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基于肠道plgR及SlgA调控探讨痛泻要方治疗肝郁脾虚证溃疡结肠炎的机制

申报人:陈焱 申报日期:2025-03-26

基本情况

2025创新项目
基于肠道plgR及SlgA调控探讨痛泻要方治疗肝郁脾虚证溃疡结肠炎的机制 学生申报
创新训练项目
医学
中医学类
学生自主选题
二年期
溃疡性结肠炎(UC)是一种一种结肠粘膜慢性炎症为特征的炎症性肠病(IBD),全球发病率逐渐上升,传统西医治疗存在激素依赖性强、复发率高等问题。中医理论认为,肝郁脾虚是UC的核心病机,痛泻要方作为《溃疡性结肠炎中西医结合诊疗指南》推荐方剂,对缓解腹泻、腹痛等症状有显著作用,但其作用机制尚未完全阐明,特别是对肠道粘膜免疫系统的关联仍需深入研究。目前研究多关注痛泻要方对免疫细胞因子或肠道菌群的单一作用,本项目拟以plglgA介导的粘膜屏障功能为枢纽,结合T细胞亚群分化动态与菌群代谢功能,揭示痛泻要方的多靶点调控网络。采用TNBS灌肠联合慢性束缚应激构建肝郁脾虚证UC大鼠模型,通过ELISA、流式细胞术、16S rRNA测序及Western Blot等多维度技术,系统分析痛泻要方干预后结肠黏膜SIgA/pIgR表达、Th1/Th2与Th17/Treg细胞亚群动态、菌群多样性及NF-κBTAT6信号通路活性,以此阐明其通过修复黏膜屏障、调控免疫平衡及重塑菌群稳态治疗UC的作用机制,为优化临床用药剂量、开发靶向递药系统提供科学依据,推动中西医结合疗效评价体系的国际化。
未有参与科研经历
主持国家自然科学基金1项,主持山东省自然科学基金1项
指导项目的开展和实施,并给予部分经费支持
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
陈焱 中西医结合学院 中西医临床医学(本科) 2024 统筹项目整体设计执行,协调团队合作;监督数据质量
宋家宜 中西医结合学院 中西医临床医学(本科) 2024 动物模型构建、日常实验支持及设备管理
郭雅琴 中西医结合学院 中西医临床医学(本科) 2024 病理切片、行为学实验及证候评价
石笑一 中西医结合学院 中西医临床医学(本科) 2024 菌群测序,数据分析和生物信息学处理
于俊辉 中西医结合学院 中西医临床医学(本科) 2024 免疫指标检测和信号通路验证

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
于斌 中西医结合学院

立项依据

建立肝郁脾虚证溃疡性结肠炎动物模型并进行相关评价,分析本病的发病机制与肠道MIS SIgA和pIgR的调控作用,对比痛泻要方治疗对其机制的影响,从而基于肠道MIS SIgA和pIgR的调控作用阐述痛泻要方的作用机制。
(1)肝郁脾虚证UC模型动物肠道MIS SIgA和pIgR的调节机制
分离大鼠肠系膜淋巴结进行相关指标的检测,从而阐述肝郁脾虚证溃疡性结肠炎的发病机制。
(2)痛泻要方对肝郁脾虚证UC模型动物肠道MIS SIgA和pIgR的影响
分离大鼠肠系膜淋巴结进行肠道MIS相关指标检测,从肠道MIS调控方面探讨痛泻要方作用机制。 
溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)是炎症性肠病(inflammatory bowel diseases,IBD)的一种,多发于大肠粘膜及粘膜下层,主要表现为腹痛、腹泻、粘液脓血便。数据显示亚洲国家IBD的发病率为1.4/10万,中国的发病率为3.4/10万,UC的发病率是克罗恩病(Crohn’s disease,CD)的两倍[1]。现代医学认为,本病发病与遗传、肠道微生物、免疫等多种因素相关,免疫因素与T细胞功能、树突状细胞分布、NK细胞以及细胞因子的异常相关,除采用传统方式治疗外,还提出诸如anti-TNF-α等免疫疗法[2]。
本病归属于中医学“泄泻”范畴,病位在肠,因情志不畅,肝气郁结,犯及脾胃,发为本病;申请人前期文献证实本病发病以脾虚和肾虚为本,湿热、瘀血和气滞为标,肝郁脾虚是基本证候,痛泻要方是《溃疡性结肠炎中西医结合诊疗指南(草案)》中确定的本证型指导用方[3],对肝郁脾虚型溃疡性结肠炎具有良好的治疗效果,然其作用机制尚不明确。
研究发现其能够通过抑制核转录因子kappa B(nuclear factor kappa B,NF-κB)的激活以及TNF-α、IL-1等炎性因子的表达,上调炎性抑制因子IL-4的表达而发挥对UC治疗作用;申请人前期研究证实[4][5],痛泻要方治疗后能够降低IL-17和IFN-γ水平,升高IL-4和IL-10含量;临床研究数据显示痛泻要方治疗能够提高临床疗效,促使IFN-γ/IL-4和IL-17/IL-10的比值呈现降低趋势,说明其治疗机制与其能够促使Th1/Th2、Th17/Treg介导的炎性平衡朝炎性抑制方向转化相关。
申请人前期研究证实抗生素会致使肠道菌群多样性遭到破坏,进而影响到内在免疫机制,导致机体在感受外界病毒时更容易得病,说明肠道微生物稳态对于机体正常免疫机制调控具有重要意义[6],溃疡性结肠炎主要症状是腹泻腹痛,前期实验数据显示其发病时存在肠道微生态系统的平衡紊乱,表现为肠道菌群多样性增多,而采用痛泻要方干预后,其能够通过调节肠道菌群的丰度,促使稳态异常的菌群恢复至均衡水平,从而调节过激炎性反应,说明肠道菌群变化会导致机体免疫机制异常,然而对于肠道菌群变化与机体免疫调节二者之间的关联机制尚未研究清楚。
肠粘膜免疫系统(mucosal immune system,MIS)是联系溃疡性结肠炎肠道菌群与机体内在免疫功能调节的中间机制,其功能丧失会导致一系列胃肠道疾病,同时也是诱发炎症性肠病等相关疾病的因素之一。肠MIS由肠上皮细胞屏障、固有层和肠相关淋巴组织(mucosa-associated lymphoid tissue,MALT)组成,肠上皮屏障中有上皮内淋巴细胞(intraepithelial lymphocytes,IELs),固有层中有淋巴细胞和固有细胞,GALT包括派伊尔氏淋巴集结(Peyer’s patches,PPs)、孤立淋巴滤泡(isolated lymphoid follicles,ILF)、阑尾和肠系膜淋巴结[7],诱导肠道免疫反应的部位主要在肠上皮细胞屏障和PPs。MIS是沟通外界环境与机体免疫的重要桥梁,抗炎细胞因子,如IL-4,-5,-10,TGF-β和IgA具有保护肠上皮粘膜屏障作用,同时有助于共生菌在肠道内的固定,分泌型免疫球蛋白A(secretory IgA,SIgA)和多聚免疫球蛋白受体(polymeric Immunoglobulin Receptor,pIgR)起到关键性调控作用,结合前期基础,申请人认为分析肠道MIS SIgA的调控机制有助于阐述痛泻要方治疗溃疡性结肠炎的内在机制。
MIS是对抗病原微生物入侵的重要屏障,肠粘膜及MALT是产生抗体细胞以及IgA的主要部位,其中PPs是诱导肠粘膜免疫应答的重要场所,肠道MIS反应能够产生大量的SIgA,有助于细菌和内毒素等有毒物质的排出,起到保护机体的作用[8]。大部分IgA由固有层中的浆细胞产生,随后通过pIgR 转运到肠腔,pIgR是一种糖蛋白,主要表达在肠上皮细胞的基底外侧,与二聚IgA的J链结合,并被转运到顶端表面,之后被蛋白酶切割,留下部分pIgR分子,与抗体结合产生SIgA。SIgA参与固有免疫调控,平衡免疫过激和免疫耐受关系,通过防止病原体-上皮相互作用、抑制病原体运动、粘液层内细菌捕获以及抗原从基底外侧上皮逆向转运到肠腔而发挥抵御肠道病原体入侵作用,因而肠道MIS SIgA和pIgR的调控机制的异常会导致腹泻腹痛及机体免疫功能的异常。因此有研究显示,口服SIgA抗体和益生菌可通过增强肠道SIgA分泌(如稳定病原体清除、调节菌群平衡),有效治疗微生态紊乱相关疾病。[9]
pIgR基因的表达与多种细胞因子相关,其中主要是与T细胞介导的细胞因子,如IFN-γ,TNF,IL-4和IL-1。不同的细胞因子通过不同的信号通路与pIgR调控相联系,其中IFN-γ与STAT1相关,IL-4与STAT6相关,TNF与NF-kB相关,研究发现IL-17也能够增强粘膜上皮细胞pIgR的表达量,因而肠道MIS pIgR的调控与T细胞Th1,Th2,Th17以及前炎性细胞因子TNF和IL-1相关,因而说明肠道MIS pIgR和T细胞的调节机制密切相关,SIgA和pIgR调控的肠道MIS在维持机体内在免疫平衡方面具有重要的作用。
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基于已有实验结论,本研究提出如下假说:肠道MIS相关的SIgA和pIgR调控机制在溃疡性结肠炎发病过程中具有重要作用,是联系肠道微生态和机体T细胞介导的免疫调节的中间环节,痛泻要方治疗机制与其对肠道MIS SIgA和pIgR的调控相关。
为了验证上述假说,本项目从动物实验进行开展研究,动物实验采用TNBS腹腔注射结合饮食束缚法的经典造模方式复制肝郁脾虚型溃疡性结肠炎动物模型,之后采用OFT、EPM进行模型评价,采用流式细胞术和抗体芯片技术分析T细胞介导的细胞因子的变化,采用ELISA检测肠MIS相关SIgA、IgG、IgA、IgM等含量,采用RT-PCR和WB检测肠粘膜免疫系统pIgR表达量,从而能够基于肠道MIS SIgA和pIgR的调控探讨痛泻要方治疗肝郁脾虚证溃疡性结肠炎的机制。
参考文献
[1] Ng SC.Epidemiology of inflammatory bowel disease: Focus on Asia[J]. Best Pract Res Clin G astroenterol. 2014, 28(3):363-72.
[2] El-Hussuna A, Theede K, Olaison G. Increased risk of post-operative complications in patients with Crohn’s disease treated with anti-tumour necrosis factor α agents - a systematic review[J]. Dan Med J. 2014,61(12):A4975
[3] 中国中西医结合学会消化系统疾病专业委员会.溃疡性结肠炎中西医结合诊疗指南(草案)[J]. 中国中西医结合消化杂志.2011,19(1):61-65
[4] 厉启芳,刘善军,景德怀,刘国霞,朱亚珍,孙冰,章洪华,于斌.基于临床疗效及Th1/Th2、Th17/Treg炎性平衡变化探讨痛泻要方治疗溃疡性结肠炎的机制[J].辽宁中医杂志,2018,45(08):1569-1572.
[5] 朱亚珍,厉启芳,李鹤,谢亚娟,孙闵,郑灿磊,于斌.痛泻要方对肝郁脾虚型溃疡性结肠炎大鼠炎性因子表达量的影响[J].时珍国医国药,2018,29(05):1053-1057.
[6] P. Pang, B. Yu, Y. Shi, L. Deng, H. Xu, S. Wu and X. Chen. Alteration of Intestinal Flora Stimulates Pulmonary microRNAs to Interfere with Host Antiviral Immunity in Influenza[J]. Molecules. 2018, 23(12):3151.
[7] L. W. Peterson and D. Artis. Intestinal epithelial cells: regulators of barrier function and immune homeostasis[J]. Nature Reviews Immunology. 2014, 14(3): 141-153.
[8] T. Senda, P. Dogra, T. Granot, K. Furuhashi, M. E. Snyder, D. J. Carpenter, P. A. Szabo, P. Thapa, M. Miron and D. L. Farber. Microanatomical dissection of human intestinal T-cell immunity reveals site-specific changes in gut-associated lymphoid tissues over life[J]. Mucosal Immunology. 2019, 12(2): 378-389.
[9] 吴元霞,孙静,葛良鹏,李周权,张进威.SIgA与哺乳动物肠道菌群互作的研究进展[J].生命科学,2023,35(06):733-742. 
申请人导师前期研究证实UC腹泻腹痛存在肠道菌群稳态异常及T细胞介导的炎性失衡,痛泻要方能够促使稳态异常的肠道菌群恢复正常,并且调节T细胞介导的免疫平衡而起到治疗作用,肠道MIS作为联系腹泻导致的微生物异常和机体免疫调节的中间机制,通过本研究将“UC腹泻腹痛微生物稳态--肠道MIS--T细胞炎性调节”三者联系起来,有助于基于肠道MIS的调节分析其治疗机制。
 1.研究方案
1.1 动物实验
1.1.1 实验材料
实验动物:SPF级Sprague Dawley大鼠,北京维通利华公司。
痛泻要方:剂量参考十三五规划教材《方剂学》确定,白芍 6g、白术 9g、防风 3g、陈皮 4.5g,北京同仁堂产品。
TNBS:Sigma-Aldrich公司。
流式抗体:ebioscience公司。
抗体芯片:RayBiotech公司。
RT-PCR试剂:天根生物公司。
Western blot抗体:CST公司。
SIgA、IgM、IgG等检测试剂:R&D公司。
1.1.2 动物模型建立及肝郁脾虚证筛选和评价
采用TNBS/乙醇溶液灌肠+束缚法+饮食失节法进行模型制作,通过一般状态、旷场实验(open field test,OFT)、高架十字迷宫实验(Elevated Plus Maze Test,EPM)、新环境进食抑制实验(Novelty suppressed feeding test,NSF)进行评价筛选。
1.1.3 标准汤剂制备
药材浸泡煎煮后浓缩至含成药2g/ml,制得痛泻要方标准汤剂。
1.1.4 药物剂量
依据大鼠和人体表面积进行换算,采用2.03g/kg(22.5g/70kg*6.3,6.3为换算系数)进行灌胃治疗,高剂量组为10.00g/kg,低剂量组为0.41g/kg。
1.1.5 实验分组及干预方案
正常组:10只大鼠,不进行任何治疗。
模型组:10只大鼠,选择符合实验要求的肝郁脾虚证UC模型,不进行药物干预。
痛泻要方治疗组:分为高中低三组,每组10只大鼠,选择符合实验要求的肝郁脾虚证UC模型,使用痛泻要方高中低三个剂量分别进行灌胃治疗,每日1次,治疗4周。
1.1.6 主要检测指标及方案
(1)UC模型动物大体情况观察及评价
检测体重、饮食、排便、皮毛光泽度、反应能力、活动情况等大体情况以及腹泻指数、OFT、EPMT等。
(2)病理学观察
结肠组织进行常规HE染色。
(3)CD4+T细胞,CD8+T细胞以及Th1、Th2、Th17、Treg含量
动物麻醉后无菌取出肠系膜淋巴结细胞进行研磨,之后采用流式细胞仪进行检测。
(4)肠粘膜免疫相关SIgA、IgG、IgA、IgM等含量
结肠粘膜组织清洁匀浆并离心后,吸取上清液,按照ELISA试剂盒说明进行检测。
(5)pIgR基因和蛋白检测
常规RT-PCR和WB技术进行检测。
(6)T细胞介导的炎性因子表达量检测
结肠粘膜组织10mg经组织匀浆离心后去上清液,之后送公司进行芯片检测。
(8)统计学分析
采用SPSS19.0软件进行统计学处理,数据采用均数±标准差( )表示,组间差异采用单因素方差分析(One-way ANOVA);两组比较,方差齐时进行两组独立样本t检验,方差不齐时采用非参数检验,P<0.05为差异具有统计学意义。
2.技术路线
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3.实验手段
本项目主要进行的实验包括模型的建立和评价、病理学检测、细胞因子的表达量检测、sIgA相关指标检测,采用的实验方案包括常规病理切片、PCR技术、WB技术、ELISA技术、流式细胞检测。最后对数据进行统计学处理和相关性分析,确定作用机制。
4.拟解决的问题
粘膜免疫作为中间调控机制,其调控机制与机体内在免疫机制密切相关,本研究通过检测痛泻要方治疗前后肠道MIS SIgA、pIgR及细胞因子的表达,能够确定肠道MIS与T细胞活化之间的关系,从而筛选出与痛泻要方干预机制密切相关的肠粘膜免疫调节因子,阐述其治疗机制。
5.预期成果与社会效益
(1)预期科学成果
发表高水平论文3-5篇,明确痛泻要方药效物质基础及作用通路。
(2)预期经济效益
本课题通过研究,可以诠释痛泻要方的药效物质基础,探索了中药复方传统配伍协同作用的原理,为进一步开发为“痛泻要方”医院制剂及中药新品种开发奠定了基础。
(3)预期产生的社会效益
IBD属于消化系统疾病中最常见的一种疾病,发病率高,容易复发。通过对痛泻要方的研究可以从现代药理学角度阐释了其临床作用,为其在临床上推广奠定理论基础,为治疗了IBD开创新方法。 
(1)2025年6月-2025年5月
预实验的开展,开展临床试验,进行相关病例的收集整理并进行指标检测。
(2)2026年6月-2026年12月
完成动物实验,进行相关指标检测,撰写研究论文并投稿。开展HPLC物质基础的研究,撰写论文并投稿。
(3)2027年1月-2027年6月
完善相关研究内容,进行数据分析整理,论文的撰写和投稿;对本项目进行归纳总结,准备结题材料,申报结题。
  

(1)该课题的研究思路及理论推理是基于申请人指导教师前期基础研究的发现
申请人指导教师前期研究证实,痛泻要方治疗后能够降低IL-17和IFN-γ水平,升高IL-4和IL-10含量;临床研究数据显示痛泻要方治疗能够提高临床疗效,促使IFN-γ/IL-4和IL-17/IL-10的比值呈现降低趋势,说明其治疗机制与其能够促使Th1/Th2、Th17/Treg介导的炎性平衡朝炎性抑制方向转化相关。
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PCR结果显示,与正常组相比,模型组IL-4、IL-10、IL-17和IFN-γ的表达量均呈现出明显的升高趋势,差异均具有统计学意义(P<0.01)。与模型组相比,痛泻要方干预组IL-4呈现明显的升高趋势,而IL-17和IFN-γ表达量呈现明显降低趋势,差异均具有统计学意义(P<0.01);柳氮磺胺吡啶干预组IL-4和IL-10升高趋势明显,IL-17和IFN-γ呈现明显降低趋势,差异具有统计学意义(P<0.01)。
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图1 痛泻要方和柳氮磺胺吡啶对模型动物IL-4、IL-10、IL-17和IFN-γ细胞因子的影响
注:control:正常组;model,模型组;TXYF:痛泻要方干预组;sulfasalazine,柳氮磺胺吡干预组。与正常组相比,**P<0.01;与模型组相比,##P<0.01。
(2)痛泻要方治疗机子与其调控肠道菌群相关
申请人指导老师前期研究证实抗生素会致使肠道菌群多样性遭到破坏,进而影响到内在免疫机制,导致机体在感受外界病毒时更容易得病,说明肠道微生物稳态对于机体正常免疫机制调控具有重要意义,溃疡性结肠炎主要症状是腹泻腹痛,前期实验数据显示其发病时存在肠道微生态系统的平衡紊乱,表现为肠道菌群多样性增多,而采用痛泻要方干预后,其能够通过调节肠道菌群的丰度,促使稳态异常的菌群恢复至均衡水平,从而调节过激炎性反应,说明肠道菌群变化会导致机体免疫机制异常,然而对于肠道菌群变化与机体免疫调节二者之间的关联机制尚未研究清楚。
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图2 痛泻要方治疗后对溃疡性结肠炎菌群多样性Shannon指数的影响
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图3 痛泻要方治疗后对溃疡性结肠炎菌群多样性的影响
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图4 痛泻要方治疗后对肠道菌群门水平的影响 
1.已具备的实验条件
本项目申请者所在单位济宁医学院具有多个山东省重点学科,其中包括研究团队所在的山东省中西医结合重点学科,以及病理学与病理生理学、神经病学、免疫学、心血管疾病研究诊疗中心、神经内科学等重点学科;拥有行为医学、神经生物学、心脏疾病诊疗、职业卫生与环境医学等省级重点实验室和行为与健康省级人文社科研究基地,建立国际合作实验室、校级重点学科、重点实验室12个;有山东省行为医学研究所、神经生物学研究所、肿瘤病理研究所等28个研究机构和一个山东省高校司法鉴定中心。近年来,学校共承担各级各类课题500余项,其中国家自然科学基金、省自然科学基金、省科技攻关课题、国家科技部“十一五”支撑计划、973、863项目子课题、国际合作项目百余项,在国内外学术期刊发表学术论文3000余篇,因而大学具备良好的研究平台和优越的实验条件,各个实验室研究平台是共享使用的,这些共用研究平台具有BD FACS Calibur流式细胞仪、ABI3500遗传分析仪、原代细胞核转移系统、BioRad电穿孔基因转移仪、低温高速冷冻离心机、荧光实时定量PCR仪等高级科学仪器数十台,以及一些常规实验仪器,如全波长酶标仪,Bio-rad CFX96 RT-PCR仪、水平离心机、Bio-rad蛋白电泳仪、Bio-rad水平电泳仪、ABI9700型金座PCR仪、凝胶成像分析系统、全套Leica病理设备(自动脱水机、自动染色机、石蜡包埋机、组织切片机、超薄切片机、冰冻切片机、全自动封片剂、组织展片考片机、石蜡冷冻机、组织盒蜡块打码机)、超声组织处理仪、Motic数字切片扫描与应用系统、凝胶成像分析系统、原子吸收分光光度计等实验所需的一些基本仪器,能够保证所有研究内容的顺利进行。
本研究团队指导老师长期从事溃疡性结肠炎临床治疗及机制研究的科研活动,研究团队所在的济宁医学院具有本研究所需的SPF级实验动物房,并且具备专业的动物饲养管理人员及监督动物实验开展的动物伦理委员会,保证了实验动物的福利以及本次动物实验的顺利开展。 
2.尚缺少的实验条件和拟解决的途径
无 

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 20000.00 8000.00 12000.00
1. 业务费 14000.00 4500.00 9500.00
(1)计算、分析、测试费 7000.00 ELISA检测(SlgA)、RT-PCR(plgR mRNA)、病理切片分析(HE染色) 3000.00 4000.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 2000.00 市内学术交流交通费、小型研讨会费用 1000.00 1000.00
(4)文献检索费 1000.00 数据库订阅(CNKI、PubMed) 500.00 500.00
(5)论文出版费 4000.00 中文核心期刊版面费 0.00 4000.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 6000.00 SD大鼠、TNBS、乙醇、HE染色试剂、PCR耗材 3500.00 2500.00
结束