Javascript saat ini dinonaktifkan di browser Anda. Beberapa fitur situs web ini tidak akan berfungsi jika javascript dinonaktifkan.
Daftarkan diri Anda dengan detail spesifik dan obat yang Anda minati, lalu kami akan mencocokkan informasi yang Anda berikan dengan artikel dalam basis data kami yang luas dan mengirimkan salinan PDF kepada Anda melalui email segera.
Granul Ban-Lan-Gen mengurangi kolitis kambuh kronis yang diinduksi oleh dekstran natrium sulfat pada tikus dengan memodulasi mikrobiota usus dan memulihkan produksi SCFA Derived-GLP-1 di usus.
Jiao Peng,1-3,*Li Xi,4,*Zheng Lin,3,5 Duan Lifang,1 Gao Zhengxian,2,5 Diehu,1 Li Jie,6 Li Xiaofeng,6 Shen Xiangchun,5 Xiao Haitao21Departemen Farmasi Rumah Sakit Universitas Peking Shenzhen, Shenzhen, Republik Rakyat Tiongkok; 2Sekolah Farmasi Pusat Ilmu Kesehatan Universitas Shenzhen, Shenzhen, Republik Rakyat Tiongkok; 3Pusat Penelitian Teknologi Rekayasa Universitas Kedokteran Guizhou untuk Pengembangan dan Aplikasi Pengobatan Etnis dan Pengobatan Tradisional Tiongkok, Kementerian Pendidikan, Laboratorium Utama Provinsi Guizhou untuk Farmasi, Universitas Kedokteran Guizhou, Guiyang, Republik Rakyat Tiongkok; 4 Departemen Gastroenterologi, Rumah Sakit Universitas Peking Shenzhen, Shenzhen, Republik Rakyat Tiongkok; 5 Sekolah Farmasi, Universitas Kedokteran Guizhou, Laboratorium Utama Negara untuk Fungsi dan Aplikasi Tanaman Obat, Guiyang; 6 Departemen Kedokteran Laboratorium, Rumah Sakit Universitas Peking Shenzhen, Shenzhen, Cina [email protected] Shen Xiangchun, Sekolah Farmasi, Universitas Kedokteran Guizhou, Guizhou, Republik Rakyat Cina, 550004, Email [email protected] Tujuan: Terapi berbasis GLP-1 merupakan pilihan pengobatan baru untuk penyakit radang usus. Granul Ban-Lan-Gen (BLG) adalah formulasi TCM antivirus yang dikenal dan menunjukkan potensi aktivitas anti-inflamasi dalam pengobatan berbagai kondisi inflamasi. Namun, efek anti-inflamasinya pada kolitis dan mekanisme kerjanya masih belum jelas. METODE: Untuk menimbulkan kolitis kambuh kronis yang diinduksi dekstran natrium sulfat (DSS) pada tikus. Indeks aktivitas penyakit, penanda histologis cedera, dan kadar sitokin proinflamasi dilakukan untuk menilai efek perlindungan BLG. Efek BLG pada mikrobiota usus dan usus dikarakterisasi oleh kadar GLP-1 serum dan ekspresi Gcg, GPR41, dan GRP43 kolon, usus Komposisi mikrobiota, kadar SCFA feses, dan pelepasan GLP-1 dari sel epitel kolon tikus primer yang berasal dari produksi GLP-1 yang diturunkan dari SCFA. Hasil: Perawatan BLG secara signifikan mengurangi penurunan berat badan, DAI, pemendekan kolon, kerusakan jaringan kolon, dan kadar sitokin proinflamasi TNF-α, IL-1β, dan IL-6 dalam jaringan kolon. Selain itu, perawatan BLG dapat secara signifikan memulihkan ekspresi Gcg, GPR41, dan GRP43 kolon serta kadar GLP-1 serum pada tikus kolitis, dan dengan meningkatkan bakteri penghasil SCFA seperti Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001, dan mengurangi kelimpahan bakteri seperti Eubacterium_xylanophilum_group, Ruminococcaceae_UCG-014, Intestinimonas, dan Oscillibacter. Selain itu, perawatan BLG dapat secara signifikan meningkatkan kadar SCFA dalam feses tikus kolitis. Pada saat yang sama, percobaan in vitro juga menunjukkan bahwa ekstrak feses dari tikus yang diberi BLG dapat sangat merangsang sel epitel kolon tikus kecil primer untuk mensekresikan GLP-1. Kesimpulan: Temuan ini menunjukkan bahwa BLG memiliki efek anti-kolitis. BLG berpotensi dikembangkan sebagai terapi, setidaknya sebagian dengan memodulasi mikrobiota usus dan memulihkan produksi GLP-1 yang berasal dari SCFA usus. Obat yang menjanjikan untuk kolitis kronis kambuh. Kata kunci: kolitis, granul Ban-Lan-Gen, mikrobiota usus, asam lemak rantai pendek, GLP-1
Kolitis ulseratif (UC) adalah penyakit inflamasi jangka panjang pada usus besar dan rektum yang ditandai dengan diare berulang, nyeri perut, penurunan berat badan, dan feses berdarah mukopurulen.¹ Baru-baru ini, prevalensi UC meningkat di negara-negara dengan insidensi rendah sebelumnya, termasuk Tiongkok, seiring dengan meningkatnya popularitas gaya hidup Barat.² Peningkatan ini menimbulkan masalah besar bagi kesehatan masyarakat dan memiliki implikasi serius terhadap kemampuan pasien untuk bekerja dan kualitas hidup. Perlu dicatat, patogenesis UC sebagian besar masih belum jelas, tetapi secara umum diterima bahwa faktor genetik, lingkungan, mikrobiota usus, dan sistem kekebalan tubuh semuanya berkontribusi pada perkembangan UC.³ Bahkan hingga saat ini, belum ada obat untuk UC, dan tujuan pengobatan secara klinis adalah untuk mengendalikan gejala klinis, menginduksi dan mempertahankan remisi, meningkatkan penyembuhan mukosa, dan mengurangi kekambuhan. Pengobatan klasik meliputi aminosalisilat, kortikosteroid, imunosupresan, dan biologis. Namun, obat-obatan ini tidak dapat mencapai efek yang diinginkan karena berbagai efek sampingnya. efek.4 Baru-baru ini, banyak studi kasus menunjukkan bahwa pengobatan tradisional Tiongkok (TCM) telah menunjukkan potensi besar dalam membantu meredakan UC dengan toksisitas rendah, menunjukkan bahwa pengembangan terapi TCM baru merupakan strategi pengobatan yang menjanjikan untuk UC.5-7
Granul Banlangen (BLG) adalah sediaan obat tradisional Tiongkok yang terbuat dari ekstrak air akar Banlangen.8 Selain khasiat antivirusnya, BLG menunjukkan potensi aktivitas anti-inflamasi dalam pengobatan berbagai kondisi inflamasi.9,10 Selain itu, glukosinolat (R,S-goitrin, progoitrin, epiprorubin dan glukosida telah diisolasi dan diidentifikasi dari ekstrak air Radix isatidis) dan nukleosida (hipoxantin, adenosin, uridin dan guanosin) dan alkaloid indigo seperti indigo dan indirubin.11,12 Studi sebelumnya telah mendokumentasikan dengan baik bahwa senyawa adenosin, uridin dan indirubin menunjukkan efek anti-kolitis yang kuat pada berbagai model hewan kolitis.13-17 Namun, belum ada studi berbasis bukti yang dilakukan untuk mengevaluasi khasiat BLG pada kolitis. Dalam penelitian ini, kami menyelidiki efek perlindungan BLG pada Penelitian ini menginduksi kolitis kronis berulang yang disebabkan oleh dekstran natrium sulfat (DSS) pada tikus C57BL/6 dan menemukan bahwa pemberian BLG secara oral secara signifikan mengurangi kolitis kronis berulang yang disebabkan oleh DSS pada tikus. Peradangan, dan mekanisme pengaturannya, dikaitkan dengan modulasi mikrobiota usus dan pemulihan produksi peptida mirip glukagon-1 (GLP-1) yang berasal dari usus.
Granul BLG (bebas gula, disetujui NMPA Z11020357; Beijing Tongrentang Technology Development Co., Ltd., Beijing, China; nomor batch: 20110966) dibeli dari apotek. DSS (Berat Molekul: 36.000–50.000 Dalton) dibeli dari MP Biologicals (Santa Ana, AS). Sulfasalazine (SASP) (kemurnian ≥ 98%), hematoksilin dan eosin dibeli dari Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, AS). Kit uji ELISA Luminex TNF-α, IL-1β dan IL-6 tikus dibeli dari R&D Systems (Minneapolis, MN, AS). Asam asetat, asam propionat, dan asam butirat dibeli dari Aladdin Industries (Shanghai, China). Asam 2-etilbutirat dibeli dari Merck KGaA. (Darmstadt, Jerman).
Tikus jantan C57BL/6 berusia 6-8 minggu (berat badan 18-22 g) dibeli dari Beijing Wetahe Laboratory Animal Technology Co., Ltd. (Beijing, China) dan ditempatkan di lingkungan dengan suhu 22 ± 2 °C dengan siklus terang/gelap 12 jam. Tikus diberi makan makanan standar untuk hewan pengerat dengan akses bebas ke air minum selama satu minggu untuk beradaptasi dengan lingkungan baru. Tikus kemudian dibagi secara acak menjadi empat kelompok: kelompok kontrol, kelompok model DSS, kelompok yang diberi SASP (200 mg/kg, oral) dan kelompok yang diberi BLG (1 g/kg, oral). Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1A, menurut penelitian kami sebelumnya, kolitis kambuh kronis eksperimental diinduksi pada tikus dengan tiga siklus DSS 1,8% selama 5 hari, diikuti dengan air suling selama 7 hari, menurut penelitian kami sebelumnya.18 Tikus dalam kelompok yang diberi SASP dan BLG masing-masing diberi SASP dan BLG setiap hari mulai dari hari ke-5. 0.Berdasarkan percobaan pendahuluan, dosis BLG ditetapkan sebesar 1 g/kg. Sementara itu, dosis SASP ditetapkan sebesar 200 mg/kg berdasarkan literatur.4 Kelompok kontrol dan kelompok model DSS menerima volume air yang sama sepanjang percobaan.
Gambar 1 BLG memperbaiki kolitis kambuh kronis yang diinduksi DSS pada tikus. (A) Desain eksperimental kolitis kambuh kronis dan pengobatan, (B) perubahan berat badan, (C) skor indeks aktivitas penyakit (DAI), (D) panjang kolon, (E) gambar representatif kolon, (F) pewarnaan H&E Kolon (perbesaran, ×100) dan (G) skor histologis. Data disajikan sebagai mean ± SEM (n = 6). ##p < 0,01 atau ###p < 0,001 dibandingkan kelompok kontrol (Con); *p < 0,05 atau **p < 0,01 atau ***p < 0,001 dibandingkan kelompok DSS.
Berat badan, konsistensi feses, dan perdarahan rektal dicatat setiap hari. Indeks aktivitas penyakit (DAI) ditentukan dengan menggabungkan skor berat badan, konsistensi feses, dan perdarahan rektal seperti yang dijelaskan sebelumnya.¹⁹ Pada akhir percobaan, semua tikus di-eutanasia dan darah, feses, dan usus besar dikumpulkan untuk percobaan lebih lanjut.
Jaringan kolon difiksasi dengan formalin dan ditanamkan dalam parafin. Sayatan setebal 5 mikron dibuat dan diwarnai dengan hematoksilin-eosin (H&E), kemudian diberi label secara buta dan dinilai seperti yang dijelaskan sebelumnya.19
Total RNA dari jaringan kolon diekstraksi menggunakan reagen Trizol (Invitrogen, Carlsbad, CA), diikuti dengan ekstraksi cDNA menggunakan reverse transcriptase (TaKaRa, Kusatsu, Shiga, Jepang). PCR kuantitatif dilakukan menggunakan sistem PCR real-time dengan SYBR Green Master (Roche, Basel, Swiss). Transkrip gen target dinormalisasi terhadap β-aktin dan data dianalisis menggunakan metode 2-ΔΔCT. Urutan primer gen ditunjukkan pada Tabel 1.
Isolasi dan kultur sel epitel kolon tikus primer dilakukan seperti yang dijelaskan sebelumnya.20 Singkatnya, kolon tikus berusia 6-8 minggu pertama-tama dieksisi setelah dikorbankan dengan dislokasi serviks, kemudian dibuka memanjang, diberi perlakuan dengan Larutan Garam Seimbang Hanks (HBSS, tanpa kalsium dan magnesium) dan dipotong menjadi potongan-potongan kecil berukuran 0,5-1 mm. Selanjutnya, jaringan dicerna dengan 0,4 mg/mL kolagenase XI (Sigma, Poole, UK) dalam medium DMEM bebas dan disentrifugasi pada 300 xg selama 5 menit pada suhu kamar. Suspensi ulang pelet dalam medium DMEM (ditambah dengan 10% serum janin sapi, 100 Unit/mL penisilin, dan 100 µg/mL streptomisin) pada suhu 37 °C dan dilewatkan melalui jaring nilon (ukuran pori ~250 µm). Aliquot sel epitel kolon ditempatkan dalam cawan berdasar kaca dan diinkubasi dengan Asam asetat, asam propionat, asam butirat, dan ekstrak feses tikus selama 2 jam pada suhu 37°C, 5% CO2.
Jaringan kolon dihomogenisasi dengan PBS, dan kadar sitokin IL-6, TNF-α, dan IL-1β dalam jaringan kolon dideteksi menggunakan kit uji ELISA Luminex (R&D Systems, Minneapolis, MN, USA). Demikian pula, kadar GLP-1 dalam serum dan media kultur sel epitel kolon tikus primer ditentukan dengan kit ELISA (Bioswamp, Wuhan, China) sesuai dengan petunjuk produsen.
Total DNA dari feses diekstraksi menggunakan kit ekstraksi DNA (Tiangen, China). Kualitas dan kuantitas DNA diukur pada rasio 260 nm/280 nm dan 260 nm/230 nm, masing-masing. Selanjutnya, menggunakan setiap DNA yang diekstraksi sebagai templat, primer spesifik 338F (ACTCCTACGGGAGGCAGCAG) dan 806R (GGACTACHVGGGTWTCTAAT) digunakan untuk mengamplifikasi daerah V3-V4 dari gen 16S rRNA di berbagai daerah. Produk PCR dimurnikan menggunakan QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN, Jerman), dikuantifikasi dengan PCR waktu nyata, dan diurutkan menggunakan platform pengurutan IlluminaMiseq PE300 (Illumina Inc., CA, USA). Untuk analisis bioinformatika, pemrosesan data dilakukan mengikuti protokol yang telah dilaporkan sebelumnya.21,22 Singkatnya, gunakan Cutadapt (V1.9.1) untuk memfilter File express mentah. OTU dikelompokkan menggunakan UPARSE (versi 7.0.1001) dengan ambang batas kemiripan 97%, dan UCHIME digunakan untuk menghilangkan sekuens kimerik. Analisis komposisi komunitas dan klasifikasi dilakukan menggunakan pengklasifikasi RDP (http://rdp.cme.msu.edu/) berdasarkan basis data gen RNA ribosom SILVA.
Kadar asam lemak rantai pendek (asam asetat, asam propionat, dan asam butirat) diukur seperti yang dijelaskan sebelumnya oleh Tao et al., dengan beberapa modifikasi.23 Singkatnya, 100 mg feses pertama-tama disuspensikan dalam 0,4 mL air deionisasi, diikuti oleh 0,1 mL asam sulfat 50% dan 0,5 mL asam 2-etilbutirat (standar internal), kemudian dihomogenkan dan dipanaskan pada suhu 4°C. Sentrifugasi pada 12.000 rpm selama 15 menit pada suhu C. Supernatan diekstraksi dengan 0,5 mL eter dan diinjeksikan ke dalam GC untuk analisis. Untuk analisis kromatografi gas (GC), sampel dianalisis menggunakan kromatograf gas GC-2010 Plus (Shimadzu, Inc.) yang dilengkapi dengan detektor ionisasi nyala (FID). Pemisahan dicapai menggunakan kolom ZKAT-624, 30 m × 0,53 mm × 0,3 μm (Lanzhou Zhongke Antai Analytical Technology Co., Ltd., China). Data diperoleh menggunakan perangkat lunak GC solution (Shimadzu, Inc.). Rasio split adalah 10:1, gas pembawa adalah nitrogen, dan laju alir adalah 6 mL/min. Volume injeksi adalah 1 μL. Suhu injektor dan detektor adalah 300°C. Suhu oven dipertahankan pada 140°C selama 13,5 menit. menit, kemudian dinaikkan menjadi 250°C dengan laju 120°C/menit; suhu dipertahankan selama 5 menit.
Data disajikan sebagai mean ± kesalahan standar mean (SEM). Signifikansi data dinilai dengan ANOVA satu arah diikuti oleh uji rentang berganda Duncan. Perangkat lunak GraphPad Prism 5.0 (GraphPad Software Inc., San Diego, CA, USA) digunakan untuk semua perhitungan dan p < 0,05 dianggap signifikan secara statistik.
Sudah diketahui bahwa UC adalah penyakit kolitis kronis kambuh dengan nyeri perut hebat, diare, dan pendarahan. Oleh karena itu, kolitis kronis kambuh yang diinduksi DSS pada tikus dibuat untuk mengevaluasi kemanjuran anti-kolitis BLG (Gambar 1A). Dibandingkan dengan kelompok kontrol, tikus dalam kelompok model DSS memiliki berat badan yang berkurang secara signifikan dan DAI yang lebih tinggi, dan perubahan ini secara signifikan berbalik setelah 24 hari pengobatan BLG (Gambar 1B dan C). Pemendekan kolon merupakan ciri penting UC. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1D dan E, panjang kolon tikus yang menerima DSS memendek secara signifikan, tetapi diredakan oleh pengobatan BLG. Selanjutnya, analisis histopatologi dilakukan untuk menilai peradangan kolon. Gambar yang diwarnai H&E dan skor patologis menunjukkan bahwa pemberian DSS secara signifikan mengganggu arsitektur kolon dan mengakibatkan kerusakan kripta, sedangkan pengobatan BLG secara signifikan mengurangi kerusakan kripta dan skor patologis (Gambar 1F dan G). Yang perlu diperhatikan, efek perlindungan BLG pada Dosis 1 g/Kg sebanding dengan SASP pada dosis 200 mg/Kg. Secara keseluruhan, temuan ini menunjukkan bahwa BLG efektif dalam mengurangi keparahan kolitis kambuh kronis yang diinduksi DSS pada tikus.
TNF-α, IL-1β, dan IL-6 merupakan penanda inflamasi penting pada peradangan usus besar. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2A, DSS menginduksi peningkatan signifikan pada ekspresi gen TNF-α, IL-1β, dan IL-6 di usus besar dibandingkan dengan kelompok kontrol. Pemberian BLG dapat secara signifikan membalikkan perubahan yang dimediasi DSS ini. Selanjutnya, kami menggunakan ELISA untuk menentukan kadar sitokin inflamasi TNF-α, IL-1β, dan IL-6 dalam jaringan usus besar. Hasilnya juga menunjukkan bahwa kadar TNF-α, IL-1β, dan IL-6 di usus besar meningkat secara signifikan pada tikus yang diberi DSS, sedangkan pengobatan BLG mengurangi peningkatan ini (Gambar 2B).
Gambar 2 BLG menghambat ekspresi gen dan produksi sitokin proinflamasi TNF-α, IL-1β dan IL-6 di usus besar tikus yang diberi perlakuan DSS. (A) Ekspresi gen usus besar TNF-α, IL-1β dan IL-6; (B) kadar protein usus besar TNF-α, IL-1β dan IL-6. Data disajikan sebagai mean ± SEM (n = 4–6). #p < 0,05 atau ##p < 0,01 atau ###p < 0,001 dibandingkan dengan kelompok kontrol (Con); *p < 0,05 atau **p < 0,01 dibandingkan dengan kelompok DSS.
Disbiosis usus sangat penting dalam patogenesis UC.24 Untuk menyelidiki apakah BLG memodulasi mikrobiota usus pada tikus yang diobati dengan DSS, dilakukan sekuensing 16S rRNA untuk menganalisis komunitas bakteri isi usus. Diagram Venn menunjukkan bahwa ketiga kelompok tersebut memiliki 385 OTU yang sama. Pada saat yang sama, setiap kelompok memiliki OTU yang unik (Gambar 3A). Selanjutnya, indeks Chao1 dan indeks Shannon yang ditunjukkan pada Gambar 3B dan C menunjukkan bahwa keragaman komunitas mikrobiota usus berkurang pada tikus yang diobati dengan BLG, karena indeks Shannon menurun secara signifikan pada kelompok yang diobati dengan BLG. Analisis komponen utama (PCA) dan analisis koordinat utama (PCoA) digunakan untuk menentukan pola pengelompokan di antara ketiga kelompok dan menunjukkan bahwa struktur komunitas tikus yang diobati dengan DSS terpisah dengan jelas setelah pengobatan BLG (Gambar 3D dan E). Data ini menunjukkan bahwa pengobatan BLG secara signifikan memengaruhi struktur komunitas tikus dengan kolitis yang diinduksi DSS.
Gambar 3 BLG mengubah keragaman mikrobiota usus pada tikus dengan kolitis yang diinduksi DSS. (A) Diagram Venn OTU, (B) Indeks Chao1, (C) Indeks kekayaan Shannon, (D) Plot skor Analisis Komponen Utama (PCA) OTU, (E) Gambar skor Analisis Koordinat Utama (PCoA) OTU. Data disajikan sebagai mean ± SEM (n = 6).**p < 0,01 vs kelompok DSS.
Untuk menilai perubahan spesifik pada mikrobiota feses, kami menganalisis komposisi mikrobiota usus pada semua tingkat taksonomi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4A, filum utama di semua kelompok adalah Firmicutes dan Bacteroidetes, diikuti oleh Verrucomicrobia. Kelimpahan relatif Firmicutes dan rasio Firmicutes/Bacteroidetes meningkat secara signifikan dalam komunitas mikroba feses tikus yang diberi DSS dibandingkan dengan tikus kontrol, dan perubahan ini secara signifikan berbalik setelah pengobatan BLG. Secara khusus, pengobatan BLG secara signifikan meningkatkan kelimpahan relatif Verrucobacterium dalam feses tikus dengan kolitis yang diinduksi DSS. Pada tingkat rumah tangga, komunitas mikroba feses ditempati oleh Lachnospiriaceae, Muribaculaceae, Akkermansiaceae, Ruminococcaceae, dan Prevotellaceae (Gambar 4B). Dibandingkan dengan kelompok DSS, penipisan BLG meningkatkan kelimpahan Akkermansiaceae, tetapi menurunkan kelimpahan Lachnospiriaceae dan Ruminococcaceae. Secara khusus, pada tingkat genus, mikrobiota feses didominasi oleh Lachnospira_NK4A136_group, Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001 (Gambar 4C). Temuan ini juga menunjukkan bahwa pengobatan BLG secara efektif membalikkan ketidakseimbangan mikrobiota sebagai respons terhadap tantangan DSS, yang ditandai dengan penurunan Eubacterium_xylanophilum_group, Ruminococcaceae_UCG-014, Intestinimonas dan Oscillibacter, serta peningkatan Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001.
Gambar 4 BLG mengubah kelimpahan mikrobiota usus pada tikus kolitis yang diinduksi DSS. (A) Kelimpahan mikrobiota usus pada tingkat filum; (B) Kelimpahan mikrobiota usus pada tingkat famili; (C) Kelimpahan mikrobiota usus pada tingkat genus. Data disajikan sebagai mean ± SEM (n = 6). #p < 0,05 atau ###p < 0,001 dibandingkan dengan kelompok kontrol (Con); *p < 0,05 atau **p < 0,01 atau ***p < 0,001 dibandingkan dengan kelompok DSS.
Mengingat bahwa asam lemak rantai pendek (SCFA) adalah metabolit utama Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001, sedangkan asetat, propionat, dan butirat adalah SCFA yang paling melimpah di lumen usus, 25-27 kami masih dalam penelitian kami. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, konsentrasi asetat, propionat, dan butirat feses berkurang secara signifikan pada kelompok yang diberi perlakuan DSS, sedangkan perlakuan BLG dapat menekan penurunan ini secara signifikan.
Gambar 5. BLG meningkatkan kadar SCFA dalam feses tikus dengan kolitis yang diinduksi DSS. (A) Kandungan asam asetat dalam feses; (B) kandungan asam propionat dalam feses; (C) kandungan asam butirat dalam feses. Data disajikan sebagai mean ± SEM (n = 6). #p < 0,05 atau ##p < 0,01 dibandingkan dengan kelompok kontrol (Con); *p < 0,05 atau **p < 0,01 dibandingkan dengan kelompok DSS.
Kami selanjutnya menghitung koefisien korelasi Pearson antara SCFA diferensial tingkat genus dan mikrobiota feses. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6, Akkermansia berkorelasi positif dengan produksi asam propionat (Pearson = 0,4866) dan asam butirat (Pearson = 0,6192). Sebaliknya, Enteromonas dan Oscillobacter sama-sama berasosiasi negatif dengan produksi asetat, dengan koefisien Pearson masing-masing 0,4709 dan 0,5104. Demikian pula, Ruminococcaceae_UCG-014 berkorelasi negatif dengan produksi asam propionat (Pearson = 0,4508) dan asam butirat (Pearson = 0,5842).
Gambar 6 Analisis korelasi Pearson antara SCFAs diferensial dan mikroba kolon. (A) Enteromonas dengan asam asetat; (B) Bacillus concussion dengan asam asetat; (C) Akkermansia vs asam propionat; (D) Ruminococcus_UCG-014 dengan asam propionat; (E) Akkermansia dengan asam butirat; (F) Ruminococcus_UCG-014 dengan asam butirat.
Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) adalah produk pasca-translasi spesifik tipe sel dari proglukagon (Gcg) dengan sifat anti-inflamasi.28 Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7, DSS menginduksi penurunan signifikan pada ekspresi mRNA Gcg. Pengobatan kolon dan BLG secara signifikan dapat membalikkan penurunan Gcg yang diinduksi DSS dibandingkan dengan kelompok kontrol (Gambar 7A). Pada saat yang sama, kadar GLP-1 dalam serum menurun secara signifikan pada kelompok yang diberi DSS, dan pengobatan BLG sebagian besar dapat mencegah penurunan ini (Gambar 7B). Karena asam lemak rantai pendek dapat merangsang sekresi GLP-1 melalui aktivasi reseptor berpasangan protein G 43 (GRP43) dan reseptor berpasangan protein G 41 (GRP41), kami juga memeriksa GPR41 dan GRP43 di kolon tikus kolitis dan menemukan bahwa ekspresi mRNA kolon GRP43 dan GPR41 menurun secara signifikan setelah tantangan DSS, dan pengobatan BLG. dapat secara efektif menyelamatkan penurunan ini (Gambar 7C dan D).
Gambar 7 BLG meningkatkan kadar GLP-1 serum dan ekspresi mRNA Gcg, GPR41, dan GRP43 kolon pada tikus yang diberi DSS. (A) Ekspresi mRNA Gcg dalam jaringan kolon; (B) Kadar GLP-1 dalam serum; (C) Ekspresi mRNA GPR41 dalam jaringan kolon; (D) Ekspresi mRNA GPR43 dalam jaringan kolon. Data disajikan sebagai mean ± SEM (n = 5–6). #p < 0,05 atau ##p < 0,01 dibandingkan dengan kelompok kontrol (Con); *p < 0,05 dibandingkan dengan kelompok DSS.
Karena pengobatan BLG dapat meningkatkan kadar GLP-1 serum, ekspresi mRNA Gcg kolon, dan kadar SCFA feses pada tikus yang diobati dengan DSS, kami selanjutnya memeriksa asetat, propionat, dan butirat serta dari tikus kontrol (F-Con), kolitis DSS (F-Con -DSS) dan kolitis yang diobati dengan BLG (F-BLG) pada pelepasan GLP-1 dari sel epitel kolon tikus primer. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8A, sel epitel kolon tikus primer yang diobati dengan asam asetat 2 mM, asam propionat, dan asam butirat, masing-masing, secara signifikan merangsang pelepasan GLP-1, konsisten dengan penelitian sebelumnya.29,30 Demikian pula, semua F-Con, F-DSS, dan F-BLG (setara dengan 0,25 g feses) sangat merangsang pelepasan GLP-1 dari sel epitel kolon tikus primer. Perlu dicatat, jumlah GLP-1 yang dilepaskan oleh sel epitel kolon tikus primer yang diobati dengan F-DSS Produksi GLP-1 yang berasal dari SCFA pada sel epitel jauh lebih rendah dibandingkan dengan sel epitel kolon tikus primer yang diberi perlakuan F-Con dan F-BLG (Gambar 8B). Data ini menunjukkan bahwa perlakuan BLG secara signifikan memulihkan produksi GLP-1 yang berasal dari SCFA usus.
Gambar 8 SCFA yang berasal dari BLG merangsang pelepasan GLP-1 dari sel epitel kolon tikus primer. (A) Asam asetat, asam propionat, dan asam butirat merangsang pelepasan GLP-1 dari sel epitel kolon tikus primer; (B) ekstrak feses F-Con, F-DSS, dan F-BLG merangsang pelepasan GLP-1 dari sel epitel kolon tikus primer. Jumlah GLP-1 yang dilepaskan. Aliquot sel epitel kolon ditempatkan dalam cawan petri berdasar kaca dan diberi perlakuan dengan asam asetat 2 mM, asam propionat, asam butirat, dan ekstrak feses F-Con, F-DSS, dan F-BLG (setara dengan 0,25 g feses), masing-masing. 2 jam pada suhu 37°C, 5% CO2. Jumlah GLP-1 yang dilepaskan dari sel epitel kolon tikus primer dideteksi dengan ELISA. Data disajikan sebagai mean ± SEM (n = 3). #p < 0,05 atau ##p < 0,01 dibandingkan dengan blanko atau F-Con; *p < 0,05 dibandingkan dengan F-DSS.
Singkatan: Ace, asam asetat; Pro, asam propionat; however, asam butirat; F-Con, ekstrak feses dari tikus kontrol; F-DSS, ekstrak feses dari tikus kolitis; F-BLG, dari kolon yang diobati dengan BLG. Ekstrak feses dari tikus inflamasi.
Terdaftar oleh Organisasi Kesehatan Dunia sebagai penyakit yang sulit diobati, kolitis ulseratif (UC) menjadi bahaya global; Namun, metode efektif untuk memprediksi, mencegah, dan mengobati penyakit ini masih terbatas. Oleh karena itu, ada kebutuhan mendesak untuk mengeksplorasi dan mengembangkan strategi terapi baru yang aman dan efektif untuk kolitis ulseratif (UC). Sediaan obat tradisional Tiongkok merupakan pilihan yang menjanjikan karena banyak sediaan obat tradisional Tiongkok telah terbukti efektif dalam pengobatan UC pada populasi Tiongkok selama berabad-abad, dan semuanya merupakan bahan organik biologis dan bahan alami yang sebagian besar tidak berbahaya bagi manusia dan hewan.31,32 Studi ini bertujuan untuk mencari sediaan obat tradisional Tiongkok yang aman dan efektif untuk pengobatan UC dan untuk mengeksplorasi mekanisme kerjanya. BLG adalah formula herbal Tiongkok yang terkenal yang digunakan untuk mengobati flu.8,33 Penelitian di laboratorium kami dan laboratorium lain telah menunjukkan bahwa indigo, produk obat tradisional Tiongkok olahan dari bahan baku yang sama dengan BLG, menunjukkan khasiat yang signifikan dalam pengobatan UC pada manusia dan hewan.4,34 Namun, efek anti-kolitis BLG dan mekanisme kerjanya masih belum jelas. Dalam studi ini, hasil kami menunjukkan bahwa BLG secara efektif mengurangi kolitis yang diinduksi DSS. Peradangan, yang terkait dengan modulasi mikrobiota usus dan pemulihan produksi GLP-1 yang berasal dari usus.
Sudah diketahui bahwa kolitis ulseratif (UC) ditandai dengan periode kambuh dengan ciri klinis yang khas, seperti penurunan berat badan, diare, pendarahan rektal, dan kerusakan mukosa kolon yang luas.35 Dengan demikian, kolitis kambuh kronis diobati dengan pemberian tiga siklus DSS 1,8% selama lima hari, diikuti dengan tujuh hari minum air putih. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1B, penurunan berat badan yang berfluktuasi dan skor DAI menunjukkan keberhasilan induksi kolitis kambuh kronis. Tikus dalam kelompok yang diobati dengan BLG menunjukkan peningkatan pemulihan mulai hari ke-8, yang secara signifikan berbeda dari hari ke-24. Perubahan yang sama juga diamati pada skor DAI, menunjukkan peningkatan perbaikan klinis kolitis. Dalam hal cedera kolon dan status inflamasi, panjang kolon, kerusakan jaringan kolon, dan ekspresi gen serta produksi sitokin proinflamasi TNF-α, IL-1β, dan IL-6 dalam jaringan kolon juga sangat membaik setelah pengobatan BLG. Secara keseluruhan, hasil ini jelas menunjukkan bahwa BLG efektif dalam pengobatan kolitis kambuh kronis. pada tikus.
Bagaimana BLG memberikan efek farmakologisnya? Banyak penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa mikrobiota usus memainkan peran kunci dalam patogenesis kolitis ulseratif (UC), dan terapi berbasis mikrobioma dan terapi yang ditargetkan pada mikrobioma telah muncul sebagai strategi yang sangat menarik untuk pengobatan UC. Dalam penelitian ini, kami menunjukkan bahwa pengobatan BLG menghasilkan perubahan signifikan dalam komposisi mikrobiota usus, menunjukkan bahwa efek perlindungan BLG terhadap kolitis yang diinduksi DSS terkait dengan modulasi mikrobiota usus. Pengamatan ini konsisten dengan gagasan bahwa pemrograman ulang homeostasis mikrobiota usus merupakan pendekatan penting untuk memahami kemanjuran sediaan TCM.36,37 Perlu dicatat, Akkermansia adalah bakteri Gram-negatif dan anaerobik ketat yang hidup di lapisan lendir usus, yang mendegradasi musin, menghasilkan asam propionat, merangsang diferensiasi sel goblet, dan memelihara mukosa. fungsi integritas sawar.26 Berbagai data klinis dan hewan menunjukkan bahwa Akkermansia sangat terkait dengan mukosa yang sehat,38 dan pemberian oral Akkermansia spp. dapat secara signifikan memperbaiki peradangan mukosa.39 Data kami saat ini menunjukkan bahwa kelimpahan relatif Akkermansia meningkat secara signifikan setelah pengobatan BLG. Selain itu, Prevotellaceae_UCG-001 adalah bakteri penghasil SCFA.27 Beberapa penelitian menunjukkan bahwa Prevotellaceae_UCG-001 ditemukan dalam kelimpahan relatif rendah dalam feses hewan dengan kolitis.40,41 Data kami saat ini juga menunjukkan bahwa pengobatan BLG dapat secara signifikan meningkatkan kelimpahan relatif Prevotellaceae_UCG-001 di usus besar tikus yang diobati dengan DSS. Sebaliknya, Oscillibacter adalah bakteri mesofilik, anaerobik ketat.42 melaporkan bahwa kelimpahan relatif Oscillibacter meningkat secara signifikan pada tikus UC dan berkorelasi positif secara signifikan dengan kadar IL-6 dan IL-1β serta skor patologis.43,44 Yang perlu diperhatikan, pengobatan BLG secara signifikan mengurangi kelimpahan relatif Oscillibacter dalam feses tikus yang diobati dengan DSS. Yang perlu diperhatikan, ini Bakteri yang diubah oleh BLG adalah bakteri penghasil SCFA terbanyak. Banyak penelitian sebelumnya telah menunjukkan potensi efek menguntungkan SCFA pada peradangan usus besar dan perlindungan integritas epitel usus.45,46 Data kami saat ini juga mengamati bahwa konsentrasi SCFA asetat, propionat, dan butirat dalam feses yang diberi perlakuan DSS meningkat secara signifikan pada tikus yang diberi perlakuan BLG. Secara keseluruhan, temuan ini jelas menunjukkan bahwa perlakuan BLG dapat secara efektif meningkatkan bakteri penghasil SCFA yang diinduksi DSS pada tikus dengan kolitis kambuh kronis.
GLP-1 adalah inkretin yang terutama diproduksi di ileum dan kolon dan memainkan peran penting dalam menunda pengosongan lambung dan menurunkan glukosa darah pasca makan.47 Bukti menunjukkan bahwa dipeptidyl peptidase (DPP)-4, agonis reseptor GLP-1, dan nanomedisin GLP-1 dapat secara efektif mengurangi peradangan usus pada tikus.48-51 Seperti yang dilaporkan dalam penelitian sebelumnya, konsentrasi SCFA yang tinggi dikaitkan dengan kadar GLP-1 plasma pada manusia dan tikus. 52 Data kami saat ini menunjukkan bahwa setelah pengobatan BLG, kadar GLP-1 serum dan ekspresi mRNA Gcg meningkat secara signifikan. Demikian pula, sekresi GLP-1 meningkat secara signifikan dalam kultur kolon setelah stimulasi dengan ekstrak feses dari tikus kolitis yang diobati dengan BLG dibandingkan dengan stimulasi dengan ekstrak feses dari tikus kolitis yang diobati dengan DSS. Bagaimana SCFA memengaruhi pelepasan GLP-1? Gwen Tolhurst dkk. Dilaporkan bahwa SCFA dapat menstimulasi sekresi GLP-1 melalui GRP43 dan GPR41.29 Data kami saat ini juga menunjukkan bahwa pengobatan BLG secara signifikan meningkatkan ekspresi mRNA GRP43 dan GPR41 di usus besar tikus yang diberi DSS. Data ini menunjukkan bahwa pengobatan BLG dapat mengembalikan produksi GLP-1 yang dipromosikan oleh SCFA dengan mengaktifkan GRP43 dan GPR41.
BLG adalah obat bebas (OTC) jangka panjang di Tiongkok. Dosis BLG yang dapat ditoleransi maksimal pada tikus Kunming adalah 80 g/kg, dan tidak ada toksisitas akut yang diamati.53 Saat ini, dosis BLG yang direkomendasikan (tanpa gula) pada manusia adalah 9-15 g/hari (3 kali sehari). Studi kami menunjukkan bahwa BLG pada dosis 1 g/kg memperbaiki kolitis kambuh kronis yang diinduksi DSS pada tikus. Dosis ini mendekati dosis BLG yang digunakan secara klinis. Studi kami juga menemukan bahwa mekanisme kerjanya dimediasi, setidaknya sebagian, oleh perubahan mikrobiota usus, khususnya bakteri penghasil SCFA, seperti Akkermansia dan Prevotellaceae_UCG-001, untuk mengembalikan produksi GLP-1 yang berasal dari usus. Temuan ini menunjukkan bahwa BLG layak dipertimbangkan lebih lanjut sebagai agen terapeutik potensial untuk pengobatan kolitis klinis. Namun, mekanisme pasti bagaimana ia memodulasi mikrobiota usus masih perlu dikonfirmasi melalui tikus yang kekurangan mikrobiota dan transplantasi bakteri feses.
Ace, asam asetat; but, asam butirat; BLG, pandan; DSS, dekstran natrium sulfat; DAI, indeks aktivitas penyakit; DPP, dipeptidyl peptidase; FID, detektor ionisasi nyala; F-Con, kontrol ekstrak feses tikus; F-DSS, ekstrak feses tikus kolitis DSS; F-BLG, ekstrak feses tikus kolitis yang diobati dengan BLG; GLP-1, peptida mirip glukagon-1; Gcg, glukagon; kromatografi gas, kromatografi gas; GRP43, reseptor berpasangan protein G 43; GRP41, reseptor berpasangan protein G 41; H&E, hematoksilin-eosin; HBSS, Larutan Garam Seimbang Hanks; OTC, OTC; PCA, analisis komponen utama; PCoA, analisis koordinat utama; Pro, asam propionat; SASP, sulfasalazin; SCFA, asam lemak rantai pendek; Pengobatan Tiongkok, pengobatan tradisional Tiongkok; UC, kolitis ulseratif.
Semua protokol eksperimental telah disetujui oleh Komite Etika Hewan Universitas Peking Shenzhen-Hong Kong University of Science and Technology Medical Center (Shenzhen, China) sesuai dengan Pedoman Institusional dan Peraturan Hewan (nomor etika A2020157).
Semua penulis memberikan kontribusi signifikan terhadap konsepsi dan desain, pengumpulan data, atau analisis dan interpretasi data; berpartisipasi dalam penyusunan artikel atau merevisi secara kritis konten intelektual penting; menyetujui untuk mengirimkan manuskrip ke jurnal saat ini; akhirnya menyetujui versi untuk publikasi; Bertanggung jawab atas semua aspek pekerjaan.
Penelitian ini didukung oleh National Natural Science Foundation of China (81560676 dan 81660479), proyek kelas satu Universitas Shenzhen (86000000210), Dana Komite Inovasi Sains dan Teknologi Shenzhen (JCYJ20210324093810026), dan Dana Penelitian Sains dan Teknologi Kedokteran Provinsi Guangdong (A2020157 dan A2020272), Laboratorium Utama yang Didanai oleh Farmasi Universitas Kedokteran Guizhou Provinsi Guizhou (YWZJ2020-01) dan Rumah Sakit Shenzhen Universitas Peking (JCYJ2018009).
1. Tang B, Zhu J, Zhang B, dkk. Potensi terapeutik triptolide sebagai agen antiinflamasi pada kolitis eksperimental yang diinduksi dekstran natrium sulfat pada tikus. pre-immune. 2020;11:592084. doi: 10.3389/fimmu.2020.592084
2. Kaplan GG. Beban global IBD: dari tahun 2015 hingga 2025. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2015;12:720–727. doi: 10.1038/nrgastro.2015.150
3. Peng J, Zheng TT, Li Xue, dkk. Alkaloid yang berasal dari tumbuhan: pengubah penyakit yang menjanjikan pada penyakit radang usus. Prepharmacology. 2019;10:351. doi:10.3389/fphar.2019.00351
4. Xiao Haiteng, Peng Jie, Wen B, dkk. Indigo Naturalis menghambat stres oksidatif kolon dan respons Th1/Th17 pada kolitis yang diinduksi DSS pada tikus. Oxid Med Cell Longev. 2019;2019:9480945. doi: 10.1155/2019/9480945
5. Chen M, Ding Y, Tong Z. Efektivitas dan keamanan obat herbal Cina Sophora flavescens (Sophora flavescens) dalam pengobatan kolitis ulseratif: bukti klinis dan mekanisme potensial. Prepharmacology. 2020;11:603476. doi:10.3389/fphar.2020.603476
6. Cao Fang, Liu Jie, Sha Benxing, Pan HF. Produk alami: obat yang efektif secara eksperimental untuk pengobatan penyakit radang usus. Curr Pharmaceuticals. 2019;25:4893–4913. doi: 10.2174/1381612825666191216154224
7. Zhang C, Jiang M, Lu A. Refleksi tentang pengobatan adjuvan kolitis ulseratif dengan pengobatan tradisional Tiongkok. Clinical Rev Allergy Immunization. 2013;44:274–283. doi: 10.1007/s12016-012-8328-9
8. Li Zhongteng, Li Li, Chen TT, dkk. Efektivitas dan keamanan granul Banlangen dalam pengobatan influenza musiman: protokol studi untuk uji coba terkontrol secara acak. trial.2015;16:126.doi: 10.1186/s13063-015-0645-x