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Regulation of three Jianpi Buqi recipes on intestinal microflora of
Piqi-deficiency rat

3种健脾补气方药对脾气虚证大鼠
肠道菌群的影响



全 文 :3种健脾补气方药对脾气虚证大鼠
肠道菌群的影响
彭 颖1,2,金 晶1,杨静玉2,吴春福2,李晓波1
(1.上海交通大学 药学院,上海 200240;
2.沈阳药科大学 药学院,辽宁 沈阳 110016)
[摘要] 目的:研究3种健脾补气方药对脾气虚证大鼠肠道菌群的影响,并探讨其作用机制。方法:利用运动
疲劳兼饥饱失常法复制大鼠脾气虚证模型,采用ERICPCR(enterobacterialrepetitiveintergenicconsensusPCR)指纹
图谱分析技术观察比较灌胃给予四君子汤(含生药108,36,12g·kg-1)、理中汤(162,54,18g·kg-1)和补
中益气汤(144,48,16g·kg-1)3种临床常用健脾补气方药对脾气虚证大鼠的治疗作用,研究其对肠道菌群的
影响。结果:造模后大鼠肠道菌群ERICPCR指纹图谱条带位置、数量及丰度与健康状态相比均发生改变,说明其
肠道菌群发生了一定变化。给予3种健脾补气方药后,大鼠ERICPCR指纹图谱多样性指数(shannon'sindex,H′)
有所回升,各给药治疗组与健康时期的相似性系数 (sorenson'spairwisesimilaritycoeficient,Cs)与模型组相比显著
升高。结论:ERICPCR指纹图谱分析技术是分析肠道菌群变化较理想的1种方法,该技术可用于脾气虚证本质和
治疗脾气虚证药物的筛选或评价相关研究中。3种健脾补气方药对肠道菌群均具有一定的调节作用,其对肠道菌
群的调节可能为其治疗脾气虚证的作用机制之一。
[关键词] 脾气虚证;肠道菌群;ERICPCR;健脾补气方药
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)21253006
[收稿日期] 20080410
[基金项目] 国家自然科学基金重大项目(90409018)
[通讯作者] 李晓波,Tel:(021)34204806,Email:xbli@sjtu.
edu.cn
  脾虚证是中医临床常见证候,包括脾气虚、脾阴
虚、脾阳虚及脾虚兼证等多种证型,其中脾气虚证为
“脾”功能失调最基本也最常见的病理变化,主要以
消化吸收功能减退为主,并伴有全身性气虚表现。
研究表明,脾气虚证是反映机体脾胃生理机能不足
的综合征[1],与肠道菌群的变化有着十分密切的关
系[24]。脾气虚证使机体出现消化吸收障碍,机体各
脏器间的平衡遭到破坏进而导致菌群失调,而菌群
失调又加重脾气虚证症状。脾虚泄泻时,肠蠕动加
快,肠道中常住菌大量排出,外源菌相应增加,有潜
在致病性的梭菌、酵母菌增多,这导致肠道脂肪酸代
谢紊乱和胆盐代谢障碍,进而又促进腹泻的发生,而
腹泻又导致肠道菌的进一步紊乱,形成恶性循
环[5]。据报道,脾虚腹泻患者的菌群失调较非脾虚
腹泻患者更为严重[2];脾虚患者的双歧杆菌/肠杆
菌比值低于正常人[3];腹泻型肠易激综合征脾虚证
患者的双岐杆菌、乳杆菌、消化球菌明显减少[4]。
本研究采用 ERICPCR指纹图谱分析方法[6],从肠
道菌群改变角度探讨脾气虚证本质,研究临床治疗
脾气虚证常用方药四君子汤、理中汤和补中益气汤
对脾气虚证大鼠肠道菌群的影响,并探讨其作用机
制。
1 材料
1.1 动物 健康Wistar大鼠104只,(200±20)g,
雌雄各半,购于沈阳药科大学实验动物中心(动物
许可证SCX(辽)20030012)。分为空白组、模型组、
阳性药组、中药反证对照组(半夏厚朴汤)、四君子
汤高中低剂量组、理中汤高中低剂量组、补中益气汤
高中低剂量组共13组,每组8只。
1.2 药物 阳性药:口服地衣芽孢杆菌活菌颗粒剂
(沈阳第一制药厂,批号 S20010022)用温水冲泡至
135g·L-1。4℃保存待用。半夏厚朴汤:制半夏、
茯苓、厚朴、苏叶、生姜按4∶4∶3∶3∶2的配方组成,生
药用10倍蒸馏水浸泡2h后加蒸馏水煎煮3次,每
次40min,过滤,合并3次滤液,加热浓缩至含生药
043g·mL-1(临床等效量)。4℃保存待用。四君
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子汤:人参、白术、茯苓、甘草按10∶9∶9∶6的配方组
成,煎煮方法同上。低浓度水浴加热浓缩至012g
·mL-1,中浓度浓缩至 036g·mL-1(临床等效
量),高浓度浓缩至108g·mL-1。4℃保存待用。
理中汤:党参、白术、干姜、炙甘草按1∶1∶1∶1的配方
组成,煎煮方法同上。低浓度水浴加热浓缩至018
g·mL-1,中浓度浓缩至054g·mL-1(临床等效
量),高浓度浓缩至162g·mL-1。4℃保存待用。
补中益气汤:黄芪、人参、当归、白术、炙甘草、柴胡、
升麻、陈皮按6∶1∶1∶1∶3∶2∶2∶2的配方组成,煎煮方
法同上。低浓度水浴加热浓缩至016g·mL-1,中
浓度浓缩至048g·mL-1(临床等效量),高浓度浓
缩至144g·mL-1。4℃保存待用。
1.3 试剂 裂解液Ⅰ:150mmol·L-1NaCl,100
mmol·L-1EDTA·Na2,pH80。裂解液Ⅱ:100
mmol·L-1NaCl,500mmol·L-1TrisHCl,pH80。
PBS缓冲液(pH74,01mol·L-1磷酸钠缓冲液):
774mL1mol·L-1Na2HPO4,226mL1mol·L
-1
NaH2PO4。Tris乙酸(TAE)、Tris硼酸(TBE)、加样
缓冲液、溴化乙锭(EB)等溶液参照文献配制[7]。
PCR试剂盒(dNTPs,Bufer,MgCl2,HotstarTaq酶)、1
kbplusDNALadder(1kbp递增分子标准)购于北京
天为时代有限公司;引物由上海生工生物工程有限
公司合成;Na2HPO4,NaH2PO4,EDTA·Na2,氯仿、异
戊醇、冰醋酸、HCl等购于上海化学试剂有限公司;
Tris、溴化乙锭、溶菌酶、聚乙烯吡咯烷酮(PVP),十
二烷基羧酸钠(SDS),Tris饱和酚购于上海思吉生
物制品有限公司;AgaroseLE购于上海捷倍思基因
技术有限公司。
1.4 仪器 PTC-100PCR扩增仪(PTC-100TM
PeltierThermalCycler,MJ);PCR超净工作台(Hol
ten);5417R型离心机(eppendorf);恒温混匀器(ep
pendorf);Vortex-2涡旋混匀器(ScientificIndusties,
Inc);Tanon2010凝胶成像仪(上海天能公司);H5
型水平电泳仪(北京六一仪器厂);TanonEPS100
稳流器(上海天能公司)。
2 方法
2.1 脾气虚证模型复制和样品收集 除空白组外,
其他各组大鼠每日在38℃温水中强迫其游泳至疲
劳,隔天禁食,连续20d复制脾气虚证模型[8]。第
21天开始阳性药组灌胃给予地衣芽孢杆菌制剂
162mg·kg-1;反证对照组灌胃给予半夏厚朴汤
(含生药,下同)43g·kg-1;四君子汤高、中、低剂
量组分别灌胃给予105,35,12g·kg-1;理中汤
各剂量组分别灌胃给予162,54,18g·kg-1;补
中益气汤高、中、低剂量组分别灌胃给予144,48,
16g·kg-1;其他各组给予蒸馏水,各组灌胃体积
均为001mL· g-1,连续治疗10d。
分别在造模前1d、造模成功后、治疗10d后收
集新鲜粪便样品约1g,置于5mL无菌的 eppendorf
管中,-20℃保存备用。
2.2 大鼠粪便样品肠道菌群总DNA的提取 将02
g新鲜样品置于2mL离心管中,加入PBS缓冲液,充
分均质化后离心,取上清,重复2次,合并上清后再次
低速离心去除杂质。高速离心取沉淀,沉淀用PBS洗
涤3次。加入裂解液Ⅰ、溶菌酶及RNase37℃温浴30
min后加入裂解液Ⅱ及SDS冰浴5min。加入饱和酚、
氯仿和异戊醇(25∶24∶1)进行抽提DNA,重复氯仿 ∶
异戊醇抽提2次。加入醋酸钠及乙醇,-20℃沉淀,
DNA用70%乙醇洗涤,真空干燥后100μL去离子无
菌水溶解备用[9]。总 DNA样品在1%琼脂糖凝胶
(含EB05g·mL-1)中电泳检测,电泳后在凝胶成
像仪上检测并稀释不同浓度。
2.3 ERICPCR扩增反应和产物检测 扩增反应体
系为 25μL,组成为:20mmol·L-1 TrisHCl(pH
84),50mmol·L-1KCl,10mmol·L-1NH4SO4,2
mmol·L-1MgCl2,02mmol·L
-1dNTPs,04μmol·
L-1ERIC双引物,约50ng模板DNA和1UHotStar
Taq酶。引物 ERIC1R5′ATGTAAGCTCCTGGGGAT
TCAC3′,ERIC25′AAGTAAGTGACTGGGGTGAGCG
3′。ERICPCR扩增程序为94℃5min,35个循环(94
℃50s,49℃30s,46℃30s,72℃3min)后72℃9
min[10]。PCR产物在1×TAE配制的1%琼脂糖凝胶
(含EB05mg·L-1)中电泳检测,电泳缓冲液为1×
TAE,电压5V·cm-1,50min,电泳后在凝胶成像仪
上检测并记录分析结果。DNA分子标准为1kbp递
增分子标准(1kpplusladder)。
2.4 ERICPCR指纹图谱的分析和数据处理 采
用TanonGIS2010凝胶图像处理系统对健康、造模
和治疗后各阶段大鼠ERICPCR指纹图谱进行面积
积分,Shannon's法计算各阶段大鼠肠道菌群指纹图
谱的多样性指数(shannon'sindex,H′)。Sorenson配
对相似性系数法(sorenson'spairwisesimilaritycoefi
cient,Cs)分析大鼠肠道菌群指纹图谱造模前后以
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及治疗后的相似性。
多样性指数计算公式:H′=-Σ(ni/N)ln(ni/N)
  式中ni为每个波峰的面积,N为所有波峰的面
积。
配对相似性系数(Cs)计算公式为:
  Cs(%)=2×ja+b×100%
  其中,a是某一样品的 ERICPCR指纹图谱的
条带数目,b是另一样品的ERICPCR条带数目,j是
在两图谱共有条带。
2.5 统计分析 采用SPSS100软件进行统计分析,
组间比较采用单因素方差分析(onewayANOVA),两
组比较采用配对t检验,所有数据均用珋x±s表示。
3 结果
3.1 大鼠一般体征观察 除空白组外,脾气虚证模
型各组大鼠从第 3天起,体重增长缓慢或下降,倦
怠,懒动,大便时软时干,偶有溏便;后期进食减少,
饮水无明显改变,出现明显的蜷缩、拱背、倦卧、扎
堆、眯眼、四肢不收等现象。给予健脾补气方药治疗
后,大鼠上述症状均有所好转,体重增加,粪便正常,
进食进水量有所恢复。
3.2 脾气虚证大鼠肠道菌群 ERICPCR指纹图谱
变化 脾气虚证大鼠成模后其 ERICPCR指纹图谱
条带位置、数量及丰度与健康时期相比均发生变化,
说明其肠道菌群发生一定改变(图1)。但图谱条带
数量减少并不明显,即造模前后菌群种类多样性变
化不明显,可能与其慢性造模并未直接导致腹泻有
关。统计造模前后各电泳条带的出现率(表1)。造
模前各条带的出现率较分散,个体差异较大,出现率
超过60%的只有250bp条带;造模后样品条带个体
差异减小,条带的出现较集中,1300bp,800bp,700
bp和30bp条带出现率均超过60%,其中380bp出
现率达到82%。
3.3 脾气虚证大鼠肠道菌群多样性指数和相似性
系数变化 多样性指数的变化在一定程度上反映了
大鼠肠道菌群整体的变化,多样性指数降低说明肠
道菌群的种类可能减少,反之则说明菌群种类可能
增多。因此多样性指数可反映肠道菌群在造模及治
疗过程中的变动情况及变化趋势。运动疲劳兼饥饱
失常脾气虚证模型大鼠造模前后及治疗前后其多样
性指数有一定波动,反应了造模和治疗药物的作用
趋势。造模后多样性指数呈现下降的趋势,说明肠
道菌群遭到一定程度的破坏;治疗后模型组继续下
  
C.空白对照;1~8分别为8个不同样品;
A造模前;B造模后;M1kbp递增分子标准
(1kbpplusMarker)
图1 大鼠不同样本正常、运动疲劳兼饥饱失常造模前后
肠道菌群ERICPCR扩增图谱
表1 运动疲劳兼饥饱失常脾气虚证模型大鼠造模前后
肠道菌群ERICPCR指纹图谱条带出现率(n=96)
条带
造模前
/%
造模后
/%
条带
造模前
/%
造模后
/%
1300bp 48 66 500bp 40 26
1100bp 28 39 450bp 43 42
900bp 52 52 400bp 34 32
800bp 57 62 380bp 53 82
700bp 44 72 300bp 40 21
590bp 41 50 250bp 76 50
 550bp 44 37
降,而各给药组均有一定程度的升高,说明药物对肠
道菌群多样性的恢复具有一定的治疗作用。
相似性系数可反映造模前后肠道菌群指纹图谱
之间的差异程度以及治疗后肠道菌群的恢复情况。
各造模组造模后指纹图谱与健康时期的相似性系数
在 34% ~43%波动,与空白组 (Cs=6654±
929)%相比显著性降低,说明造模后肠道菌群与
健康时期相比发生了较大的变化,运动疲劳兼饥饱
失常可引起肠道菌群的失调和改变,治疗后有不同
程度的恢复(图2)。
3.4 3种健脾补气方药对脾气虚证大鼠肠道菌群
的影响 如图2所示,空白组肠道菌群相似性系数
相对稳定,多样性指数造模前后分别为201±008
和198±013,波动较小;而各造模组造模前后相
似性系数与空白组相比显著性降低,造模后多样性
指数与造模前相比均明显下降。
治疗后模型组和反证对照药物(半夏厚朴汤)
组多样性指数和相似性系数继续下降,说明运动疲
劳兼饥饱失常造模对肠道菌群造成了较大的破坏,
造模因素撤消后,肠道菌群多样性并未见明显恢复,
半夏厚朴汤对肠道菌群的紊乱并没有恢复作用,表
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1.空白组;2.模型组;3.阳性药组;4.反证组;
57.四君子汤12,36,108g·kg-1剂量组;
810.理中汤18,54,162g·kg-1剂量组;
1113.补中益气汤16,48,144g·kg-1剂量组
与空白组比P<005,P<001;与模型组比#P<005,
##P<001
图2 运动疲劳脾虚模型大鼠造模前后及治疗后
Sorenson配对相似性系数比较
明与脾虚证治疗不相关的中药复方对此模型肠道菌
群失调无调节作用。阳性药组给药治疗后多样性指
数有 所 上 升 (造 模 后 190±010;治 疗 后
196±007),相似性系数显著性增加,说明阳性对
照药对肠道菌群具有一定的调节作用。
四君子汤低剂量组治疗后多样性指数维持在治
疗前水平,相似性系数有所升高但无显著性差异。
四君子汤中、高剂量组治疗后不仅相似性系数显著
性升高,肠道菌群多样性指数也明显升高(中高剂
量造模后分别为207±006和205±007;治疗后
分别为218±008和214±009),基本恢复到造
模前状态。理中汤低剂量组给药后多样性指数维持
在治疗前水平,相似性系数显著性升高。理中汤中、
高剂量组进行治疗后不仅肠道菌群多样性指数升高
(中高剂量造模后分别为 194±009和 198±
008;治疗后分别为205±010和 214±009),
基本恢复到造模前状态,相似性系数显著性升高。
补中益气汤低、中、高剂量组治疗后肠道菌群多样性
指数升高(低中高剂量造模后分别为197±008,
205±007和203±012;治疗后分别为 207±
008,216±009和208±007),基本恢复到健康
状态,相似性系数均显著性升高。
可见,3种治疗方药低、中、高各剂量均对肠道
菌群有一定的调节作用,对运动疲劳兼饥饱失常脾
虚证具有一定的治疗作用。除四君子汤低剂量和理
中汤低剂量外,其余各方药剂量给药治疗后相似性
系数显著性增高,多样性指数基本恢复到造模前水
平,均具有较好的治疗作用。
4 讨论
由于传统培养方法所能培养的细菌种类有限,
因而低估了肠道菌群的数量和多样性,且培养方法
费时费力,易受操作方法的影响。本研究所采用的
ERICPCR指纹图谱分析方法,不仅能比较全面的
反映肠道菌群的整体变化状况,还可对其进行动态
和同步监测,将有助于全面认识脾虚证本质所在。
本实验中,脾气虚证大鼠造模后肠道菌群 ERIC
PCR指纹图谱条带与造模前相比发生明显变化,其
多样性指数下降,造模前后相似性系数与空白组相
比显著性降低。这些结果均表明造模后肠道微生态
平衡遭到破坏后,菌群失调,即脾气虚证直接影响肠
道菌群的平衡。
四君子汤、理中汤和补中益气汤均为临床常用
治疗脾虚证方剂。有研究表明四君子汤对脾虚小鼠
肠道菌群的失调具有一定的调节功能[11];且可调整
衰老小鼠肠道菌群,延缓衰老[12];对辐射及其他原
因引起的动物胃肠道菌群失调具有调节和改善功
能[1314]。而理中汤、补中益气汤对肠道菌群的影响
未见报道。本研究结果显示,四君子汤、理中汤和补
中益气汤中、高剂量对脾气虚证大鼠肠道菌群的失
调均有明显的调节和改善作用,且中剂量治疗后与
健康时期的相似性系数普遍高于高剂量,疗效较好,
结果中医临床用药经验相一致。而3种方药低剂量
组中,补中益气汤低剂量对肠道菌群的调节作用较
强,理中汤低剂量次之,其次是四君子汤。3种健脾
补气方药对肠道菌群的调节可能为其治疗脾气虚证
的作用机制之一。
比较3种方药组成,其中补中益气汤和四君子
汤中,人参和白术为两方剂共用之中药,人参健脾益
气,取其扶正之意;白术健脾燥湿,助脾胃之气健运。
此外四君子汤中茯苓健脾和胃,鼓舞脾胃之气。补
中益气汤中柴胡升麻升举阳气;陈皮疏通气滞,调理
气机。两方剂另一不同之处在于一个选用甘草,另
一为炙甘草。经炮制后,炙甘草归脾、胃经,益气补
中,有缓急和作为中焦引药的作用。而理中汤中党
参性平、味甘,入脾、肺经,具补中益气等功效;白术,
性味甘苦微温,专入脾胃二经,具有健脾和胃,燥湿
利水之功效,且偏于健脾益气;干姜性味较辛辣,具
有祛风和胃的降逆作用。方药组成上的差异可能是
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造成低剂量药效不同的原因所在,这为中药的配伍
及作用机制研究提供了新的途径。
综上所述,脾虚证与消化系统关系最为密切,导
致肠道菌群失调,肠道菌群在维持人类健康起着非
常重要的作用,因此研究肠道菌群的组成变化可以
从一个侧面整体上反映机体的生理功能状况。
ERICPCR指纹图谱分析技术是分析肠道菌群变化
较理想的一种方法,该技术可对脾虚证不同证候在
疾病发生发展及治疗中进行动态连续的观察研究,
找到脾虚证相关分子指标,探讨脾虚证的本质,进而
对治疗脾虚证药物进行筛选或评价。
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RegulationofthreeJianpiBuqirecipesonintestinalmicrofloraof
Piqideficiencyrat
PENGYing1,2,JINJing1,WUChunfu2,YANGJingyu2,LIXiaobo1
(1.SchoolofPharmacy,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030,China;
2.SchoolofPharmacy,ShenyangPharmaceuticalUniversity,Shenyang110016,China)
[Abstract] Objective:TodeterminetheefectofthreeJianpiBuqirecipesonintestinalmicrofloraofPiqideficiencyratwith
molecularbiologymethodsandatempttoclarifythemechanismsoftherapy.Method:RatmodelofPiqideficiencywasinducedby
exercisefatiguesimultaneouslydietincontinenceandthenadministratedwiththedecoctionsofSijunzitang(includingcrudedrug)
(108,36,12g·kg-1),Lizhongtang(162,54,18g·kg-1)andBuzhongYiqitang(144,48,16g·kg-1)recipes
whichwereincommonuseofclinicoftraditionalChinesemedicine(TCM).WithapplicationofERICPCR(enterobacterialrepetitive
intergenicconsensusPCR)fingerprintanalysis,theeficacyonPiqideficiencyandperturbationofintestinalmircofloraoftheserecipes
wereexaminedandevaluated.Result:RemarkablediferencesofERICPCRprofilewerefoundbetweenPiqideficiencystateratsand
normalrats.TheShannon'sIndex(H′)wasincreasedwhentreatedwithaldosesofthreeJianpibuqirecipesdecoctionsandSorenson′s
pairwisesimilaritycoeficient(Cs)wasalsoincreasedsignificantlyaftertreatment.Conclusion:ERICPCRfingerprintcanbeutilized
asaninitialscreeningofchangesofthecompositionofbacterialcommunitiesthatareassociatedwiththedevelopmentofintestinaldis
ease.ItcanalsobeusedtobuildabeterunderstandingofPiqideficiencyandtoinvestigatethepharmacodynamicefectofTCMon
Piqideficiency.ThreeJianpiBuqirecipesaredemonstratedtoproducepronouncedrecoveryactivitiesonintestinalmicrofloraofPiqi
deficientrats,whichmaybeconsideredoneofmechanismsoftheirperformances.
[Keywords] Piqideficiency;intestinalmicroflora;ERICPCR;JianpiBuqirecipes
[责任编辑 古云侠]
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第33卷第21期
2008年11月
         
    中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
       
Vol.33,Issue 21
 November,2008