保和丸治疗食滞胃肠证泄泻的肠道微生态机制研究进展

周 康,肖嫩群,谭周进

周康,肖嫩群,谭周进,湖南中医药大学微生物教研室 湖南省长沙市 410208

0 引言

食滞胃肠证泄泻又被称为“食积泄泻”、“伤食泄”,指食物过多停滞在胃肠,使机体消化功能运化困难,导致腹泻的胃肠道疾病.西医常用促胃动力药、助消化药治疗食滞相应病症,但常治标不治本,如多潘立酮可直接对胃肠道的D2受体起作用,使肠胃蠕动回复正常水平,是临床上的常用西药.但多潘立酮对胃肠道功能没有改善作用,在治疗年龄偏大、机体衰弱人群时效果不理想,且对功能性消化不良的治疗中常有腹痛、头晕等副作用.而保和丸根据具体病情在原方加减药味、灵活给药,临床上用于消化不良、婴幼儿腹泻、急性胃炎、急慢性肠炎等病证时,常能且达到标本兼治的效果.此外,根据中医辨证用药理念,使保和丸联合其他药味、西药和中医特色疗法,治疗效果往往好于保和丸单用.肠道微生态是一个动态、稳定的系统,其中栖息着的菌群之间分泌物质互相制约或共生,与肠道粘膜环境共同构成生物屏障,并分泌大量的活性酶参与到机体食物的消化代谢中.正常肠道菌群中人体中需氧菌和厌氧菌比例约为1∶1000,其中厚壁菌门和拟杆菌门为主要的优势菌,分别占据了总菌群60%和20%以上的数量.随着宏基因组测序技术的发展,人们可以直接提取在环境样本中所有微生物的DNA进行测序分析.这种方法不仅避免了环境培养中造成的污染,而且获得的菌群数量远远大于传统的培养方式,使肠道菌种在腹泻等疾病所发挥的作用进一步被阐明,肠道菌群与肠道酶、肠道环境的作用关系更加明确.有研究报道,肠道菌群失调、肠道酶活性变化、肠道环境受损都能对肠道微生态造成影响,导致腹泻的发生.同时部分中药复方治疗腹泻的机理也被证明与调节肠道菌群结构、肠道酶活性、改善肠道环境有关,如参苓白术散能通过调节乳杆菌科菌种的数量来改善腹泻患者的临床症状、痛泻要方能通过上调乳糖酶活性和修复上皮细胞功能来缓解肝气乘脾泄泻、白术多糖能促进肠道粘膜的修复来缓解大肠杆菌腹泻.因此本文将通过肠道菌群、肠道酶、肠道环境三个方面阐述食滞泄泻对肠道微生态的影响,及保和丸通过这三个方面对肠道微生态的作用,为保和丸治疗食滞泄泻的微生态机制研究阐明思路.

1 保和丸治疗食滞胃肠证泄泻与肠道菌群的关系

1.1 食滞泄泻与肠道菌群 肠道菌群的平衡可以侧面反映机体的健康程度,同时也能有助于减少和预防食滞的发生.如肠道菌群对体内的一些碳水化合物和植物多糖吸收转化而形成的代谢产物-短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFA),SCFA具有给人体和微生物供能、维持肠道稳态、抗炎、减轻食物过敏等正向作用.有研究报道,SCFA可促进抑胃肽、胰高血糖素样肽-1等激素的分泌,而这些激素能作用于大脑神经受体,起到抑制食欲的作用,从而使饮食节律,降低食滞胃肠证泄泻发生的机率.食滞泄泻会导致产SCFA菌种丰度的下降,如王云等按奶粉、豆粉、鱼松、面粉(1∶2∶1∶1)制成高热量高蛋白饲料(以下简称精制饲料)喂养+50%牛奶灌胃制造食滞泄泻大鼠模型.对大鼠盲肠肠道菌群进行测序后发现,菌群Chao1指数和Observed-species指数明显降低,疣微菌门菌种相对丰度显著上升,厚壁菌门菌种相对丰度下降.在属水平上,有益菌属布劳特菌属、、真杆菌属、脱硫弧菌属、红蝽菌属、厌氧弧菌属和梭菌属菌种相对丰度降低,醋弧菌属菌群相对丰度增加.其中下降的多种菌种如乳杆菌、布劳特菌属、真杆菌属等都是可产生SCFA的有益菌种.麦楚填等用精制饲料喂养+奶粉和水(13∶12)混合制成牛奶灌胃制造食滞泄泻小鼠模型.造模结束后小鼠萎靡不振、毛色黄暗淡无光,安静少动,进食减少,腹部涨满,大便黏腻质软.对小鼠粪便菌群测序后发现,食滞泄泻模型小鼠盲肠中厚壁菌门、螺旋体门与瘤胃球菌属、密螺旋体属等菌数量下降,而疣微菌门、迷踪菌门与脱硫弧菌属、普雷沃氏菌属等致病菌数量上升.罗佳等用冰水灌胃加饮食不节方法制造脾虚食积小鼠模型.造模结束后模型小鼠精神萎靡,体态瘦弱,肠道推进率下降,进食量降低,大便溏软不成形.对小鼠粪便菌群测序发现,模型组门水平上厚壁菌门数量下降,拟杆菌门数量上升;属水平上酸杆菌属、双歧杆菌属数量减少,大肠埃希菌-志贺菌数量增加.食滞和肠道中的幽门螺杆菌(,)也具有一定的关联性,Zhang等选取70例消化不良患者,将其分为阴性组(28例)、阳性组(42例),再将阳性组分为治疗组(21例)和常规治疗组(21例).阴性组和常规治疗组均使用常规药物治疗,治疗组给予根除治疗加常规治疗,并通过超声检查测定患者胃排空时间.在对比不同组别患者治疗情况和胃排空食积后发现根除治疗对消化不良具有一定的改善作用.

上述部分动物实验表明食滞切实改变了肠道菌群的组成,其中门水平上主要集中在优势菌厚壁菌门数量下降,疣微菌门、拟杆菌门数量上升,而厚壁菌门和拟杆菌门比值的变化是肠道功能紊乱的主要原因之一.在属水平上具体菌种变动结果则具有差异化,但基本上是使潜在致病菌和需氧菌种数量上升、有益菌和厌氧菌种数量下降.厌氧菌的减少会造成肠道菌群中生物屏障的能力下降、营养物质的吸收和生产能力减弱,外来菌种的定植和攻击增加.如以上研究结果中,食滞泄泻导致的厌氧菌双歧杆菌、乳酸菌数量下降会使人肉毒素更加容易进入血液,且使肠道屏障稳固度下降、肠道菌群平衡不稳并增加在胃黏膜上的附着及感染密度.而普雷沃氏菌属是腹泻为主要症状的肠易激综合征的优势菌,食滞动物中普雷沃氏菌属数量的上升会导致腹泻的产生,大肠埃希菌-志贺菌的上升则会加重宿主的腹泻程度并增加肠道感染、败血症的风险.总之,食滞对菌群的作用破坏了肠道的稳态平衡,造成一系列负面影响,使机体免疫力下降,并提供病菌良好的生长环境和条件,从而导致腹泻等症状的发生.

1.2 保和丸与肠道菌群 肠道菌群对药物的代谢和转化能力远胜于肝脏,因此肠道菌群也被喻为人体的“潜在器官”.如蒋家璐等对经肠道菌转化后的半枝莲提取液进行检测后发现,提取液中木犀草素、汉黄芪素含量增加,野黄芪素含量呈先增后降趋势,半枝莲提取液对CYP1A1酶的抑制作用也得到了增强.同时肠道菌群也能被中药中的成分所调节作用,高脂食环境是食滞的主要成因,而保和丸被服用后一部分物质能与肠道菌群产生交互,并通过对肠道菌群的调节而起到调节血脂作用.如李玉波等用保和丸给药长期高脂饮食喂养大鼠,发现保和丸在降低大鼠体内的血清总胆固醇、低密度脂蛋白、三酰甘油含量时,增加肠道了中双歧杆菌目、梭菌目、脱硫弧菌目、产氢细菌目菌群数量,减少红蝽菌目、拟杆菌目、芽孢肝菌目、乳杆菌目、丹毒丝菌目、伯克氏菌目、气单胞菌目、疣微菌目菌群数量.有研究报道,食积便秘小鼠肠道中上升的细菌、大肠埃希菌、乳酸菌数量经保和丸治疗后得到了下降,说明保和丸能使食积导致的菌种异常生长回复到正常水平,让肠道菌群的组成趋于正常化.同时保和丸对相关腹泻也具有良好作用,如何红梅等将120例饮食积滞型相关腹泻患者随机分为对照组和治疗组,每组60例,对照组给予三联疗法,治疗组在此基础上给与保和丸加减.对患者不良反应和根除率检查后发现加减保和丸在三联疗法的基础上能降低不良反应,并在保证根除率的前提下对患者体征具有改善作用.

2 保和丸治疗食滞胃肠证泄泻与肠道酶的关系

肠道中具有丰富的碳水化合物活性酶,这些酶大部分都由肠道菌群编码分泌,属于肠道微生态系统的一环.人体的正常食物消化和能量代谢循环都需要肠道酶的参与和运作.当食物过多摄入时会使机体缺乏足够的酶多来消化这些超出承受范围的食物,造成肠道堵塞,从而肠道内细菌上移而使肠道菌群失衡、肠道消化功能紊乱,造成腹泻.因此肠道消化酶的活力与食滞的发生具有直接关系,而保和丸能通过提高或降低肠道酶的活性来对食滞泄泻起到治疗作用.

2.1 食滞泄泻与肠道酶 肠道酶既是人体消化的主要动力也与腹泻联系紧密,如乳糖酶作为小肠吸收消化功能的标志酶,多个动物腹泻实验研究中均有检测到乳糖酶活性的下降.临床上常见的婴幼儿腹泻就是因乳糖酶缺乏而无法吸收母乳或奶粉中的乳糖导致的,也是小儿消化不良的主要成因.Chumpitazi等在不同时间对被诊断为功能性消化不良的101名平均年龄11.2岁儿童患者和28名平均年龄10.6岁的儿童患者统计后发现,101名儿童患者中有47.5%至少患有一种二糖酶缺乏症、28名儿童患者中有46.4%患有至少一种二糖酶缺乏症,两份调查中大部分二糖酶缺乏症都是缺乏乳糖酶.乳糖酶、蔗糖酶、麦芽糖酶等二糖酶的缺乏会使宿主体内摄入的双糖缺乏消化,双糖过多堆积后经转化生成有机酸和CO等气体,进而刺激肠壁,加快肠道蠕动,使肠腔渗透压升高、水分由肠壁转向肠道,引发渗透性腹泻.同时一些肠道菌种也会被吸引聚集,加快双糖至有机酸等成分的转化,使腹胀、腹痛、腹泻等症状加剧.此外,大量高热量高蛋白的食物堆滞所造成的不良刺激会导致应激反应过度、肾上腺皮质激素过量分泌,使肠绒毛的再生受阻,导致肠道酶生长环境的破坏,从而为腹泻创造产生环境.有研究报道,高脂肪食物中往往缺少能间接提高乳糖酶转录的蔗糖,导致高脂肪摄入的小鼠乳糖酶活力低于低脂肪小鼠.吴燕婷等分别给小鼠喂食低、高脂肪食物发现,高脂食环境的雄性小鼠体内乳糖酶活力比低脂食环境下更低.食滞中的大量高脂肪食物也会造成肠道菌群失衡、肠道粘膜屏障脆化,进而使主要分布在肠道黏膜微绒毛膜表面和肠道内容物的乳糖酶活性下降,进而导致腹泻.肠道中的蛋白酶和淀粉酶能促进机体消化能力,且淀粉酶对急性腹泻的持续时间具有减缓作用,而食滞会导致消化酶活力的下降.如王鹿萍用玉米粉、猪油、鲜鸡蛋、白糖等制成的混合饲料制造食积内热大鼠模型,发现模型大鼠的胃蛋白酶显著下降.刘成全等用肉松、蛋黄粉、玉米粉、猪油、白糖、牛奶粉制成的高脂高蛋白饲料喂养大鼠制造食滞泄泻模型,造模后精神萎靡、少动、消瘦、毛色枯黄,大便出现软便、溏便.对消化相关指标进行检测后发现,模型大鼠体内淀粉酶活性下降、胃泌素、胃动素分泌减少.

2.2 保和丸与肠道酶的关系 保和丸能增加胃蛋白酶的活性,提高胃的排空能力,使高脂食中部分活性过高的酶回复正常水平.如何云山等用精制饲料饲养制造食滞便秘模型,发现模型小鼠体内的淀粉酶、蛋白酶、蔗糖酶、木聚糖酶的活性均高于正常组,经保和丸治疗后以上酶和淀粉酶的活性均得到下降.其中淀粉酶、蛋白酶等人体自身可生产,但木聚糖酶需要依靠肠道菌群的分泌,说明保和丸具有平衡机体酶活性的作用,这种作用可能是通过调节分泌特种酶的肠道菌种丰度达到的.

3 保和丸治疗食滞胃肠证泄泻与对肠道环境的关系

3.1 食滞泄泻对肠道环境的损害作用 食滞泄泻会对肠道微生态环境造成病理性改变,使食滞泄泻小鼠较正常小鼠肠黏膜肌层厚度变薄,肠绒毛变短、萎缩不齐且排列紊乱.白辰等用白糖、奶粉、猪脂膏(2∶1∶2)配置的高脂饲料对大鼠灌胃制造食积胃热泄泻模型.期间大鼠毛色较黄蓬乱,体态消瘦,第2 d大便色浅,质粘、较松散不成形,第4 d出现干硬大便.对模型大鼠结肠组织切片观察发现,结肠组织中黏膜肌层变薄、部分粘膜下方出现充血、纤维增生、水肿现象.彭绍忠等用奶粉、豆粉、面粉、鱼松制成高热量高蛋白饲料.造模后小鼠皮毛色黄无光泽,精神不振,蜷缩扎堆,食量减少;腹部膨隆胀满,粪便黏腻质软,呈棕黄色.用ELISA法检测结肠组织后发现食滞小鼠肠道粘膜中免疫球蛋白SIgA含量显著下降.SIgA能刺激肠道黏液的分泌,增加肠道排出内毒素的能力,因此食滞能通过降低SIgA含量来削弱肠道粘膜的免疫功能.食物堆积产生的积热同样对肠道环境具有负面作用,刘铁钢等精制饲料和52%牛奶灌胃加FM1流感病毒感染制造食积肺炎模型,造模后小鼠少动,卷缩扎堆,毛发暗淡无光,大便质稀.对小鼠肠黏膜进行检测,发现食滞造成的积热对肺部感染产生的积热具有加成作用,导致上皮细胞中的紧密连接蛋白ZO-1受损、肠上皮组织的间隙增大、炎症因子含量升高,从而使肠黏膜通透性下降、肠黏膜机械屏障功能减弱.此外,有研究表明食滞对十二指肠的粘膜屏障功能具有破坏作用,其原理可能是对ZO-1和IL-1β含量的减少.

3.2 保和丸对肠道环境的修复作用 游丰锋等用右旋葡萄糖硫酸钠复制溃疡性结肠炎小鼠模型并用保和丸灌胃给药,发现保和丸能改变肠道菌群的多样性,并能增加具有免疫调节、胃肠肠道粘膜屏障稳定作用的菌的丰度,减少炎症细胞数量和浸润深度,且对受损的结肠组织粘膜有修复作用.因此,保和丸对肠黏膜屏障具有一定的修复作用.

4 思考与讨论

如今大量油炸煎炒食物的出现和零食、肉食等厚味之品的易取便食,不仅对人们饮食结构造成了极大的改变,也使食滞更加易发.尤其在脏腑发育不全、脾常不足、贪恋甘肥而不知节制的小儿上,食滞胃肠证泄泻更为常见,在中医小儿腹泻临床分布排名统计中排名第二.但目前食滞与肠道微生态的研究中很大一部分都是对食滞便秘的研究,对食滞泄泻中的肠道微生态研究还较少.在中医泄泻证型方面,食滞泄泻动物模型微生态的研究数量也远不如脾虚泄泻,这可能是食滞证泄泻模型的造模难度较大导致的,因为食滞既可能造成泄泻也可能造成便秘.何云山等总结提出造模过程中要围绕 “食滞”、“脾虚”、“湿盛”这三个食滞泄泻的产生因素来进行,即利用饮食不节律、暴饮暴食、生冷或偏味食物刺激,营造外部环境的“食滞”与内部环境的“脾虚”相互影响作用,并且“脾虚”推动内部环境进一步形成“湿盛”,“脾虚”和“湿盛”两者互相加重而形成泄泻.故本文中引用的几个食滞泄泻造模过程中大都用到了牛奶或冰水以促进动物脾虚,若只是给与高脂高热量食物则极易造成便秘,因此食滞泄泻模型还需要进一步规范化.同时在保和丸对食滞泄泻中肠道菌群产生的具体影响方面上,也仍缺少具体实验研究.此外,本课题组在前期检测过七味白术散、葛根芩连汤等止泻复方对动物泄泻模型的影响,发现动物体内内乳糖酶、淀粉酶、蔗糖酶、蛋白质酶等酶活性具有不同程度变化.证明多种止泻复方的疗效与部分肠道酶具有紧密的关联性,其止泻作用甚至与修复肠道菌群中受损的乳糖酶基因结构和多样性有关,而目前保和丸对食滞泄泻中肠道酶的影响研究较少且酶的种类单一.在宏基因组学测序技术方面,主要有16S rRNA测序和全宏基因组散弹测序两种方法,前者可以回答微生物菌群的“这里有什么”的问题,后者在前者的基础上可以回答“能做什么”的问题且在物种鉴定上更加清晰.但目前在食滞泄泻肠道菌群的研究上基本上都只用到了16S rRNA测序技术,在食滞泄泻对含肠道酶基因细菌的影响和保和丸是否对肠道酶基因是否具有修复作用上同样缺乏深入探究.

5 结论

保和丸治疗食滞胃肠证泄泻的机制与肠道微生态关系密切,食滞胃肠证泄泻对肠道菌群、酶、环境均造成了不同程度的负面影响,使患者肠道微生态功能失调,而保和丸能通过对肠道微生态的调节使机体状态回复正常.建议使用全宏基因组散弹测序,从基因功能上深挖对保和丸对食滞胃肠证泄泻患者肠道酶和肠道菌群的影响,以推进对保和丸药效机理的研究,使保和丸这一传统良方更加标准化、国际化.