葛根芩连汤调节肠道菌群的研究进展*

俞仪萱，鲁星妤，张静怡，董慧静，胡紫馨，李嘉，薛崇祥，崔慧娟

（1北京中医药大学，北京 100029；2中日友好医院，北京 100029）

肠道微生物处于和宿主不断交互的状态中，并在某些疾病的发生发展和药物的代谢中发挥着关键作用。研究[1-2]表明调节肠道菌群或可成为防治疾病的新方法。随着分子生物学等研究技术的发展，如何通过中医药调节肠道菌群以治疗疾病已成为国内研究的热点。葛根芩连汤是由葛根、黄芩、黄连、甘草组成的经方，具有解表清里的功效。体内外实验[3-5]均证实，本方可通过调节肠道菌群治疗多种疾病，但目前缺乏系统的研究。本研究归纳总结了葛根芩连汤对肠道菌群的影响，以及其调节肠道菌群治疗疾病的具体作用机制，以期为临床更好地应用本方提供参考。

1 葛根芩连汤对肠道菌群的影响

1.1 调节肠道菌群总体结构 肠道菌群总体结构反映了菌群最突出的特征，疾病发生时，肠道菌群总体结构会发生显著变化。这种变化反映了患者与健康人肠道菌群群落结构的主要差异。基于归纳和分析研究中操作分类单元（operational taxonomic unit，OTU）、聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）条带等指标的组间差异，有研究[6-7]发现葛根芩连汤可以显著调整菌群的总体结构向正常状态转归。

章常华等[6]研究了葛根芩连汤对KK-Ay糖尿病小鼠肠道菌群总体结构的影响。结果提示葛根芩连汤能增加菌群变性梯度凝胶电泳（Denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）条带的数目，且与其他组别比较，葛根芩连汤高剂量组明显增加了1号条带，表明葛根芩连汤能改变疾病状态下的肠道菌群总体结构，使得1号条带对应的乳杆菌属（Lactobacillus）成为肠道菌群中的优势菌群。徐佳[7]研究发现葛根芩连汤能调节糖尿病患者肠道菌群总体结构向正常状态转归，同时这种调节的结果又有别于二甲双胍等药物治疗后的菌群结构。而且该研究[7]表明，在12周的治疗过程中，随着葛根芩连汤使用时间的延长，菌群总体结构不断发生变化；其次，不同剂量的葛根芩连汤对于菌群结构调整的方向不同。因此，葛根芩连汤对菌群总体结构的调节效应主要受治疗时间和使用剂量的影响，其效应与治疗时间呈正相关，对菌群结构的调节呈现剂量依赖效应。

1.2 双向调节肠道菌群的多样性 肠道菌群的多样性反映了群落的丰富度和均匀性。不当的免疫环境、营养因素等均会破坏菌群多样性的稳定，诱导产生疾病[8]。有研究[9-12]通过比较香农多样性指数（Shannon's diversity index）、辛普森多样性指数（Simpson index）、Chao1指数和Sobs指数等指标，证实了葛根芩连汤可以在不同疾病中双向调节肠道菌群的多样性，而并不表现为对菌群多样性单一地上调或下调。

李扬[9]研究发现，口服葛根芩连汤可下调结直肠癌患者的肠道菌群多样性。LV J等[10]研究证实葛根芩连汤能降低结直肠癌模型小鼠的肠道菌群多样性。陈阳等[11]研究发现急性肠炎患者的菌群多样性高于健康人，且葛根芩连汤可显著降低急性肠炎患者的菌群多样性。同时，研究中仅有“全方去芩连组”对肠道菌群的多样性指数无显著影响，因此该研究指出黄芩与黄连的配伍很可能是发挥这种调节效应的关键药对。LIU C S等[12]研究则表明葛根芩连汤可提高感染性腹泻小型猪的肠道菌群多样性，上调菌群物种丰富度。张庚鑫等[13]研究发现，抗生素引起的腹泻会降低肠道菌群物种的多样性，而使用葛根芩连汤后可以回调菌群多样性。

1.3 影响肠道菌群具体群落组成 肠道微生物属细菌界，界以下可划分门、纲、目、科、属、种6个水平。研究表明葛根芩连汤对于门至属层次的菌群都具有一定的影响，而目前的研究主要集中在门和属的水平上。

1.3.1 门水平 厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和变形菌门（Proteobacteria）是人与实验动物肠道菌群在门水平上的主要类群。近年来研究[14]表明，三者比例的改变会对机体的代谢功能产生影响，如厚壁菌门与拟杆菌门之比上升更易引发肥胖症[15]。

葛根芩连汤在菌群门水平上可以降低厚壁菌门与拟杆菌门之比，下调变形菌门，正向调节三大类群之比。李扬[9]研究表明葛根芩连汤能够下调厚壁菌门与拟杆菌门之比，使肠道菌群结构保持稳态，从而辅助治疗结直肠癌术后患者；而且葛根芩连汤能降低变形菌门的丰度，使变形菌门中众多病原菌（如幽门螺杆菌、沙门氏菌等）占比降低，从而改善这部分患者存在的代谢紊乱及炎症反应。这一结果与张庚鑫等[13]的研究结果一致。

1.3.2 属水平 属水平可以反映肠道菌群生态位的变化[16]，体现药物的治疗作用。尽管目前的研究在病种、模型的选择上存在差异，但不同研究中葛根芩连汤对于某些特定菌属的调节方向是明确的，且葛根芩连汤对这些特定菌属的调节作用得到了广泛的证实。（见表1）这些菌属或可成为本方治疗疾病的靶点，以及疗效评价的生物学标志物[17]。益生菌与宿主的相互作用可以竞争性抑制其他微生物，维护黏膜屏障功能，利于宿主保持健康状态[18]。

表1 葛根芩连汤对肠道菌属的调节作用

研究显示，葛根芩连汤可选择性地上调益生菌，如双歧杆菌属[7,19,21-22,24]、乳杆菌属[6,10-11,21-23]、阿克曼菌属（Akkermansia）[9,11-12]、普雷沃氏菌属（Prevotella）[9]等。

同时研究证实葛根芩连汤能够下调某些机会致病菌菌属，如Tyzzerlla属[10,26]、Anaerotruncus属[21]、颤杆菌属（Oscilibacter）[10,12]、葡萄球菌属（Staphylococcus）[10]、Alistipes属[7,13]等。这有利于防止致病菌过度繁殖，从而维持宿主体内菌群的平衡。

此外，葛根芩连汤能直接抑制某些致病菌属，防止相关疾病发生。王孝先[27]通过体外抑菌实验证实，葛根芩连汤对鼠伤寒杆菌（Bacillus typhimurium）具有抑制作用，但对大肠杆菌（Bacillus coli）无抑制作用，表明葛根芩连汤的抑菌作用具有针对性，长期使用本方不会产生菌群失调的副作用。徐蓓蕾等[28]研究证实葛根芩连汤能抑制大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、痢疾杆菌（Dysentery bacillus）、志贺杆菌（Shigella）等致病菌。

然而，有研究显示某些菌属的上调或下调可出现不同的结果：陈聪聪等[22]表明葛根芩连汤可上调2型糖尿病湿热证患者的梭菌属（Clostridium）的含量，而陈阳等[11]研究显示葛根芩连汤可下调大肠湿热模型大鼠肠道内的梭菌属的含量。此外，肖嫩群等[21]研究发现葛根芩连汤可以提高泄泻肠道湿热证小鼠的肠杆菌属（Enterobacter）含量，与张博荀[29]的研究结果相反。后者显示，黄芩-黄连药对能降低2型糖尿病肠道湿热证模型鼠肠道内肠杆菌属的数量。这可能是由于研究之间的物种（人或动物）、疾病模型存在差异，并且菌群的测序结果也易受饮食、环境等多因素影响。

2 葛根芩连汤调节肠道菌群治疗疾病的机制

调整肠道菌群是中药复方发挥治疗作用的重要机制[30]。XU J等[31]对经葛根芩连汤治疗的2型糖尿病患者的肠道菌群进行了连续测序，结果显示菌群结构的变化先于空腹血糖、餐后2 h血糖等临床实验室指标的变化，表明本方可能是通过调整肠道菌群起到治疗作用的。葛根芩连汤能通过调节菌群，增加短链脂肪酸含量，保护肠道屏障，抑制肠道炎症，从而治疗多种疾病。（见图1）

图1 葛根芩连汤调节肠道菌群治疗疾病的机制示意图

2.1 增加短链脂肪酸含量，正向调节生物学功能 短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）包括乙酸、丙酸、丁酸等，由肠道菌群发酵肠道内的碳水化合物产生。短链脂肪酸产生菌增加，可以促进SCFAs生成，进一步结合G蛋白偶联受体41（G-protein coupled receptor 41，GPR41）、G蛋白偶联受体43（G-protein coupled receptor 43，GRP43）、G 蛋白偶联受体109A（niacin receptor 1，GPR109A）及过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma，PPAR-γ）4种受体，激活下游通路，增加能量代谢，促进瘦素分泌，调节脂质代谢，平衡肠道微生态，维持免疫系统稳态[32]，抑制肠道炎症并预防结肠癌等疾病的发生[33]，从而发挥对疾病的防治作用。

研究表明，葛根芩连汤可以上调短链脂肪酸产生菌[34]，如阿克曼菌属[9,11-12]、瘤胃球菌属（Ruminococcus）[11]等。LIU C S等[12]研究证实，葛根芩连汤能提高感染性腹泻小鼠血清中乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸的含量。葛根芩连汤能提高腹泻小型乳猪血清中乙酸、丙酸、丁酸的含量，并可使之恢复至正常水平[35]。

2.2 维护肠道屏障的完整性 肠道屏障主要包括紧密连接蛋白与上皮细胞等组成的机械屏障，益生菌形成的生物屏障，淋巴组织等形成的免疫屏障，以及胆汁酸等形成的化学屏障。完整的肠道屏障有利于维持机体正常的生理功能并抵御病原体入侵[36]。

肠道紧密连接蛋白主要包括ZO-1、Occludin及claudin-1等，可使相邻的上皮细胞之间形成相对密封的状态[37]，在控制水、离子和营养物质渗透的同时能阻止病原体进入[38]。郭一等[39]发现葛根芩连汤可以上调肠道ZO-1紧密连接蛋白的表达，保护肠道机械屏障，从而治疗非酒精性脂肪性肝炎。陈丽[40]研究证明葛根芩连汤能上调益生菌以提高Occludin紧密连接蛋白的表达，保护溃疡性结肠炎小鼠的肠黏膜。李亚兰等[41]研究表明葛根芩连汤能升高溃疡性结肠炎小鼠结肠组织Occludin和ZO-1蛋白表达。此外，葛根芩连汤可以促进益生菌（如普雷沃氏菌属等）形成肠道生物屏障，以占位性保护、营养竞争和产生抗菌物质等方式保护肠道屏障[42]。

2.3 减少肠道促炎因子，平衡肠道内环境 肠道菌群失调会加剧肠道的炎症状态，促使多种疾病发生与发展。葛根芩连汤可以下调机会致病菌或致病菌的丰度，减少肠道炎症因子，从而维护肠内环境的稳态。

王烨[25]研究发现葛根芩连汤可以下调肠道内变形杆菌门的丰度，降低肠道内革兰氏阴性菌表达的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）水平，减轻炎症反应。赵永雪等[43]研究指出葛根芩连汤能下调肝硬化内毒素血症患者血清C反应蛋白（CRP）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、降钙素原（PCT）表达水平。刘晓曦等[44]研究证明葛根芩连汤能够降低湿热泄泻模型仔猪空肠白细胞介素-1β（IL-1β）、TNF-α、IL-6的表达水平，从而改善肠道炎症状态，平衡肠道内环境。

3 总结

葛根芩连汤药简力专，既“表里双解”，又“上下同调”，能发挥清热燥湿止痢之功而治疗多种疾病。葛根芩连汤能调整肠道菌群的结构、多样性，影响具体的菌属，从而增加体内短链脂肪酸的含量，维护肠道屏障的完整性，发挥防治疾病作用。然而，目前的研究仍存在一定的局限：首先，本方对某些菌属的调节方向尚不明确，如肠杆菌属、梭杆菌属（Fusobacterium），且目前仍缺少深入到对菌群“种水平”的研究；其次，大多研究只采用了菌群多样性测序的方法，较少使用宏基因组学或代谢组学等技术对菌群与基因、功能、代谢产物的联系进行更进一步的研究，因而尚不能明确本方调节肠道菌群发挥疗效的具体机制及其相关的临床指标；第三，疗程和剂量有可能是影响本方疗效发挥的核心因素，但目前仍缺少对本方调节菌群“时效关系”和“量效关系”方面的研究。今后葛根芩连汤或可在临床上治疗或辅助治疗某些具有明确肠道菌群变化特征的疾病，或与抗生素同用而避免因菌群紊乱以致影响临床抗感染治疗的疗效。以上结果有助于明确本方的使用范围，并为特定菌属作为本方的治疗靶点及疗效评价生物学标志物提供参考。由于菌群测序的结果存在较大的个体间变异性，并且容易受到多种因素的干扰，上述问题的解答还需依靠于大样本、多中心的随机对照试验进一步探讨。