喜讯！陈玉林/杨雨鑫/邓露等发现香芹酚和百里酚或成“肠炎克星”

牛至精油以其强大的天然抗菌、抗真菌和抗病毒能力，在畜牧业中备受关注。其主要活性成分百里酚和香芹酚，展现出广阔的应用前景。作为潜在的抗生素替代品，牛至精油有望缓解抗生素耐药性问题，并有效维护动物肠道健康。然而，百里酚和香芹酚具体如何调节肠道微生态，仍需深入研究。

2024年9月23日，西北农林科技大学的杨雨鑫研究员、邓露教授和陈玉林教授做为共同通讯，在著名期刊Advanced Science杂志上发表了题为“Bifidobacterium pseudolongum-Derived Bile Acid fromDietary Carvacrol and Thymol Supplementation AttenuatesColitis via cGMP-PKG-mTORC1 Pathway”的研究论文。本研究运用多组学技术（基因组+转录组+代谢组+蛋白组+微生物组），发现膳食中补充香芹酚和百里酚能显著提升结肠内假长双歧杆菌的数量，进而促进有益的次级胆汁酸——猪脱氧胆酸(HDCA)和12-酮脱氧胆酸(12-KCAC)的生成。这些胆汁酸通过调控肠道上皮细胞的Gucy1A和Gucy2C表达，影响细胞内钙离子和环鸟苷酸水平，最终激活PKG并抑制mTORC1信号通路，从而缓解肠道炎症。这些发现突出了预防和治疗结肠炎的潜在代谢物和治疗靶点。

迈维代谢为本研究提供广泛靶向代谢组检测服务。

炎症性肠病（IBD）是一种复杂的慢性炎症性疾病，与肠道微生物失调密切相关。香芹酚和百里酚作为天然抗菌物质，在治疗肠道炎症方面表现出潜力。研究发现，这两种化合物可以通过调节肠道菌群，影响免疫系统，从而改善结肠炎症状。然而，其具体作用机制，尤其是与肠道微生物的相互作用，仍需深入研究。本研究旨在通过DSS诱导的小鼠模型，探究香芹酚和百里香酚对结肠炎的治疗效果，以期为IBD的治疗提供新的思路。

1. 口服CAT可缓解DSS引起的结肠炎

为了评估CAT对DSS诱导结肠炎的治疗效果，小鼠连续12天在饮用水中摄入2.5%DSS以诱发结肠炎，直至体重显著下降。随后，小鼠每日口服CAT（40 µL /kg）。与对照组相比，CAT干预显著减轻了结肠炎，体现在疾病活动指数（DAI）评分、体重减轻和结肠缩短的显著改善。组织学分析表明，CAT组的结肠炎症和粘膜损伤显著减轻，且杯状细胞数量增加。基因表达分析显示促炎细胞因子IL-1β和IL-6减少，抗炎因子IL-10和黏蛋白MUC2显著增加。综上，口服CAT可改善结肠炎症状及结肠损伤。

2. CAT 通过依赖肠道微生物的方式缓解 DSS 诱发的结肠炎

为识别CAT改善结肠炎的关键微生物群，对CAT治疗的小鼠结肠内容物进行16S rRNA基因测序。结果显示，CAT对结肠炎小鼠的肠道菌群α多样性无显著影响），但PCoA分析显示CAT显著改变了肠道菌群组成。属水平分析表明，CAT处理增加了Turicibacter、Dubosiella和Bifidobacterium的丰度。其中，双歧杆菌的丰度与促炎因子表达呈负相关，与MUC2基因表达呈正相关，表明CAT可能通过微生物调节DSS诱导的结肠炎。

进一步的广泛靶向代谢组学研究发现，CAT治疗显著增加了结肠中胆汁酸的丰度，特别是12-酮石胆酸等。代谢物富集分析显示这些变化主要与牛磺酸和硫胺素代谢途径相关。假长双歧杆菌与多种胆汁酸水平显著正相关，表明假长双歧杆菌和胆汁酸在CAT减轻结肠炎中可能发挥重要作用。

3. CAT介导的假长双歧杆菌富集减轻了DSS诱导的结肠炎

为了确定体外添加CAT是否促进假长双歧杆菌RU224的增殖，研究人员使用BSM培养基，从CAT处理的结肠炎小鼠中分离出关键菌株RU224。结果表明，在BSM培养基中添加不同浓度的CAT可以显著促进RU224的增殖。随后，评估了RU224对DSS诱导的结肠炎的治疗效果。口服RU224显著减轻了结肠炎，表现为DAI评分降低、体重减轻和结肠缩短改善。组织学分析显示RU224组的小鼠结肠炎症和组织损伤减轻，杯状细胞数量增加，促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）表达降低，结肠屏障蛋白（ZO-1、Occludin、Claudin-1）表达上调。

通过16S rRNA基因测序，RU224还被发现能改变结肠微生物群组成，增加双歧杆菌和拟杆菌的丰度，减少肠杆菌科丰度。同时，RU224组小鼠的胆汁酸水平提高，包括多种初级和次级胆汁酸。这些结果表明，RU224不仅能改善微生物群，还能减轻DSS诱导的结肠炎。

4. B. pseudolongum激活cGMP-PKG信号通路抑制DSS诱导的结肠炎

为了阐明BP对DSS诱导结肠炎中关键蛋白的调控作用，对BP处理的小鼠结肠样本进行了蛋白质组学分析。结果显示，与正常小鼠相比，DSS处理组中结肠炎标志蛋白Serpina1e和APCS的表达上调超过4倍，而BP处理后，这两种蛋白的表达显著下调超过2倍(P < 0.001)。通过聚类分析，发现两个蛋白簇分别包含63个和46个差异蛋白，BP处理组相比DSS组这些蛋白明显下调。特别是，与细胞内外离子浓度调控相关的蛋白（如Atp1a2、Adra2a、Atp2b3等）在BP组显著下调，这些蛋白主要富集于cGMP-PKG信号通路。综上，假长双歧杆菌RU224定植能够通过调节结肠上皮中的cGMP信号，发挥抗炎作用。

5. HDCA和12-KCAC作为抑制肠上皮细胞炎症的关键代谢物

为了验证组学分析筛选的10种胆汁酸的抗炎作用，使用LPS处理293T细胞建立炎症模型，并与这些胆汁酸共同孵育。结果显示，HDCA和12-KCAC显著降低了促炎因子IL-6、IL-1β和TNF-α的水平，同时增加了抗炎因子IL-10的水平，表明假长双歧杆菌RU224通过代谢生成HDCA和12-KCAC发挥抗炎作用。研究还发现，HDCA和12-KCAC通过抑制Gucy1A并激活Gucy2C跨膜受体，显著增加了结肠上皮细胞内Ca2+和cGMP的水平，同时上调了PKG蛋白的表达。此外，HDCA和12-KCAC抑制了mTOR信号通路中AKT、S6K、ERK和S6的磷酸化，进一步证实其对mTOR通路的抑制作用。

为了验证HDCA和12-KCAC通过Gucy1A和Gucy2C受体介导mTOR失活的假设，首先用特异性siRNA敲低Gucy1A基因，结果显示，Gucy1A的敲低导致促炎因子IL-6、IL-1β和TNF-α水平显著下降，抗炎因子IL-10水平显著增加，同时Gucy2C和PKG2蛋白表达上调。然而，Gucy1A基因敲低后，细胞内Ca2+和cGMP水平显著降低，并逆转了HDCA和12-KCAC对mTOR激活的抑制作用。其次，敲低Gucy2C基因后，促炎因子水平显著上升，抗炎因子IL-10显著降低，同时Gucy1A上调、PKG2表达下调，且细胞内Ca2+和cGMP水平升高，并逆转了HDCA和12-KCAC对mTOR的抑制。这些结果进一步证明了Gucy1A和Gucy2C在调节肠道炎症中的关键作用。

6. HDCA和12-KCAC抑制结肠Gucy1A跨膜受体减轻dss诱导的结肠炎

为了验证HDCA和12-KCAC对DSS诱导结肠炎的效果，我们在小鼠中连续给予3.0% DSS 7天，然后按最佳剂量口服HDCA和12-KCAC（50 mg/kg）。结果显示，这两种物质显著改善了结肠炎，DAI降低、体重减轻和结肠缩短。组织学分析显示，HDCA和12-KCAC组的炎症细胞浸润、黏膜损伤和组织学评分均显著减轻。促炎因子IL-1β和IL-6表达降低，抗炎因子IL-10表达增加，表明这两种物质能够改善结肠炎症状和损伤。

此外，HDCA和12-KCAC还显著抑制了DSS诱导小鼠中Gucy1A的表达，促进了Gucy2C的表达，并提高了结肠中的Ca2+和cGMP水平。它们还上调了PKG蛋白，抑制了mTORC1信号通路的活性，尤其是pT389-S6K、pS473-AKT和p-S6。这些结果支持HDCA和12-KCAC在DSS诱导结肠炎中的预防和治疗作用。

综上所述，DSS诱导的结肠炎模型证实了CAT在缓解小鼠结肠炎中的有效性，明确了CAT与其靶标——具有活性的肠道细菌假长双歧杆菌及其代谢产物HDCA和12-KCAC的直接关联。HDCA和12-KCAC通过抑制Gucy1A表达，提升Ca2+和cGMP水平，进而激活cGMP-PKGII通路，抑制mTORC1，从而减轻结肠炎。这项研究加深了我们对CAT通过调节肠道菌群及其代谢产物在结肠炎治疗中作用机制的理解。

迈维代谢提供全面的肠道菌群研究方案，通过精准的多组学检测和个性化的分析服务，支持科学研究并推动临床转化，促进健康管理和疾病治疗。