的技术方法研究发现杜仲具有调节代谢和保护神经的作用，并对相关机制进行了深入细致的研究，发现杜仲主要是通过调节肠道菌群稳态和色氨酸代谢发挥其药理作用的，他们的研究不但发现了杜仲的新功效，为杜仲的产品开发提供了新的方向，而且为研究中药的作用机制提供了新思路。这一创新性成果被发表在最新一期的国际权威医学杂志“Theranostics”（2020 IF:11.556）。

高脂高糖饮食，也被称作致肥饮食（OD），被认为与低度慢性炎症和神经发育紊乱有关。然而，以往关于OD对健康的影响大多基于成年模式动物展开，青少年时期的OD对未来健康的影响还没有被研究报道。而实际上，对于饮食习惯的流行病学研究发现，在全球人均热量摄入升高的大背景下，青少年时期相比于其他阶段更加偏好对OD的摄入。这一研究上的空白，促使了本次研究的开展。在阐明OD对个体的影响的同时，提出有效的治疗干预措施是本次实验的目的。杜仲是我国特有树种，其树皮为名贵中药材，在中国最早的中药书籍“神农百草经”中已有记载，被列为上品，具有补肝益肾强身健骨的作用，过去主要用于治疗腰酸腿疼。而近来的研究发现，其具有明显的免疫调节和神经保护作用。以往杜仲在临床治疗中通常以水煮熬制之后使用，由于杜仲的水提物成分复杂，难以阐明其明确治疗机制。我们在对杜仲的水提物进行成分鉴定时发现，多糖类物质是其主要成分，因此我们单独的将其中的多糖进行纯化以进行后续的治疗研究。

本次研究中，赵善廷教授团队首先利用高脂高糖饮食建立了肥胖小鼠模型，然后利用水迷宫和旷场实验等行为学方法比较了肥胖小鼠和对照组小鼠的学习记忆能力和社会行为，发现肥胖小鼠表现出认知和社会行为缺陷，应用16S rRNA基因测序、生物信息学和质谱分析进一步研究发现，肥胖小鼠肠道菌群明显失调并伴有系统性色氨酸代谢紊乱，这增加了大脑海马组织部位的犬尿氨酸浓度。同时，他们发现肥胖小鼠外周血循环中细菌源性脂多糖（LPS）的浓度显著增加，由于其较高的脂溶性，因而易于透过血脑屏障并激活小胶质细胞，过度激活的小胶质细胞将海马组织中的犬尿氨酸代谢为喹啉酸，从而导致海马组织中谷氨酸浓度的升高并导致苔藓细胞的过度激活。此外，高脂高糖饮食损害了与海马颗粒细胞层局部回路相关的小白蛋白中间神经元。这些损伤共同导致小鼠海马部位成体神经发生缺陷和相关的行为功能障碍，包括学习认知障碍和社会行为异常。接着他们给高脂高糖饮食的小鼠补充杜仲多糖，发现杜仲多糖可以明显改善肥胖小鼠的肠道菌群失调，并抑制肠腔内大肠杆菌的扩张和降低结肠内和血清中脂多糖的浓度，从而抑制随后的神经炎症。最后，他们发现口服杜仲多糖还抑制外周色氨酸-犬尿氨酸代谢通路，降低了肥胖小鼠海马组织中喹啉酸和谷氨酸的浓度，从而抑制谷氨酸触发的神经兴奋毒性。这些都有助于重塑海马部位成体神经发生的节律，减轻肥胖小鼠的行为功能障碍。

本研究阐明了青春期高脂高糖饮食通过肠道菌群导致神经元功能障碍的机制，并首次证明杜仲多糖通过调节高脂高糖饮食的青春期小鼠的肠道微生物群和色氨酸代谢来改善认知和社会行为障碍，这代表了通过操纵色氨酸代谢物来治疗神经功能障碍的新型先发治疗方案。

该成果是在科技部政府间国际科技创新合作重点专项No. 2018YFE0127000和日本杜仲研究会助成项目K4030220524支持下完成的。西北农林科技大学赵善廷教授和朱晓岩副教授以及西安医学院柴学军教授为文章的共同通讯作者，论文的第一作者是赵善廷教授的博士研究生孙朋浩和王梦丽（并列一作）。

转自：如沐风科研

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