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学校“中药抗菌机制研究团队”在白头翁汤复方和内皮源白介素抗菌机制上取得重要进展

时间:2020-09-17 作者: 来源:科技处 浏览:

近日,北京农学院兽医学(中医药)北京市重点实验室“中药抗菌机制研究团队分别在Front Cell Infect MicrobiolFront Cell Dev Biol系列杂志上连续发表两篇题为Comparison of the gut microbiota between Pulsatilla Decoction and levofloxacin hydrochloride therapy on Escherichia coli infectionEndothelial-derived interleukin-1α activates innate immunity by promoting the bactericidal activity of transendothelial neutrophils的研究论文。

为阐明中药复方抗菌作用机制,该团队多年来秉承中药复方抗菌多靶点、多效用的研究方案,致力于研究中药复方及其有效成分的抗菌机制。结合中医辨证理论,强调中药抗菌作用与宿主天然免疫和微环境之间的关系,建立了多种微血管内皮细胞和中性粒细胞抗菌互作平台,研究微血管内皮细胞对天然免疫的抗菌的调控作用,从而让该平台更好的服务于筛选抗菌中药方剂及其有效成分。

为研究中药复方的作用靶点,该团队选取经典的具有清热解毒、凉血止痢功效的白头翁汤中药复方治疗大肠杆菌诱导的腹泻。该方剂与抗生素左氧氟沙星对比治疗大肠杆菌感染的腹泻,并检测治疗后肠道菌群组成的变化(图1)。两种药物都能有效治疗病原菌感染导致的腹泻,但结果表明白头翁汤引起更少的炎性反应。且白头翁汤治疗后,肠道微生物的组成变化不大,而左氧氟沙星则破坏了肠道微生物的组成(图2)。其中白头翁汤主要通过恢复拟杆菌门菌群的组成,有利于肠道菌群的重建。相比之下,左氧氟沙星处理可显著降低拟杆菌门和增加厚壁菌门数量,破坏肠道微生物群从而增加感染。这些发现不仅突出了中草药配方的作用机理,而且拓展了白头翁汤作为兽药、饲料添加剂和预拌剂在提高动物源性食品生产中的应用。

1:白头翁汤和左氧氟沙星组成成分(A)和治疗大肠杆菌感染后的肠道菌群结构检测(B

2 :白头翁汤(PD)和左氧氟沙星(LVX)治疗大肠杆菌感染后肠道菌群组成的变化。

 

此外,该团队研究发现,中药方剂是依存于宿主自身防御系统共同调节细菌感染,如白头翁汤通过调理微血管内皮细胞激活嗜中性粒细胞杀菌,前期团队证明:血液中嗜中性粒细胞(Neutrophil PMN只能吞噬细菌但不能杀灭细菌,但在穿越非损伤的微血管内皮细胞MVECs后能清除感染细菌,可是在穿越损伤的MVECs后又不能杀灭细菌Immunol. Res, 2016, 64,133~142.),这说明MVECs是激活PMN杀菌的关键细胞。团队新的研究进展证明,内皮源性的白介素IL-1α可以促进跨内皮的嗜中性粒细胞的胞内胞外杀菌作用,主要通过11种蛋白持续作用,这些蛋白主要位于内皮细胞的膜系统上。研究结果发现细菌脂多糖(LPS抑制了内皮细胞IL-1α的释放,并进一步抑制了细菌杀灭跨内皮中性粒细胞的能力。

      图3:肠黏膜微血管内皮细胞和中性粒细胞互作平台建立(A);成功筛选到微血管内皮细胞的IL-1α促进嗜中性粒细胞杀菌功能的蛋白主要位于细胞膜上(B);发现所有三个时间点共有5个蛋白同时上调和5个蛋白同时下调(C);其中持续变化的差异蛋白共有11种(D);我们发现这些蛋白中有一个蛋白ENPL是位于线粒体膜上,是先上调再下调的(E);在这些蛋白调节的信号通路中,早期是细胞间粘附分子的调节,后期均是氧化磷酸化的持续激活(F);示意了内皮源性IL-1α的在促进跨内皮的中性粒细胞杀菌功能上的作用(G)。

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