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 Microbiol和Front 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 infection”和“Endothelial-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性。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。

图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）

图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1α（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）。

文章第一作者为刘晓晔博士后，通讯作者为皇冠集团99442登录入口兽医学（中医药）北京市重点实验室董虹教授。本研究获得了国家自然科学基金面上（31572558）、北京市科技新星（Z141105001814041）和北京市自然科学基金（6132007）项目的资助。

发表文章链接: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2020.00590/full

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcimb.2020.00319/full