药物干预肠道菌群研究怎么做？这篇10分文章值得一看
近年来对于非肿瘤的研究者们而言，代谢综合征成为了炙手可热的香饽饽。代谢综合征是由于共同的暴露因素（如高脂、高糖、高胆固醇等），导致多个系统共同出现系列的代谢相关症状。涉及到了动脉粥样硬化、高脂血症、糖尿病、非酒精性脂肪性肝病、肾损害等多种疾病。因为代谢综合征涉及的范围广，学科融合度高，故而有很高的研究价值。
今天就带大家来精读一篇药物治疗代谢综合征的相关研究，文章发表于Journal of Advanced Research（10.479分）的Amelioration of type 2 diabetes by the novel 6, 8-guanidyl luteolin quinone-chromium coordination via biochemical mechanisms and gut microbiota interaction。本文主要讲述了基团修饰后的木犀草素通过肠道菌群与生化机制缓解2型糖尿病的分子机制。
一、研究背景
2型糖尿病以及相关的代谢综合征是严重的公共卫生问题，目前治疗手段仍然较为有限。木犀草素此前被发现对治疗高脂血症有较好的效果，但是对于治疗代谢综合征的效果仍不明确。因此本文作者通过木犀草素的化学修饰产物对糖尿病小鼠的处理，以及小鼠肠道菌群移植来探究治疗代谢综合征新的药物靶点。
二、研究思路解析
第一部分：药物的化学修饰
首先作者介绍了本研究中6, 8-胍基-醌-铬配位木犀草素（后文简称GLQ.Cr）的合成以及化学修饰的过程。木犀草素是一种植物来源的类黄酮，具有广泛的药理活性。目前对木犀草素的研究主要集中在其用于预防高脂血症，作者根据其药理学的特点对这一药物进行了一定的化学修饰，使其可能更加适用于代谢综合征的治疗。这一步的内容较为专业，但是非常必要的背景知识。
第二部分：药物的药效评估
作者直接以动物实验作为切入点。在本实验中设置了7个组，其中第一组喂养普通饮食作为正常对照组(Normal组)。其余六组喂养高糖高脂饮食（HFHS饮食）及联用链脲佐菌素 (STZ) 溶液构建糖尿病代谢综合征模型。在这六个糖尿病组中，选取一组为模型组（Model组），其他五组为药物处理组。分别为6,8-胍基木犀草素醌组（GLQ组，作为未修饰的药物对照）、6, 8-胍基-醌-铬配位木犀草素组（GLQ.Cr，即本文主要的处理组）、三个药物前体化合物对照组：LUT组、MH组、CrY组。
他们的研究首先发现正常组FBG水平明显低于其他组，说明T2DM模型建立成功。随后发现GLQ.Cr组空腹血糖水平较其他药物处理组明显降低。血浆中促炎因子IL-6表达明显降低、抗炎因子IL-10表达明显升高，HOMA-IR糖耐量受损指数也明显降低。
组织学染色可以看到模型组肝细胞紊乱、大量脂滴空泡、盲肠绒毛萎缩、黏膜下层增厚，表明肝和盲肠组织功能受损，用 GLQ 和 GLQ.Cr 治疗显着改善了肝脏和盲肠的形态。以上的结果表明GLQ.Cr这个药物对治疗糖尿病、非酒精性脂肪性肝病、肠道损伤等代谢综合征相关病理改变有较好的治疗效果。
第三部分：明确药物的作用机制
在这部分内容中，作者进行了两批RNA转录组测序，分别比较了Normal组/Model组以及GLQ.Cr组/Model组的差异基因以及相关的富集通路。他们发现这些差异基因主要与类固醇生物合成、PPAR信号通路、萜类骨架生物合成和细胞外基质受体相互作用有关。随后课题组通过qPCR验证了Cd36、Fabp、Pparg、Cyp4a14、Scd这五个重要脂质代谢基因的表达，发现这些基因的变化趋势与转录组测序的结果是类似的。这些结果表明GLQ.Cr的确是通过脂质代谢等生化途径改善代谢综合征的进展。
随后作者检测了药物处理后小鼠肠道菌群的变化，发现GLQ.Cr处理后厚壁菌门和拟杆菌门是小鼠盲肠中的优势菌，占肠道菌群总量的 90% 以上。GLQ和GLQ.Cr组厚壁菌门与拟杆菌门（F/B）比值显着低于模型组，表示肠道屏障功能明显增强。GLQ.Cr组乳酸杆菌的相对丰度显着高于模型组，乳酸杆菌可以产生有机酸、细菌素和其他具有抗微生物和抗炎作用的物质，从而维持肠道环境的平衡。而GLQ.Cr组副杆菌属、毛梭菌属和脱硫弧菌的相对丰度显着低于模型组，副拟杆菌属、毛梭菌属和脱硫弧菌属的相对丰度增加会引起炎症和胰岛素抵抗。以上结果表明GLQ.Cr药物处理后可以改变小鼠肠道菌群丰度，改善炎症反应与胰岛素功能。
第四部分：运用粪菌移植技术治疗代谢综合征
在此部分中作者为了验证肠道菌群对2型糖尿病的调节作用，首先用抗生素和聚乙二醇生理盐水对受体组（糖尿病小鼠）进行处理，以消除大部分肠道菌群，然后将供体组（GLQ.Cr）的肠道菌群移植到受体组中。受体组小鼠的体重在灌胃两周后显着增加。此外，受体组小鼠FBG、OGTT、AUC、IL-6、HOMA-IRI 等胰岛素受损指标显着低于糖尿病模型组，而 IL-10、HOMA-β 和 HOMA-ISI 等保护指数的趋势相反。此外，与模型组相比，受体小鼠肝脏和盲肠的组织形态学和胰岛功能明显改善，这些表明使用GLQ.Cr处理后的小鼠菌群移植到糖尿病小鼠肠道中可以显著改善糖尿病小鼠的代谢综合征。
第五部分：粪菌移植治疗代谢综合征的分子机制
为进一步探明菌群移植治疗代谢综合征的分子机制，作者对移植后小鼠进行了肠道菌群测序。对与模型组相比，正常组和受体组厚壁菌门的相对丰度显着降低，而拟杆菌门的相对丰度显着增加。模型组的F/B比明显高于正常组和接受组。GLQ.Cr 组与模型组的比较显示，与模型组相比，正常组和受体组乳酸杆菌、异列藻属、拟杆菌属和瘤胃梭菌的相对丰度显着增加，而短链单胞菌和假单胞菌的相对丰度显着降低，这与前面药物造模时肠道菌群的改变相一致。
三、总结
这篇文章的研究深度属于一般，并没有对作用机制进行非常深入的研究，但是仍然能发表在10分以上的杂志上，有很多的亮点值得我们学习。首先作者最大的亮点是对药物的修饰，使药物有了新的作用机制，这一点对于药物的临床转化研究意义重大。不仅如此作者对于代谢综合征的研究套路非常值得我们学习。
对于代谢综合征而言，通常是多个器官的共同作用。很多研究者只把研究重点放在某一个器官或者系统上，其实限制了整项研究的广度。如肥胖、非酒精性脂肪性肝病、糖尿病等代谢相关疾病都是序贯发生的，因此在研究中加入其他相关系统的内容，不需要做的非常深入就可以会自己的研究增色不少。本文就是一个很好的例子，将多个系统串联起来，非常工整。
最后文章使用了肠道菌群移植这个火热的技术。肠道菌群进来研究如火如荼，有很多的分子机制值得挖掘。本文中用药物治疗后的小鼠肠道菌群移植到糖尿病小鼠中发现有较好的效果，并且对机制进行了一定的探究，就把故事讲的比较完整了，工作量不大，非常值得我们借鉴。
来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123222001291?via%3Dihub
编辑：Catherine
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